超细复合矿物无机填料在输送带胶料中的应用研究

张春蕾，李树喆

[阜新环宇橡胶（集团）有限公司，辽宁 阜新 123000]

炭黑和白炭黑是轮胎和橡胶制品胶料的高性能补强填料。超细复合矿物无机填料是以煤炭开采中的废弃物煤矸石为主要原料，利用超细粉碎、分级及表面改性等技术制成的一种用于高分子聚合物的功能性补强填料，其主要组分为复合硅盐，其次为复合铝盐，并含有三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾、五氧化二磷、三氧化硫以及微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。超细复合矿物无机填料由于表面覆盖了一层有机分子基团而不同于一般无机矿物填料，可全部或部分代替炭黑和白炭黑用于橡胶制品胶料中，以降低胶料的成本。由于可通过调整组分和配比而改变复合矿物填料的功能，因此复合矿物无机填料已成为无机矿物填料的发展方向之一。

本工作研究超细复合矿物无机填料替代炭黑或白炭黑在输送带覆盖胶、织物芯输送带贴胶、钢丝绳芯输送带粘合胶中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），SCR10，云南农垦集团有限责任公司产品。丁苯橡胶（SBR），牌号1500和1502；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石油吉林石化分公司产品。炭黑N220，N330和N660，天津海豚炭黑发展有限公司产品。白炭黑，牌号955，濮阳市光璞石化有限责任公司产品。超细复合矿物无机填料，辽宁工程技术大学提供。

1.2 主要设备和仪器

XK-160型双辊开炼机，上海橡胶机械厂产品；GT-M2000-A型硫化仪，高铁科技股份有限公司产品；25 t双层平板硫化机，呼和浩特中橡橡胶机械有限公司产品；LX-A型邵氏硬度计，江苏明珠试验机械有限公司产品；MICRO350型万能材料试验机，英国Testometric公司产品。

1.3 胶料混炼工艺

胶料在开炼机上混炼。混炼工艺为：生胶（包括再生橡胶）→活性剂和防老剂→补强剂、增塑剂和剩余小料→硫化剂和促进剂→下片。

1.4 性能测试

胶料性能按相应国家标准测试。

2 结果与讨论

2.1 输送带覆盖胶

在SBR和NR/BR/再生橡胶（90份再生橡胶相当于35份新橡胶）输送带覆盖胶中用超细复合矿物无机填料替代20%，30%和50%的炭黑N330，试验结果分别如表1和2所示。

从表1可以看出，随着超细复合矿物无机填料替代炭黑N330比例的增大，SBR覆盖胶的定伸应力和拉伸强度降低，拉断伸长率略有增大。

从表2可以看出，随着超细复合矿物无机填料替代炭黑N330比例的增大，NR/BR/再生橡胶覆盖胶的定伸应力和拉伸强度略有下降，拉断伸长率变化不大。

表2 超细复合矿物无机填料在NR/BR/再生橡胶覆盖胶中的应用试验结果

综合表1和2可以得出，在SBR和NR/BR/再生橡胶输送带覆盖胶中超细复合矿物无机填料替代炭黑N330的比例分别以不超过20%和30%为宜。

表1 超细复合矿物无机填料在SBR覆盖胶中的应用试验结果

2.2 织物芯输送带贴胶

在NR/SBR/再生橡胶（80份再生橡胶相当于35份新橡胶）织物芯输送带贴胶中用超细复合矿物无机填料替代10%，30%和50%的炭黑N660，试验结果如表3所示。

表3 超细复合矿物无机填料在NR/SBR/再生橡胶贴胶中的应用试验结果

从表3可以看出，超细复合矿物无机填料替代炭黑N660时，NR/SBR/再生橡胶贴胶的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率变化不大，输送带布层间粘合强度呈下降趋势。

综合得出，在NR/SBR/再生橡胶织物芯输送带贴胶中超细复合矿物无机填料替代炭黑N660的比例以不超过10%为宜。

2.3 钢丝绳芯输送带粘合胶

2.3.1 环烷酸钴体系粘合胶

在NR/SBR/BR钢丝绳芯输送带环烷酸钴体系粘合胶中用超细复合矿物无机填料替代10%，30%和50%的白炭黑，试验结果如表4所示。

从表4可以看出，超细复合矿物无机填料替代白炭黑时，环烷酸钴体系粘合胶的定伸应力、拉伸强度和拉断伸长率变化不大，但与钢丝绳芯的粘合强度，尤其是老化后粘合强度大幅提高。

表4 超细复合矿物无机填料在NR/SBR/BR环烷酸钴体系粘合胶中的应用试验结果

2.3.2 硼酰化钴体系粘合胶

在NR/SBR/BR钢丝绳芯输送带硼酰化钴体系粘合胶中用超细复合矿物无机填料替代10%，30%和50%的白炭黑，试验结果如表5所示。

表5 超细复合矿物无机填料在NR/SBR/BR硼酰化钴体系粘合胶中的应用试验结果

从表5可以看出，超细复合矿物无机填料替代炭黑N220时，硼酰化钴体系粘合胶的定伸应力不变，拉伸强度、拉断伸长率以及与钢丝绳芯粘合强度，尤其是老化后粘合强度呈升高趋势。

综合得出，在NR/SBR/BR钢丝绳芯输送带粘合胶中超细复合矿物无机填料可以替代30%～50%的白炭黑，有利于改善粘合胶与钢丝绳芯的粘合强度。

3 结语

超细复合矿物无机填料可以适当的比例替代炭黑或白炭黑在输送带覆盖胶、织物芯输送带贴胶和钢丝绳芯输送带粘合胶中应用，以有效降低胶料成本。