橡膠材料補強配方

橡膠材料補強配方-填料系（多孔粉石英）1、填料及其作用組成填充補強體系的配合劑統(tǒng)稱為填料，是橡膠工業(yè)的主要原料之一，屬于粉體材料。填料的用量相當(dāng)大，幾乎與橡膠本身用量相當(dāng)。含有填料的橡膠是一種多相材料，填料能賦予這種材料許多寶貴的性能，如大幅度提高橡膠的力學(xué)性能，使橡膠具有導(dǎo)電性、磁性、阻燃性、色彩等特殊性能，改善橡膠的加工工藝性能以及降低橡膠制品的成本等。2、填料的分類填料的種類很多，按其在橡膠中的主要作用可分為補強性填料和增容性填料。前者的主要作用是提高橡膠制品的硬度和機械強度，如拉伸強度、定伸應(yīng)力、撕裂強度，耐磨性等，稱為補強劑或活性填料，如炭黑、白炭黑、多孔粉石英等；后者的主要作用則是增加膠料容積，從而節(jié)約生膠、降低成本，稱為填充劑、增容劑或惰性填料，如碳酸鈣、陶土、滑石粉等。這兩類填料不能截然分開，比如被列入活性填料的多孔粉石英，這種填料屬于非金屬硅酸鹽一類，但又具有表面活性，與炭黑、白炭黑的功能有相似之處，也有相同的功能。經(jīng)實驗可以替代一部分炭黑、白炭黑。所以這種統(tǒng)稱填料的材料也可稱為補強劑，其目的：增容、補強、降低成本。由于生膠的類型不同，也使補強劑和填充劑之間的界限難以劃分。通常以“彈性能”（扯斷功）數(shù)值的大小和變化來衡量各種填料在橡膠中的補強效果，如圖所示。由圖可見炭黑、多孔粉石英在相當(dāng)大的用量范圍內(nèi)具有較好的補強效果，常稱它們?yōu)檠a強劑；陶土和碳酸鈣等補強效果小，常稱它們?yōu)樘畛鋭?。填料也可按化學(xué)成分分類無機和有機填料。無機填料如含硅化合物，碳酸鹽類、金屬氧化物等；有機填料如再生膠、硫化膠粉、木粉、短纖維等；除此之外，填料還可按外形分為粉狀、纖維狀、片狀和樹脂填料等?？涂字芃i英20 30客孔制Mi英20 30填料容量/份的06003、多孔粉石英多孔粉石英屬于一種火山灰沉積巖。產(chǎn)品自然粒徑細（0.5^m左右），顆粒分布均勻，比表面積大（8.3m2/g），外形結(jié)構(gòu)近似球型無棱角狀。以電子顯微鏡圖象看，其表面全是納米級的介孔，平均孔徑約為8.8nm（納米）其物化性能指粒度性質(zhì)吸油值（g/100g）容重(g/cm3)活性率（%）吸附孔容（cm3/g）SiO2(%)A12O3(%)TiO2(%)Fe2O3(%)水份（%）PH400目19.500.720.03>97.60.150.910.21<0.456.5-7.01250目未改性20.500.71改性23.500.41>932500目未改性24.000.50改性25.000.40>93標(biāo)如下:3.1多孔粉石英應(yīng)用于橡膠多孔粉石英，是橡膠工業(yè)中新型補強劑和填充劑，它是由火山灰?guī)r石經(jīng)機械磨加工而成。目前主要通過球磨、氣流磨、雷蒙磨加工法通過一定粒徑的分級輪篩分制出。外觀成灰白色狀，白度在70?80之間。一般加工（造粒）直徑5um左右的粒狀產(chǎn)品使用。利用多孔粉石英的目的：大多數(shù)用戶是為了替代一部份炭黑、白炭黑來降低303：-303：-生產(chǎn)成本。還有一部份用戶則是為了能提高橡膠制品的硬度，改善橡膠的加工性能，并能賦予制品其他的一些性能，如提高橡膠制品的使用壽命。3.1.1多孔粉石英的物理特性：1、多孔粉石英的物質(zhì)結(jié)構(gòu)：樣品具有粘舌的特性，說明其吸附能力較強，可能與樣品的顯微孔洞結(jié)構(gòu)較為發(fā)育有關(guān)。多孔粉石英的X射線衍射分析結(jié)果如下圖2-1示：40：）：：-5我’圖2-1多孔粉石英的X射線衍射分析圖譜由圖2-1多孔粉石英的X射線衍射定性分析知，樣品中的主要結(jié)晶相為a石英。

多孔粉石英的掃描電鏡（SEM）如下圖2-2、2-3、2-4示：圖2-2多孔粉石英SEMX2000圖2-3多孔粉石英SEMX4000圖2-4多孔粉石英SEMX8000圖2-2為多孔粉石英的2000X掃描電鏡像。由圖可以推斷，樣品主要由粒徑小于2微米的細小顆粒組成。圖2-3為多孔粉石英的4000X掃描電鏡像。從2-3中更進一步印證圖2-2的推斷。圖2-4為多孔粉石英的8000X掃描電鏡像。圖中可知樣品主要由粒徑為2微米以下的細小顆粒堆積組成，且細小顆粒的晶體發(fā)育似乎不是很好。

多孔粉石英的透射電鏡（TEM）如下圖2-5、2-6、2-7示：圖2-5多孔粉石英TEM像圖2-6多孔粉石英TEM像圖2-7多孔粉石英TEM像觀察圖2-5多孔粉石英的TEM像，發(fā)現(xiàn)在部分樣品顆粒邊界（表面）存在纖維狀的結(jié)構(gòu)；圖2-6為多孔粉石英在更高倍率下的SEM像，可推測該樣品顆粒的邊界形狀并不規(guī)則；在更高倍率的SEM像下，觀察發(fā)現(xiàn)樣品顆粒的不規(guī)則邊界（表面）。可以推測，樣品的顯微孔洞結(jié)構(gòu)較為發(fā)育且結(jié)晶發(fā)育并不良好。經(jīng)鏡下鑒定，結(jié)合X射線衍射分析，知多孔粉石英中主要相為微晶質(zhì)二氧化硅，其次為結(jié)晶良好的石英，少量銳鈦礦和有機質(zhì)。由多孔粉石英主要相的特性（結(jié)晶發(fā)育較差、顯微孔洞較為發(fā)育）可以推測，該樣品應(yīng)具有火山灰活性。對多孔粉石英物理特性測試結(jié)果如下：1、 多孔粉石英表觀密度：按《GB/T208-1994水泥密度測定方法》測得該樣品粉末的表觀密度為2.66g/cm3；2、 多孔粉石英燒失量：參照《GB176-1996水泥化學(xué)分析方法》，測得其燒失量為0.4%；本研究試驗中共使用了三種不同粒級的多孔粉石英樣品，分別為5uD97、6.14uD97、10UD97，其中粒級為5uD97的多孔粉石英采用氣流磨粉磨而成，6.14UD97采用振動磨粉磨而成，10UD97采用氣流磨。下面對以上3個粒級的多孔粉石英樣品進行分別介紹：1）5UD97粒度分布示于表2-2。表2-25UD97粒度分布粒度分布■平均直徑<0.3um<0.5um<1um<3um<5um<8.06um百分比612.7132.583.597.11001.53um其粒度分布與級配曲線見下圖2-8及2-9：iSfffl%累購田間累搠b區(qū)間洗累積?b壽:強0.10-0.11030.3O.76-0J953272沮5^5-6510.6299.4?44JB9-的網(wǎng)0100a：ii-0.12a.31Dfi10^5=0.953.6-1jg.57E.51-72U0.354-0.74-S5.35aiaoaJ2-014037D.gs0.95-1053.9333.557.24-aOB01815536-61.B2aiaa0.14-0150.41.3S1.05-1174.5137.95B.0G-6B7a1?61.62-66.5301000.15CL1?0.491371.IT-131LEE笠.52BJ37-9J9BaIttJ6B58-76.330100a.17-0.150.54W1.31-145町.439.96=11.11a1?7E.33-日4.95aiaoa.19-021a633J041.45-1625.252.6311.1-1-12.37a1tB04.56-94.53aiao021-0.240.723,?61S2-1BD泌se.o?12J7-137?a1(B94SB-iDS,24aiaoQ24-0.2BQJ83A591^0-2DD5.4T而創(chuàng)13.77-15.32aW10524H7.13aiaoa.26-0290955.54-2J10-2235.466915.32-1T.D5a1tB117.13-131.3?aiao0.29-0321.16.64223-24B5.2974.2917.05-16.S3a1?13D.37-145.100?oo0^2-0.36123?372.4S-27BSJJ2?9.311BJ98-21.12aIttJ148.10-161500100Q.35-Q.4D1.419J32.75-3DE4.5as.ai21.12-23.51aITO151.50ira.75aiao0.40-04516110.B93￡ia-3i24-.C637.972351-26.17a1tB179.75-amJIBaiao0.^15-0.5010212713.-12-3013.4491.4126.17-29.12a1?200.06-222.660100050-0.S52JOT14.733^1-42A2.?S94.192S.12-3241aITO222J65-247S3aiaoa.55-0.622.3417.12^1J4-4722.1296.3132^1-36.D3a1(B247^3-27553aiao0.62-069；IT-119E4.72-5251.539T.網(wǎng)36.00-^10.15a1?275.33-307.0001000J39-0762J9522.K525-5J951JJ196.0S40.15-^4.630?1(B307JQ0-341JS90100Size(ilin)

圖2-9多孔粉石英5UD97級配曲線2)6.14UD97粒度分布示于表2-3。表2-36.14UD97粒度分布粒度分布-平均直徑V0.3umV0.5um<1um<3um<5um<12.37um百分比4.18.0321.2365.1788.111002.24um其粒度分布與級配曲線見下圖2-10及2-11：知役(um)區(qū)間蠟景做匠間黑積知EM累積蠟段役(郵I區(qū)間威累積的010-11110.19019D.7B-D.B52.1616.635.35-6512.39945B4469-497-40100on-0.12020.B5-0.952.4419076￡1-7241.ES96554874-55.360100LL12-U.140.230J620.95-1.D527121.76724-31I61.4297.9755.36-61.6201LIIJn.iqD.26assI.D5-1.173.CSMJ31ajJB-aja?D.9598^261.52-BE.Sa□inn0J1：181.17-imi3.3523.16a.97-g.%D.E3弱.SEB.5B-7E.33□innCU7-0.1BD.361.541.51-1MzdJ349.9B-11.11D.3299.8276.33-84.MDlOu019-021D.33193145-14￡n353511.11-1237D.1S1DDS49B-94.35□10D021-024D4533S1.ES-kBO4.34iM1913J7-1377u10D94.39-10524□100024-0260.53291kEC-2.CC4.E4-W0913.77-15.32010D1D524-117.1901000.2B-0.290.63￡1-2.2343148.?415^2-17.050100117.13-130J701LIIJ0.29-0.32D.E34.2!2.23-2.48￡.12叫前17JQ5-18.9BU10013137-145.1001LIIJU.32-U.3&D.77可叩納-2.7652SM.141335-21.12U1叩H5.1D-1F1SU□inn0.3&-04DD.B95j362.7B-3.D35.：32&5.￡1621.12-23.510ILLI161.50-173.75jlOu04D-0451.&1ear3.D8-3425.?57107123.51-2617u10D17975-2m<l6□WO045-05D1.1B3D3342-3.B15re757923.17-29.12u10D33)aB-2Z2JS6□100050-0551.329353.B1-4.Z44.70EC5729.12-3241010D222.60-247530100U55-H621.481D.M4.網(wǎng)-4724：3+MSI32^1-36.06010024799-275.9301000.62-0.691.?112.E5472-5.253S4E3.7536JQ8--40.1EU100275.83-3D?JOO01LIIJ0.69-0.7&1.S211.A75.25-5.B5322bijar?KM544.63□10DSJ7.00°34159Dinn圖2-10多孔粉石英6.14UD97粒度分布Sise圖2-11多孔粉石英6.14UD97級配曲線3)10UD97粒度分布：見表2-4表2-410UD97粒度分布粒度分布-平均直徑<0.3um<0.5um<1um<3um<5um<21.12um百分比2.117.2318.0457.1681.121002.62um

其粒度分布與級配曲線見下圖2-12及2-13：檢徑［unQ區(qū)間盟累積％累積％粒泠說1區(qū)間駝累積駝粒徑oo區(qū)間％累積％0.10?0.110.Q2QJ02a.75-0.85IS713.335.B5-6513.72S92■A4.es-*g.74□10D0.11=0.120.Q2QJ04ijjasu能2.1g16.12E.51-724j.igS2J9阻74-55J5□10D0.12-0.M0.03ajara35=T0513.56r.胡-對6J5955.36-51J62□10DD.1LD.IE0.D5a.121J051.17綠21.納B.D6-8J97ijgiS6JSS61.52-E3J5S□I0D0.15?0.170n?a.is1-17-1.312.95&B7-9.9S193.156S.58-nS.33U10D0.17=0.190.12a.311.31-14532327.429.^8=11.11a.7976.33-MSB□10D0.19-0.71U.19[i.51.￡15=1.623.5230.M11.11-12.37a.-ar994134.ffi-M.56010D0.21-0.310.29a.791J62=15:；D3.7934.7312.37-13J7QJT99￡B94.58-105.24010D口用=0.26041.191J0i：i=2.0D4JZ638.7g13.77-15.32a.1899J84105.21-117.13010D026-0.250.52171200-2234.52￡131115.33-1705口佃此鋁117.13-130.37u10D029-0.32D.fiS234223-24B4.54町&5V.Q5-ia.9B口口5知9方13037-1^1510□1DD032-0.3B074JOfl3^fl-27E4.745239■1B.90-2112a02iao1J51O-16133□10003B-0.400&4392276-3OB4S8572721.12-23.51□iao1615D-17975□100040-045097目日9300-3424.9562Z223.51--2617□iao17975-310DB□100045-0.3]1.1§gg342-3014.9767ig2B.17--2512□iao3100B-Z22BB□1000.90-0.551247233fli-4.2+4.972(B29.12-32.410100222ffi-2^IT&301000?-0.6214旺324-+7247476ft332.41-3e.oeD100的奸27SS3U100H62-O.ES157102472-5.254.501.333B.D0-4O.15D100275&3-XI7XIU1000.69-0.76178H.E6525-5.054.15954S*0.15-446901003J7Xi-3fli&B0100圖2-12多孔粉石英10UD97粒度分布圖2-13多孔粉石英10UD97級配曲線3.1.2多孔粉石英的火山灰特性測定參照《GB2847-2005-T用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材料》對該多孔粉石英樣品進行火山灰特性試驗，并對其火山灰性進行評價。1、 試驗設(shè)備及依據(jù)：參照《GB2847-2005-T用于水泥中的火山灰質(zhì)混合材料》進行。2、 試驗原材料：水泥：亞東洋房牌PO42.5；試驗用砂：符合《GBT17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》的標(biāo)準(zhǔn)砂；試驗用水：飲用水；礦物摻合料：活性多孔粉石英，安徽和悅石業(yè)有限公司產(chǎn)，粒級分別為5UD97、6.14UD97、10UD97三種。3、 試驗過程：以粒級為5UD97、6.14UD97、10UD97的活性多孔粉石英分別按摻量為10%等量取代水泥，進行火山灰特性試驗?；鶞?zhǔn)膠砂試驗配合比為：水泥450g；標(biāo)準(zhǔn)砂1350g；水225ml；以不同粒級的10%活性多孔粉石英摻量等量取代水泥。測標(biāo)養(yǎng)試件28d抗折及抗壓強度見下表2-5。表2-5多孔粉石英的火山灰特性編號試驗配合比28d強度（MPa）抗折抗壓基準(zhǔn)水泥450g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g,水225ml9.049.6SF10水泥405g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g,SF45g,水225ml10.762.8SP5U10水泥405g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g,SP5u45g，水225ml9.355.5SP6.14U10水泥405g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，SP6.14u45g，水225ml8.953.7SP10u10水泥405g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，SP10u45g，水225ml8.750.9注：****10表示多孔粉石英摻量為10%。4、試驗分析：粒級為5UD97的多孔粉石英火山灰活性：Rt=54.5MPa；R0=49.6MPa；則火山灰活性指數(shù)：A=Rx100=111.9；R0粒級為6.14uD97的多孔粉石英火山灰活性:Rt=49.3MPa；R0=49.6MPa；則火山灰活性指數(shù)：A=Rx100=108.3；R0粒級為10uD97的多孔粉石英火山灰活性：Rt=50.9MPa；R0=49.6MPa；則火山灰活性指數(shù)：A=Rx100=102.6；R0多孔粉石英火山灰活性：Rt=62.8MPa；R0=49.6MPa；則火山灰活性指數(shù)：A=Rx100=126.6；R0綜上可知，所提供的樣品多孔粉石英各粒級的火山灰活性都大于100，其28天水化活性接近或大于水泥本身的水化活性，其中以粒級為5UD97的多孔粉石英火山灰活性最強，達到111.9；粒級為6.14UD97的