高岭土在生产橡胶管填料中的应用分析

摘要：高岭土在橡胶管生产中的应用情况是很复杂的。主要是以当地产高岭土替代轻钙原料， 在保证质量的前提下降低生产成本。高岭土是一种独特的高岭土资源， 尤其经过煅烧后的高岭土是一种独特的优质原料。只要经过超细粉碎和表面改性等深加工技术处理就能成为橡、塑等高分子材料的填料。本文主要针对此问题进行探讨。

关键词：高岭土 橡胶管 填料 原料 分析

【分类号】：TQ330

最近几年， 随着建材、化工业的迅速发展， 橡胶原材料的供给也变得紧缺， 再加上受到国际局势的影响，橡胶原材料的价格也大幅度上涨。因为市场需求、市场经济等多方面原因的限制， 一些胶管等橡胶制品的价格不能随着原料价格的提高而提高。为保障持续生产， 不少企业不得不在保证质量的前提条件下， 以采用加大填充剂用量的方法来降低生产成本。所以关于高岭土在生产胶管原料中的应用的研究， 也就变得至关重要。

1、煅烧高岭土的表面改性

随着科学技术的不断发展，高岭土不仅可以用于陶瓷和造纸工业， 煅烧高岭土的深加工产品还能广泛应用于塑料、橡胶、纤维等有机高分子材料和复合材料以及涂料、胶粘剂等领域。据1980 年统计， 全世界用于高分子材料的高岭土总量已超过300 万t。但是不经过表面改性， 很难在高分子材料中得到应用。

2. 1 煅烧高岭土的表面改性工艺

2. 1. 1 表面包覆

一般填料的表面包覆又可以称为表面涂覆， 是常用的表面改性方式。对提高无机填料在高分子基材中的分散性有很大的帮助， 但对高分子材料和无机物之间的界面粘结帮助不大，并且对复合材料的韧性提高帮助不大。相应的处理剂可以是液体、溶剂、乳液和低熔点固体， 一般外处理剂包括硬脂酸、三甲基丙烯酸甘油脂、三甲氧基丙烷三缩水甘油醚、低分子聚乙烯蜡等。典型的例子是以三甲基丙烯酸甘油酯（ 0. 3 份） ， 三甲氧基丙烷三缩水甘油醚（ 0. 5 份） 和乙撑二硬脂酰胺（ 0. 5 份） 为处理剂对碳酸钙改性使用在PVC 硬制品之中。值得指出的是四川大学高分子研究所两年来开发的高碳醇式磷酸酯表面处理剂是一种新型的填料表面涂覆处理剂。它具有处理工艺简单（ 处理剂用量为1. 5% ～ 2%） ， 价格便宜和处理后不仅使填料在聚合物中分散效果非常好， 还可以使填料与聚合物之间的界面作用明显增加， 可以得到力学性能和加工性能均优的填充改性材料。其中高碳醇包括碳十八醇、碳二十醇和碳二十二醇。

2. 1. 2 表面改性

填料的表面改性包括表面取代、水解、聚合等化学反应。最常用的处理剂是偶联剂， 常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。

2. 2 煅烧高岭土表面改性的特殊性

首先，高岭土煅烧后酸性提高， 表面羟基消失， 表面官能团和反应活性点主要为Si ） O、Al ） O 键， 因而改性过程中有目的地选择呈弱碱性的表面改性剂。另一方面选择易与Al ） O 或Si ） O 键形成化学配位的表面改性剂。通常的做法是选择0. 5% 硅烷偶联剂和0. 5% 钛酸酯偶联剂混合使用， 可以达到较好的效果。

其次，提高煅烧高岭土粉体比表面积。表面积的比较是衡量矿物粉体应用性能的一个重要指标， 一般说比表面积大， 其各项应用指标就好。白炭黑具有明显的补强效果就是因为具有很大的比表面积。而一般的高岭土比表面积不大， 既使通过超细粉碎达到微米水平， 其表面积的提高也是有限的。煅烧高岭土粉体是特殊的多孔膨松孔隙结构材料， 不仅具有外比表面积， 还有许多内通道。提高比表面积的做法： 一是提高外比表面积， 即通过超细粉碎来实现；二是通过扩大内通道的做法。目前已经开发出的工艺有酸洗法和核磁共振方法。通过这种处理， 可使煅烧高岭土比表面积有极大的提高。表1 是高岭土比表面积的比较。

通过特殊处理的煅烧高岭土， 比表面积大大提高， 同时其表面电荷也大大增加， 因而可以显著提高。

3、添加高岭土后的影响

3.1添加高岭土对胶料性能的影响

此项研究需要具体的实验来验证，

如表2所示将高岭土和轻钙混合使用胶料的物性指标数有所改善， 随着高岭土用量加大， 各项指标数又有所下降， 但全部符合标准规定的指标。从配方1、4、5 可以看出， 高岭土细度（ 目数） 越高， 其补强性越好， 性能优于轻钙。

3.2添加高岭土后混炼成型与配方的区别

添加高岭土的胶料混炼容易， 有利于炭黑在胶料中的分散， 胶料表面光滑柔软。但随着高岭土份量的增加， 胶料有粘辊倾向， 可适量增加活性剂加以改善，胶料在成型时也易于操作， 压出物表面光滑细腻。

4、煅烧高岭土在塑料中的应用

4.1 煅烧高岭土在橡胶中的应用

橡胶制品中， 提高各种配合剂在胶料中的分散程度， 是确保胶料质地均匀和制品性能优越的关键。改性煅烧高岭土与胶料的表面极性相近， 易被胶料湿润， 吃粉较快， 可提高其分散效果， 起到一定的补强效果， 并且改善了生产工艺和产品的力学性能。从多次试验结果来看， 普通的改性煅烧高岭土在橡胶中的应用， 一般都能起到半补强以上的效果，并有利于分散和交联。硫化效率有明显的改善， 对其加工性能也有一定的提高， 且可增大填充量， 有利于降低成本。

4. 2 煅烧高岭土在塑料中的应用

高岭土在塑料中的应用， 可提高玻璃化温度， 提高拉伸强度和模量。高岭土在聚丙烯中起到成核剂作用， 可以提高聚丙烯的刚性和强度。高岭土在塑料薄膜中可以起阻隔红外线的作用， 煅烧高岭土可以提高塑料的绝缘强度。通过特殊方法处理后的煅烧高岭土大大提高比表面积， 然后再进行表面处理， 可以提高其在橡胶中的补强效果， 从试验结果来看， 某些方面甚至可以达到气相白碳黑或沉降白碳黑的效果。目前使用不同配方， 可以分别用在汽车轮胎胎面， 缓冲层， 自行车车胎，低压绝缘橡胶等产品中。

4. 3 在涂料工业中的应用

用高岭土作为涂料工业的添加剂， 其功能作用不断体现， 主要是可降低涂料的粘稠度， 提高流平性， 减慢沉降速度， 提高附着性。因而可以改善涂料贮存稳定性、涂刷性、涂层的抗浮色和发花性等。总的看来， 使用高岭土作添加剂， 有助于满足对涂料提出的日益严格的性能和耐久性方面的许多要求。

结语

在胶管胶料中可大量添加高岭土与轻钙配合使用， 也可单独使用高岭土作填充剂， 并且在混炼、成型时容易加工， 节省动力消耗。综合高岭土价格因素， 虽然目数越高的高岭土其补强性也越好， 但是其价格也越高。其中500 目的高岭土价格与轻钙价格比较接近， 可大量使用500 目以下高岭土作胶料填充剂， 能降低胶料成本， 从而提高经济效益。

参考文献：

[ 1] 李宝智. 煤系煅烧高岭土的改性及应用[ A] . 2000 年全国粉体设备技术） 产品交流会会议文集[ C] ， 2000. 160.

[ 2]刘钦甫. 煤系高岭土表面改性若干问题与对策[ J] . 中国非金属工业导刊， 2000，（ 3） ： 8.

[ 3]杨晓杰. 煅烧高岭土代替白碳黑的成型加工技术[ A] . 塑料改性技术与应用百篇优秀论文集[ C] . 2001、373.