橡胶填料煅烧高岭土与陶土的区别?

橡胶制品在生产过程中,为了满足生产的需要及产品自身的特生要求,因此往往需要添加一定比例的橡胶填料来增加产品的性能。一般来说,橡胶填料的品种很多,功能各异,而煅烧高岭土与陶土就是比较常用的橡胶填料,其区别主要有以下几个方面。

陶土又名高岭土,一般也译作粘土、白土,是一种所含高岭石矿物达到有用量的多成因岩石,它是花岗石和长石风化的最终产物,主要成分是含水硅酸铝。橡胶界旧称之catalpo是天然物之粉碎精制而成,价格低廉。

其相对密度2.5-2.6,主成份为含有不同结晶水的氧化铝和氧化硅的结晶物质,化学式为Al2O32SiO22H2O(结晶水以羟基的形式存在)。高岭土表面的结构官能团有:-Si(Al)-OH,-Si-O-Al-和-Si(Al)-O,这些活性点是对高岭土进行表面改性的基础。

陶土的pH值一般在4-5左右,呈酸性,且结晶结构中的-OH基能吸附促进剂,因此有迟延硫化的作用。

陶土可分为硬质陶土(hard clay)和软质陶土(soft clay)。硬质陶土粒子较小,粒径在2μm以下的占87-92%,其补强效果较好,软质陶土较粗,粒径在2μm以下的约占50%,5μm以上的约有25-30%,其补强性较差。

hard clay与不只为矿物学上的分类,在橡胶的配合上也有不同的差异,特别是对合成交的影响较天然胶来得明显。

一般而言,hard clay对硬度、定伸强度的提升,抗拉强度或耐磨耗性的增强效果是较soft clay大的。

但硬质粘土与软质粘土(hard clay & soft clay)是以混入橡胶之际,混练生料之硬度、加硫成品之抗拉强度为准规,其间无法明确划分,但硬质粘土的粒子较为微小,在2μ以下者为80%以上,软质粘土则约50%,比重在2.6前后。

高岭土一般为酸性,pH值约为4~5,但亦可使用碱或amine处理,使其ph值偏向碱性。

高岭土较碳酸钙在定伸强度、硬度的提升及机械强度方面均有较佳的表现,但白色度不佳,永久压缩变形大、加硫较慢(因其PH值为4.5~5.5,延缓加硫的倾向),可以胺类、甘油、乙二醇(Glycol)等活化剂来改良加硫物的物性。

将粘土以适当温度(600~800℃)煅烧时失去结晶水(OH)使其结晶构造崩坏,以提高活性度,由于游离离子(ion)使之吸着固定化而能提高绝缘效果,处理使有机物分解,提高白色度,且因粒度整齐,分散性良好。

煅烧改性是透过物理方法对高岭土进行热处理,把表面的部份或全部的羟基脱掉,从而获得特殊的理化性能,如在适当的温度下对高岭土进行煅烧,使其结构中的羟基全部脱出,而新的稳定相(莫来石、方石英等)又尚未形成,此时硅和铝的溶出量最大,高岭土具有很大的活性。

煅烧还可以使高岭土的晶体结构发生改变(主要由层间的氢键断裂及结晶水脱除引起),由原来有序的片层晶体结构的高岭土变成无序结构的偏高岭土,使得原晶体内层的部份基团外露,且由于结晶水的脱去,表面活性点的种类和数量都增多(种类从-OH变为Si-O、Al-O和部份剩余的-OH),使其反应活性增大。

煅烧还会导致高岭土粒径增大,虽然比表面积减小,吸附性有所下降,但表面能降低,使高岭土分散性提高,且无定型化使结构变得松散,也可以提高分散性。煅烧脱羟后的高岭土通常经研磨细化或化学表面改性后作为橡胶、塑料等的补强填料而部份替代白烟。Shvarzman等研究发现,当高岭土中的非晶相超过55%时,按ASTM618标准就可作为活性填料使用了。

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