天然无机含碳化合物-聚合物组分材料用配合剂的磨损活性之研究

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

目前，在聚合物加工领域越来越广泛地用天然含碳无机矿物质，作为聚合物组分材料的各种配合剂，其中包括填充剂、硫化活性剂、卤化橡胶及聚合物的硫化剂和胶乳的配合剂。

这些无机矿物质价格低廉，生态安全，不需要使用不可再生的石化原材料。同时，其加工能耗也低。由于此类材料粒子的表面具有亲水性，在其表面上还存在着具有活性的顺磁中心，故既能很好地润湿亲水性的配合剂，又能很好地润湿憎水性配合剂，从而使之可用于生产高填充聚合物组分材料。

此类配合剂的典型代表是Карелит、Карелит МК及Таурит。它们的主要成分是碳及二氧化硅。其中的二氧化硅具有高摩擦活性，这可能会使聚合物组分材料的混炼设备受到很大的磨损。此种情况在含不同牌号白炭黑的胶料混炼时，同样存在。

显而易见，上述配合剂的磨损活性与以下三个因素有关，即：

1. 二氧化硅含量；

2. 不同形式的碳的含量；

3. 具有增塑作用、可降低磨损活性的有机杂质的含量。

在评估了Карелит、Карелит МК及Таурит后可得出以下结论：在Карелит及Карелит МК中二氧化硅含量约为60%，而在Таурит中则为90%～95%，碳含量分别为30%～40%及5%～10%；在Таурцт中不含有机杂质，而Карелит及Карелит МК中有机杂质含量为1.5%（在该组分中硫含量约为40%）。

根据以上研究结果，可以认为，Карелит及Карелит МК的磨损活性应比Таурит要低许多。

采用生产此类材料企业所运用的测定粉状磨料的标准方法，研究了这三种磨料的磨损活性，以此检验了上述见解。按照这一方法，评价了在无机填充剂介质中旋转的金属垫片的磨损情况。

文中对三种天然无机含碳填充剂Карелит（TY 2169-002-002 044-93-2008）、Карелит МК（TY 2169-005-00204493-2013）及Таурит（CT 60-1907-23-T00-001-2012）的磨损活性进行了研究。

表1列示了天然含碳无机物的物理化学指标产。

表1 天然无机含碳化合物的物理化学指标

图1及图2示出了用LS 13320激光衍射仪（BeckmanConeteu Inc产）测得的天然含碳无机填充剂的分散度。

图1 分散组分

分析所得结果表明，Карелит、Карелит МК及Таурит三种天然无机物的分散组分大致相同。在三种情况下主要组分的粒度均在5～40 mkm范围之内。Карелит含有少量粒度为0.1～0.4 mKm的组分，而Таурит有少量组分的粒度在100～200 mkm范围以内。

因此，用于进一步研究磨损活性的三个试样的分散组分，对磨损活性的参数不会有大的影响，故其化学组成（见表1）应是影响磨损活性的决定性因素。

按俄罗斯国家标准测定的以上三种天然含碳无机物的磨损活性列于表2。

图2 Карелит МК的分散组分

表2 研究Карелит、Карелит МК及Таурит磨损活性所得实验数据

由以上结果可以得出，天然含碳无机物Карелит及其改性物Карелит МК的磨损活性，比Таурит的要低约50%，即Карелит及Карелит МК对轮胎厂及橡胶制品厂所用的加工设备的磨损度比Таурцт的要小。同时，文中也表明，用俄罗斯国家标准ГОСТ 28924-91评估聚合物组分材料中配合剂的磨损活性是可行的。

[1]Потапов Е.Э等. Изучение абразивной активности природных минеральных углерод содержащих соединений-ингредиентов полимерных композидионных материалов[J]. каучук и резина, 2015(01):20-21.