海泡石纤维电缆管(改性矿物填料：橡胶工业的“补强剂”)

橡胶工业的补强材料一直以炭黑为主体，约占橡胶填料总量的60 %以上。然而在炭黑的制备和应用过程中存在一系列负面影响。炭黑是石油工业的副产品，成本高，使用过程中污染严重，因此，人们一直在寻求炭黑的替代品。

安全、环保和节能是21世纪轮胎技术发展的主题。在提高轮胎性能的同时，必须要着力解决安全、环保和节能问题，为此，研究者开发了许多新型补强填料，其中多为无机补强填料，主要硅酸盐类与碳酸钙类矿物粉体。这些粉体若想在橡胶体系中获得良好的应用效果，需要解决一个普遍存在的问题就是——表面改性。

近年来，非金属矿物表面改性技术的兴起和发展，为塑料、橡胶、纤维等高分子材料，高聚物基复合材料，功能材料以及造纸、涂料等工业填料的制备与应用开辟了更为广阔的空间，对非金属矿行业和相关行业的发展也有着十分重要的意义。非金属矿物经表面改性处理后，可以消除其表面高能势，调节其疏水性，改善其与有机基料的相容性与界面结合力，增强材料的机械强度，提高材料的综合性能，从而满足现代新材料、新技术的要求。

非金属矿物粉体在橡胶中的应用

高岭土

高岭土又称瓷土，是由多种矿物组成的含水铝硅酸盐的集合体，主要有用成分是高岭石。作为补强填料，高岭土掺入橡胶后，形成有机高聚物(橡胶，基体相)-无机物(高岭土，分散相)复合材料，能改善橡胶制品的物理化学性能，如力学强度、耐磨性、稳定性、耐酸碱腐蚀性以及改善胶料的加工性能。作为橡胶补强剂，高岭土中Mn<0.1007%~0.10045%(质量百分含量)，否则会加速橡胶的老化。此外，橡胶制品对高岭土的吸附性、酸碱性及颗粒粒度也有一定的要求。 高岭土经改性后，能够改善与有机高分子材料(橡胶)的交联性、提高分散性、增加承受外界负荷的有效截面，进而增强有机高分子材料制品的力学性能，功能性大幅提高，所以橡胶中改性高岭土的应用十分广泛。

凹凸棒石

凹凸棒石粘土，是一种含水富镁硅酸盐粘土。白色纤维状结晶，是半补强类型填料。由于表面含有极性的硅羟基，它和非极性面有机高分子的亲和性较差。对其表面进行有机改性，改善其在橡胶基体中的分散性和亲和性，可提高橡胶制品300%定伸应力、扯断伸长率等性能。常用的表面处理方法有偶联剂处理、表面活性剂处理和酸化处理。

膨润土

膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。膨润土在橡胶填料方面的应用研究，在国内与高岭土相比相对比较少。膨润土与聚合物之间的相容性差，但是经过改性处理后，可改善橡胶的气密性、定伸引力、耐磨性、防腐性、耐天候性、耐化学药品性，尤其使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，可替代白炭黑。改性膨润土填料的优点是：较炭黑、白炭黑更易与橡胶混合，并能促进其他助剂的分散，显著降低混合能耗，缩短硫化焦烧时间。解决好膨润土在橡胶中的填充量问题，是取得研究进展的关键。

滑石

滑石粉是水合硅酸镁的片状结晶，在橡胶中加入滑石粉，使挤出产品表面光滑。改性滑石粉是一种用硅烷处理过表面的超细片层结构，硅烷一端和滑石粉表面化学结合，另一端可参与硫化反应。经喷射碾磨，这种物理形态可以很好地平衡补强性和加工性，硫化胶的模量和抗压缩性等物理机械性能得到显著提高。

云母

云母粉含有多种成分，主要有SiO2，含量一般在49%左右，Al2O3含量在30%左右。人造云母粉有干磨法和湿磨法两种，作为橡胶补强填料的主要是湿磨法云母粉，可改善橡胶的物理机械性能、阻燃性、绝缘性、光泽等方面的性能，可用于特种橡胶制品。

碳酸钙

碳酸盐类无机补强填料主要为纳米级碳酸钙和改性碳酸钙。碳酸钙作为增量填料(增大体积、降低成本)在橡胶中被广泛应用。目前，碳酸钙的粒径已能粉碎到小于40nm。纳米碳酸钙大量填充在橡胶制品中，可以增加产品的体积，从而节约昂贵的天然橡胶及合成橡胶，降低橡胶制品的成本；用硬脂酸及其盐类对纳米碳酸钙进行表面改性处理，可以改善其在橡胶中的分散性，增加橡胶和钙粒子表面的湿润度。进而大幅度提高其对橡胶的补强性能。这类经表面改性处理的纳米碳酸钙。其补强性能可与白炭黑媲美。

此外，还有煤矸石粉、海泡石粉、长石粉等。煤矸石粉为氧化硅和氧化镁的混合物，类似于高岭土，俗称硅铝炭黑，易混入橡胶，分散性好，可替代部分炭黑作为补强剂使用。海泡石粉主要用于浅色橡胶制品中，性能仅次于白炭黑。长石粉用于胶乳时能防止附聚作用且不破坏皂液性质。

随着人们对非金属矿物特性的认识逐步深入，以及在试验和生产应用中不断总结和探索，非金属矿物表面改性技术将在表面改性剂、表面改性工艺、表面改性设备等方面得到不断的发展和突破。

此外，橡胶工业的蓬勃发展为我国矿物补强材料的进步和发展提供了机遇和挑战, 必将推动矿物粉体改性技术和产业化进程加速发展。所有这些因素必然成为我国橡胶补强材料发展的优势条件。非金属矿物在我国塑料、橡胶、涂料等行业中将发挥更大的作用，发展前景将会更加广阔。

2018年非金属矿物粉体材料精细加工技术培训

课程四：无机粉体在橡胶制品中的工艺与配方

橡胶制品中填充非金属矿物粉体达到橡胶本身的30-45%，有的制品可达65%-95%以上，用于橡胶中的主要非金属矿物材料有碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、高岭土、硅灰石、石英粉、硅藻土、云母粉、重晶石等。

☆ 课程内容：

（1）橡胶用非金属矿粉体的结构、选矿、超细研磨设备加工的选择。

（2）橡胶用非金属矿物粉体（煅烧高岭土、滑石粉、硅灰石、水洗煅烧陶土）改性工艺、配方、改性剂及改性设备的选择。

（3）改性非金属矿物粉体在橡胶中的作用及性能要求。

（4）非金属矿物粉体在橡胶工业制品中的应用及配方。

案例分析1：煅烧高岭土用于橡胶电缆绝缘材料的配方及工艺应用要点

案例分析2：滑石粉用于橡胶制品（三元乙丙胶）配方、工艺应用要点和注意事项

案例分析3：硅灰石微细改性粉用于橡胶制品补强、增强配方及工艺应用要点

案例分析4：水洗煅烧陶土用于橡胶制品配方及工艺

☆ 授课老师：畅吉庆 所长/教授级高工 广东畅吉庆固体废弃物研究所

畅吉庆教授为享授国务院补贴专家，中国塑料加工工业协会无机与有机材料复合技术专家、中国线缆材料配方工艺专业委员会专家。现任广东畅吉庆粉煤灰研究所所长，广东鹏鹄实业有限公司总工程师。长期从事非金属及矿物材料在橡胶中的配方及工艺研究工作。获发明专利19项，实用型专利27项。发表论文45篇。兼职橡胶、塑料、无机粉体企业顾问67家。

培训时间：2018年9月18-20日

培训地点：山东淄博银座华美达大酒店