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膨润土在橡胶中的应用

供稿:工控网 2006/7/20 9:58:00

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膨润土(Benlonite)又名皂土、陶土、白泥,是一种主要由蒙脱石类矿物组成的粘土。蒙脱石为含水铝硅酸盐矿物,它的矿物层间带有负电荷,能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等阳离子,并具有阳离子交换性质,又被称为天然纳米材料、万用粘土。我国的膨润土资源极为丰富,遍布26个省市,储量世界第一。目前我国膨润土发展较快,应用已达24个领域。2003年我国膨润土年产量已超过290万吨,预计2004年我国膨润土年产量将超过310万吨。在铸造行业、钻井泥浆、铁矿球团、干燥剂、污水处理、建筑工程防水材料、涂料等7种行业需求用量较大。但随着有机膨润土(改性膨润土)、纳米(有机)膨润土得到橡胶企业的认同和欢迎,膨润土在橡胶领域的应用越来越多,市场潜力巨大。根据统计数字,我国2002年橡胶填料用量为:炭黑107万吨,白炭黑10万吨,陶土21万吨,碳酸钙9万吨,其他填料28万吨,分别为世界用量的15.6%、14.7%、15.6%、15%、97%;预计到2005年为:炭黑112万吨,白炭黑11万吨,陶土22万吨,碳酸钙10万吨,其他填料29万吨;2010年将增长为:炭黑134万吨,白炭黑13万吨,陶土27万吨,碳酸钙12万吨,其他填料35万吨。1 膨润土在橡胶中的应用膨润土具有吸湿性,能吸附8~15倍于本体积的水量。吸水后膨胀,能膨胀数倍,可达30余倍。膨润土和橡胶等有机胶结材料可组成最大膨胀率为250%-500%的遇水膨胀橡胶,该遇水膨胀橡胶可制成水膨性止水条等防水材料,将这种材料设置于混凝土施工缝时,遇水即发生膨胀,起到吸水止水的作用。上海隧桥特种橡胶厂和潍坊恒泰建材有限公司都已有遇水膨胀橡胶、橡胶止水带系列产品,用于隧道、水库、大坝、高层等地下工程、基础工程中的变形缝、施工缝、沉降缝等的防水密封,用于各种机械、电器、水下设备的接缝密封。目前最常用的橡胶止水带胶种为氯丁橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶。膨润土可以直接添加到橡胶里,使橡胶具有阻燃、绝缘、耐磨的特性。文具橡皮擦中也添加有膨润土。2 改性膨润土在橡胶中的应用一般地说,改性膨润土(有机膨润土、胺化膨润土)是将钠基膨润土加入有机季胺盐的乙二醇溶液中,经高速搅拌、置换反应而成。改性膨润土是用作轮胎、胶板等橡胶制品优良的活性或功能性填料,可提高橡胶制品的性能,降低橡胶制品的成本,提高橡胶与帘子线的粘接强度和胶料的加工性能。改性膨润土用作橡胶填料,是国际上八十年代新技术,原独联体、美、英等国家广泛应用。改性膨润土最早是由吉林化学工业公司研究院开发成功,产品在桦甸、吉林、长春、黑龙江等地的轮胎厂进行试用,效果显著,不仅轮胎使用寿命延长,轮胎生产成本也大大降低。此后,浙江的丰虹、华特开发出有机膨润土及超细/纳米有机膨润土,为有机膨润土(也叫改性膨润土)的应用提供原料的保障。超细改性膨润土对EPDM无卤阻燃胶料性能的影响[J] .橡胶工业, 2003,50(5):290-291。3 纳米膨润土在橡胶中的应用蒙脱土(Montmorillonite)是属于蒙脱土族的矿物,蒙脱土族矿物共发现11个,他们是滑间皂土、贝得土、锂皂土、蒙脱土、钠脱土、皂土、锌皂土、斯皂土、锂蒙脱土、铬蒙脱土和铜蒙脱土等,但从内部结构来讲可分为蒙脱土亚族(二八面体)与皂土亚族(三八面体)。蒙脱土是典型的层状硅酸盐矿物之一,但是与其他层状硅酸盐矿物不同之点是层与层之间空隙特别大,这样就可在层与层中含有不定数量的水分子及交换性阳离子。通过衍射仪慢速扫描的试验结果表明蒙脱土的粒度已接近纳米级,是天然纳米材料 。纳米级蒙脱土自然界很难找到这样的原矿,需要提纯获得。制备纳米级蒙脱土的膨润土,应是蒙脱石含量>95%。纳米级有机膨润土蒙脱土,要求膨润土蒙脱石纯度在98%以上。   纳米级有机膨润土在橡胶中应用主要用于橡胶制品的纳米改性,改善其气密性,定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性。聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料、三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料都得到很好的研究。4 膨润土下游产品白炭黑在橡胶中的应用以膨润土为主要原料生产白炭黑生产工艺新颖先进,流程合理,低能耗,原料价格低廉易得,是国家鼓励开发的国家级重点新产品。用膨润土制备白炭黑能耗只为沉淀法(酸中和水玻璃)的1/5,原材料消耗成本只为沉淀法的1/3,与沉淀法生产的白炭黑相比每吨成本约低1000 -2000元左右。低成本的白炭黑为白炭黑用于彩色、浅色橡胶制品的补强提供了价格优势。同时膨润土制备出的白炭黑无疑还是白炭黑/膨润土复合填料,具有着白炭黑、膨润土各自的功能性,可极大地开拓橡胶制品的彩色、浅色化的应用领域。 信息来源于:中国耐才之窗网

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