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云母粉在橡胶中的作用

深圳海扬粉体2018-11-12 08:42:29
云母粉在橡胶中的作用


1、改善橡胶的气密性

橡胶的气密性对于许多橡胶制品来说是首要性能,如内胎、球胆以及许多救生用品等等。要提高橡胶的气密性,除了加工工艺和涂施工艺外,主要取决于橡胶本身及其填料的性质。橡胶的致密性越好,制品的抗通透性也越好。当然这类胶种价格不菲,这里有成本问题,因此使用功能性填料湿法云母粉,代价低而效果好,其意义就尤其重要。正因为如此,在石油成为全球经济发展的重要制约因素的时候,例如从上世纪70年代石油危机以来,固特异、住友橡胶、普利斯通、斯珀汀等等著名公司就致力研究云母粉的应用。

如上所述,湿法云母粉具有优异的薄片状晶形,粉体微粒的厚度以纳米计,直径与厚度的比值(径厚比)高达80-120倍,比表面积达10000-18000 cm2/ml,能在材料内形成层层阻隔。这种阻隔作用也被成为“屏蔽效应”和“迷宫效应”,使有害物质难以进入材料,进入后又难以扩散、迁移、穿透。国外研究证明,使用大径厚比片状填料以后,有害物质穿透漆膜的时间延长3倍。这种作用是颗粒状填料以及径厚比较小的其它片状填料所不具备的。片状填料在压延、拉伸等作用下,在橡胶内形成层层排列,其取向与橡胶表面平行,与气体穿透方向垂直。

国内外在此领域内的研究很多,已形成无数的研究报告和专利文献。虽然在有些专利文献中提及了滑石粉、高岭土等材料(为了扩大专利权范围,并掩盖技术诀窍),但是工业界已经弄清,要获取优异的阻隔作用,片状填料的径厚比至少要达到50倍,最好在70倍以上。而滑石粉、高岭土等的径厚比仅为几倍,即使是干法云母粉也通常只有10倍左右,影响其工业实用价值。再则,滑石粉、高岭土等矿物与云母不一样,常有多晶形问题,如果所用滑石粉、高岭土为非片状形态的矿物,就起不了作用。

总之,在橡胶内加入湿法云母粉以后,气密性将大幅度提高。

2、改善物理机械性能

众所周知,片状和纤维状填料可分散材料所受到的应力,其机制与混凝土中的钢筋相似,众多增强材料(塑料、橡胶、树脂等)使用各向异性材料,其原理是相同的。颗粒状填料没有这种作用。加入大径厚比填料(湿法云母粉)的橡胶、塑料和树脂,其抗冲击性、机械强度、形态稳定性等都有明显改善。材料学上对此研究颇多。

树脂(如橡胶)本身的硬度都有限,不少填料的强度也不高,如滑石粉等。相反,云母是花岗岩的成分之一,其硬度和机械强度很大。所以涂料中加入云母粉作填料,其抗磨性能可明显提高。湿法云母粉还可以改变橡胶的摩擦特点,不同的用法作用不同,如提高摩擦系数,或改善润滑性能(如雨刮器)。

加入大径厚比填料后,材料(如橡胶)的弹性模量等物理性质则有很大改善,这对于橡胶等材料来说,是非常重要的。云母粉的偶联处理对于上述应用有极大的作用,它大幅度提高材料在化学意义上的整体性,从而使材料的性能得以极大地提高。

3、提高绝缘性能

云母具有极高的电阻,用云母粉来提高材料的绝缘性能是广为人知的。橡胶的用途之一是用作电线电缆的绝缘材料,湿法云母粉的使用是重要手段。需要提及的是矿道、隧道以及类似场合下使用的电缆,这类电缆需要在火警情况下保持绝缘状态。国外已经开发一类特殊的绝缘材料,它们由树脂(包括硅橡胶、有机硼树脂)和云母粉等组成。这类绝缘材料在火警的高温下转化成陶瓷样物质,保留良好的绝缘性能和机械强度,可使电缆在火警情况下保持绝缘。另须提及的是含铁量降低云母的绝缘性能,而干法云母粉没有洗矿,含铁量一般都较高,不宜使用这类云母粉。

4、减震隔音作用

不少隔音减振材料使用橡胶,以改变材料的粘弹性等物理性状,形成理想效果。大径厚比湿法云母粉能改变材料的一系列物理模量。再则,晶片间的能量(如震动波、声波)反射,也吸收和削弱这些能量。据此,车辆和家电使用的“减振片”多配入云母粉。同理,度多其它减振隔音材料也使用湿法云母粉。

5、脱模作用

许多情况下橡胶的模压硫化不使用金属模具或类似模具,此时脱模剂的性能直接影响到生产。例如轮胎的模压硫化使用气囊,如不使用高性能脱模剂,势必发生制品和模具的粘连,既损害模具,也会造成大量次品,对生产的危害很大。

这类脱模剂常使用润滑油脂、有机硅、有机氟等材料。由于固体润滑剂在其中起到不可或缺的作用,所以现代的这类脱模剂一般都加入云母粉。湿法云母粉具有完美的片状晶形,晶片极薄,对模具表面的遮盖能力和隔离能力极高。而且湿法云母粉的晶片表面及其光滑,能有效地防止材料之间的粘连。湿法云母粉的纯度高,造成橡胶与模具粘结的有害杂质含量极低,非常适用。杂质如石英、长石和其它矿物的微粉,它们无片状结构,且表面毛糙,是造成脱模困难的重要原因之一。干法云母粉造成脱模困难的另一原因是云母微粒本身表面非常毛糙,造成粘连。加入湿法云母粉以后,还在橡胶与模具之间形成排出气体的通道,防止气体在该间隙内的滞留,从而改善制品的外观性状。

同理,湿法云母粉也是高档润滑油(极压级润滑油)的关键组分。

湿法云母粉在橡胶中的应用远不止于此。充分利用湿法云母粉的独特性能,可开发出许多很有价值的新型橡胶制品来,形成许多有价值的应用技术。


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