橡膠制品對填料的要求如下:
1、一般要求
(1)補強填料粒子表面要有強的化學活性,能與橡膠產生良好的結合,能改善硫化膠的力學性能、耐老化性能和粘合性能。非補強填料粒子表面呈化學惰性,和橡膠不產生化學結合,不影響硫化膠的力學性能及耐候性、耐酸堿性和耐水性。
(2) 有較高的化學純度,細度要均勻,對橡膠有良好的濕潤性和分散性。
(3) 不易揮發,無臭、無味、無毒,有較好的貯存穩定性。
(4)用于白色、淺色和彩色橡膠制品的填料,還要求不污染,不變色。
(5)價廉易得。
2、性能要求
(1)細度:一般說,補強填料顆粒越細,比表面積越大,和橡膠接觸面積也越大,補強效果越好。非補強填料顆粒越細,加入橡膠后混煉效果越好。但必須分散均勻,如分散不均勻,即使顆粒很細,混煉效果亦不好。
(2)顆粒形狀與晶型:填料顆粒形狀以球形較好,片形或針形填料在硫化膠拉伸時容易產生定向排列,導致永久變形增大,抗撕裂性能降低。補強填料中炭黑和白炭黑為無定形,其他填料也有結晶型的。
(3)表面性質:粉體填料混入橡膠,其粒子被橡膠分子包圍,粒子表面被橡膠濕潤的程度對補強效能有很大影響。不易濕潤的顆粒,在橡膠中不易分散,容易結團,降低其補強效能。這種狀況可以通過添加某些有助于增加濕潤的物質得以改善。例如補強效能很小的碳酸鈣,加入脂肪酸后,降低了表面張力,增加了濕潤程度,提高了補強效果。
炭黑是橡膠的主要補強填料,其成分90%~99%是元素碳,其余是少量揮發分和水分。在炭黑生產過程中,其表面吸附或結合了少量羧基、醌基、酚基、內酯基等化學基團。過去曾經認為炭黑的補強效能僅取決于其粒徑(比表面積)大小及結構性,而與其表面的化學性質無關。
近年來大量研究結果表明,炭黑粒子表面的化學基團在混煉過程中能與橡膠起化學反應,使結合膠增加,進而增進了硫化膠的力學性能和耐老化性能。