中国粉体网讯 橡胶被广泛用于交通、机械、电子、国防和国民经济的其它领域，但橡胶也存在自身明显的缺点，如橡胶分子间作用力小、自由体积大、自结晶能力差等，从而导致橡胶材料强度和模量低、耐磨性能不好等。因此，需要通过添加无机非金属填充材料来满足应用的要求。
一般而言，无机非金属填充材料在橡胶中主要有以下几个作用：补强作用、填充（增量）与降低成本、改善加工性能、调节硫化特性、赋予特殊功能。
橡胶中常用的无机非金属矿填充材料
（1）白炭黑
白炭黑是目前橡胶工业领域仅次于炭黑应用最多的补强剂。白炭黑的化学式为SiO2·nH2O，粒子结构间含有很多的空隙，当空隙在2nm-60nm这个范围内时，很容易与其它高分子相结合，这就是白炭黑作为补强剂的主要原因。白炭黑作为补强剂能够极大地提升材料的耐磨性和抗撕裂性能，它还能显著提高轮胎的力学性能，广泛应用于车辆、仪器、航空等领域。
（2）轻质碳酸钙
轻质碳酸钙是橡胶工业中使用最早、量最大的填充剂之一，轻质碳酸钙大量填充在橡胶中，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的天然橡胶达到减低成本的目的；轻质碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性、撕裂强度，并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用，同时可以调整稠度，用于电缆行业能起一定的绝缘作用。
（3）高岭土
高岭石是含水的一种铝硅酸盐，属于常见的粘土矿物，这种矿物在橡胶中的实际应用，能够提升橡胶本身的弹性、阻隔性、伸长率以及抗屈挠性。将改性后的高岭石添加到丁苯橡胶当中，橡胶本身的延展率、撕裂强度以及邵氏硬度都得到大幅提升，同时也延长了橡胶使用寿命。
（4）陶土
轮胎制造过程中，根据轮胎生产工艺要求，可以加入陶土。陶土作为轮胎的一种填充剂，降低成本使用。但必须是活性陶土，便于与橡胶相结合。活性陶土或改性陶土，可在配方中部分替代炭黑。
研究表明，随着陶土用量增加，胶料的硬度、300%定伸应力和拉伸强度略有下降，但可以通过调整硫化体系获得弥补。使用在胎面配方中，在优化体系后，还可以达到降低滚动阻力的效果。
（5）硫酸钡
能够有效增强轮胎橡胶、胶带等橡胶制品的抗老化性以及耐候性，除此之外，还能够提升橡胶制品表面光滑度，作为一种粉体形态的橡胶填料，不仅能够提高上粉率，而且在经济成本方面具有明显的优势。
（6）滑石
滑石粉在橡胶中的应用滑石粉通常分为一般工业用滑石粉以及超细滑石粉，前者作为橡胶填料，不会起到补强作用，对改善橡胶物理性能的作用微乎其微，因此，一般工业用滑石粉常常被用作隔离剂。而对于超细滑石粉来说，补强效果好，如果将其作为橡胶填料，橡胶本身所具备的拉伸强度等于白炭黑产生的效果。
（7）石墨
石墨属于片层状硅酸盐类非金属矿物，具有较好的导热性、导电性以及润滑性。以石墨作为橡胶填料，与蒙脱石的处理方法类似，即将石墨应用特殊工艺进行分解，转换成为纳米尺寸的颗粒，当纳米颗粒与橡胶基体结合后，橡胶的各项功能指标也得到改善。比如导电性、导热性、气密性以及机械性能，都得到大幅提升。
填料在橡胶产品中的用量
轮胎――胎面炭黑用量40～50份。基本上不用非补强填料，或用少量陶土。内胎胶中可用20份左右的陶土或轻质碳酸钙。
胶带――炭黑用量25～45份。碳酸钙可用于各部件，用量10～113份。碳酸镁可用于平带封口胶和边胶浆，用量分别为40份、50份。硫酸钡用于平带擦贴胶，用量为25份。
胶管――炭黑用量15~45份。碳酸钙用量33~128份，陶土用量20～50份，碳酸镁用量25份，输酸碱胶管中还用硫酸钡30份。
胶鞋――黑色鞋底炭黑用量50份，超细活性碳酸钙（白艳华）50份，陶土40份，白色鞋底白碳黑用量55份，超细碳酸钙15份，钛白粉2份。
胶布制品――碳酸钙和陶土可用于各类胶布制品，用量30～150份，硫酸钡用于气密胶布，用量为11份。模型制品――炭黑用量40~75份。白炭黑可用30份，陶土可用35份。碳酸钙可用20份。
密封制品――油封可用白炭黑70份。密封条用炭黑25份，碳酸钙10份，耐油真空密封用陶土30份，炭黑40份。隔膜用炭黑15份，碳酸钙54份。
胶乳制品――胶乳手套可用硫酸钡10~15份或碳酸钙5份，海绵胶乳配方中可用滑石粉20份，氯丁乳胶丝配方中可用陶土2~3份，多孔模型胶乳配方中可用陶土100份，或碳酸钙100~300份。
10月29-31日，北京粉体技术协会、柏德英思展览（上海）有限公司、山东中粉会展服务有限公司将在上海跨国采购会展中心联合主办“上海国际非金属矿工业展览会（SINMMIE2025）”，展会现场将同期举办“非金属功能粉体加工与应用技术交流会”，届时将邀请青岛科技大学段咏欣教授作《无机粉体材料在橡胶领域的应用和发展》专题报告，分享主流无机粉体材料如碳酸钙类、硅酸盐矿物（高岭土、滑石粉等）、层状结构材料（石墨、蒙脱石等）、新型/废弃物基材料（粉煤灰等）在橡胶材料中的应用技术和发展趋势。
专家介绍
段咏欣，二级教授，青岛科技大学博士生导师，担任中国轮胎循环利用协会碳中和委员会副会长、全国橡胶与橡胶制品标准化技术委员会胶乳制品分技术委员会委员、青岛科技大学学报编委等职务。主要从事高分子材料加工与循环利用方向的研究，发表SCI论文百余篇；获准授权专利40余项。荣获山东泰山学者海外特聘专家、德国洪堡学者、山东省自然科学奖二等奖、山东省高等学校科学技术奖二等奖等荣誉。
参考文献：
张振：非金属矿物在橡胶中的应用探究，咸阳非金属矿研究设计院有限公司
关新欣：改性白炭黑填充橡胶复合材料性能及温度相关性本构关系研究，青岛科技大学
轮胎橡胶填料技术综述，李颀等，国家知识产权局专利局审查协作北京中心
粉体网：轻质碳酸钙在橡胶中的用途
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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