（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）目前，輪胎企業(yè)在發(fā)展中不僅遇到原材料全面漲價(jià)，輪胎制造成本大幅上升問(wèn)題，而且國家對節能減排的要求也逐步提高。無(wú)機填料作為增容劑可降低成本，如碳酸鈣和陶土已廣泛應用于橡膠制品各領(lǐng)域，同時(shí)也是輪胎中不可缺少的填料，但總體來(lái)說(shuō)，其主要是作為增容劑以降低成本。
近年來(lái)各種無(wú)機填料層出不窮，但補強效果都不理想，不可與炭黑同比，與白炭黑也有很大差距，幾種常用無(wú)機填料的基本性能如表1和2所示。從表1和2可見(jiàn)，這些填料突出特點(diǎn)都是所填充膠料定伸應力較低、變形大，這與其結構有關(guān)，不像炭黑的鏈狀結構，雖對其做了改性處理，但效果不明顯，反而增加了成本，導致未能廣泛推廣。在考慮應用這些無(wú)機填料時(shí)，不能單從傳統的物理性能來(lái)衡量，應根據其功能及在不同膠料中的作用擇優(yōu)而用，效果會(huì )很明顯，成功的例子也不少，下面做簡(jiǎn)要介紹。
1 碳酸鈣
碳酸鈣由于補強性差，在輪胎中的應用受到一定限制，將向超細化發(fā)展，我國現已生產(chǎn)納米碳酸鈣，在某些對補強要求不高的部件中可以考慮應用。在斜交輪胎內襯層膠中，因對其性能要求不高，只要確保胎體不露簾線(xiàn)就可以應用。子午線(xiàn)輪胎氣密層膠是成本最高的一個(gè)部件，其作用就是提高氣密性，只要保證膠料能很好地附著(zhù)在胎體上就可以添加納米碳酸鈣，并降低含膠率。在氣密層膠中降低含膠率5% 就相當于節省5% 高價(jià)進(jìn)口的鹵化丁基橡膠(HIIR)，全行業(yè)將節省1萬(wàn)t的HIIR，就相當于節省10億元。在國外子午線(xiàn)輪胎中，也常見(jiàn)采用碳酸鈣作為補強填充劑，氣密層膠應用碳酸鈣例舉如表3和4所示。
 從表3和4可見(jiàn)，國外大輪胎公司在高性能或超高性能子午線(xiàn)輪胎氣密層膠中已采用碳酸鈣作為填料，因此在普通子午線(xiàn)輪胎中也可以考慮增加碳酸鈣用量，以降低含膠率，在一定程度上還可以改善膠料工藝性能。
2 硅鋁炭黑(SCA)
煤礦的綜合利用產(chǎn)品SCA曾列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目，根據其特點(diǎn)在胎側膠中應用5～10份，可延遲胎側膠硫化起點(diǎn)并改善輪胎外觀(guān)質(zhì)量。在錦綸簾布膠中應用5～10份，對粘合性能(H抽出力)有一定提高而不影響其它性能，從而降低含膠率，節省生膠，降低成本，獲得了較好的效果。在我國錦綸輪胎第二輪攻關(guān)中加以推廣，原四川橡膠廠(chǎng)和太原橡膠廠(chǎng)已采用，山西陽(yáng)泉炭黑廠(chǎng)已具備3 000 t·a 的產(chǎn)能。SCA 的缺點(diǎn)是密度較大，后來(lái)被MC(MT)炭黑取代，由于MC炭黑的密度在各種填料中是最小的，受到了用戶(hù)歡迎，使用較為普遍，用量也較大。
3 絹云母粉
對銅礦山綜合利用產(chǎn)品絹云母粉，湖南長(cháng)沙礦冶研究院做了大量研發(fā)工作，并通過(guò)了原化工部技術(shù)鑒定。從表1和2可見(jiàn)，絹云母粉是無(wú)機填料中補強性最高的，由于其結構是層狀，對膠料氣體阻隔性有改善，被一些企業(yè)用于內胎膠料中。
4 化學(xué)組分以二氧化硅和三氧化二鋁為主的其它填料
原樺林橡膠廠(chǎng)在胎側膠中應用的活性硅灰粉(16份)也是天然礦物質(zhì)，是硅灰石經(jīng)粉碎(400目)所得的針狀白色粉末。結果表明，采用活性硅灰粉可提高膠料耐老化、抗裂口增長(cháng)和耐疲勞性能，并能改善混煉和擠出工藝性能，每千克混煉膠降低成本0.46元，按年產(chǎn)200萬(wàn)條輪胎計，可降低成本300多萬(wàn)元，效益十分顯著(zhù)。
榮成國泰輪胎有限公司在內胎膠料中應用7份活性硅白(無(wú)機短纖維、針狀晶體結構的白色粉末)和活性陶土，結果表明，內胎物理性能和工藝性能都比原產(chǎn)品優(yōu)越，并降低成本0.47元·kg 。上述這些填料有許多共同點(diǎn)，就是其化學(xué)組分大多數都是以二氧化硅和三氧化二鋁為主，具有典型層狀硅酸鹽結構，有較大徑厚比，因此在氣體阻隔性能方面都較突出，用于內胎或氣密層膠有很大優(yōu)越性。其理化性能指標見(jiàn)表5～6。
5 高嶺土
我國有很豐富的高嶺土資源。以天然高嶺土礦石為原料，經(jīng)高溫煅燒而成的高嶺土是高檔紙、油漆、涂料、橡膠和塑料等產(chǎn)品的重要原料，被列入國家火炬計劃和科技部當前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域材料類(lèi)。但未經(jīng)改性，其補強效果僅與MC炭黑相當，而密度大于MC炭黑，其基本性能見(jiàn)表8。高嶺土未經(jīng)改性，白度非常高，作為自胎側或淺色制品填充劑是較理想的材料。內蒙古三保公司正在對其進(jìn)行改性研究，以期達到白炭黑的補強效果。
6 白炭黑
至今為止，白炭黑是在輪胎中除炭黑以外補強效果最好的無(wú)機填料，在輪胎工業(yè)中被廣泛使用，除作粘合體系的組分之一，在胎面膠中的應用國外已很普遍，在我國仍有較大差距。當今節能環(huán)保要求越來(lái)越高，發(fā)展綠色輪胎是必然趨勢，而且用天然礦石作原料的白炭黑如取代1 t用油或天然氣作原料的炭黑就相當于節省1．9 t的原料油，生產(chǎn)1 t炭黑的能耗為2．7 t標煤。因此，積極用白炭黑取代部分炭黑對節能減排具有重大意義?，F代輪胎既要降低滾動(dòng)阻力，又要提高抗濕滑性能，除聚合物影響以外，其次就是補強填料。目前無(wú)機填料白炭黑被各輪胎公司所關(guān)注，胎面膠應用白炭黑例舉如表9所示。
 從表9可見(jiàn)，白炭黑用量已超過(guò)炭黑成為主要補強填料，最高用量達到67份，而炭黑僅為7～8份，白炭黑最少用量也在20份以上，采用的可能是高分散性白炭黑。此外，含膠率均較低，一般在50 以下，胎面膠邵爾A型硬度均在65～70度范圍內。關(guān)于動(dòng)態(tài)性能，一般公認的0 ℃tan(~表征輪胎抗濕滑性能，此值均較高，一般在0．40～0．50，有很高的抗濕滑性能；而60℃ tan3表征輪胎的滾動(dòng)阻力，從表9～11可見(jiàn)，此值都很低，在0．2左右，有很低的滾動(dòng)阻力。在冬用輪胎和高性能子午線(xiàn)輪胎中，這幾個(gè)數據都十分重要，
采用大量白炭黑的膠料也達到了其要求。生膠品種幾乎都以SBR為主，是否采用了SSBR不得而知。從溶劑抽出物來(lái)看，不太可能采用充37.5份油的充油SBR?？傊?，大量采用白炭黑是我國今后轎車(chē)子午線(xiàn)輪胎發(fā)展的一個(gè)趨勢，現在就應對工藝、材料做好技術(shù)準備工作。
9 結語(yǔ)
(1)無(wú)機填料大多是礦山資源的綜合利用產(chǎn)品，加大推廣應用力度對節能減排有重要意義。無(wú)機填料在輪胎工業(yè)中的應用要建立新的理念，改變傳統的補強觀(guān)點(diǎn)，應根據其特有的功能及在不同膠料中的關(guān)鍵作用擇優(yōu)選用，可獲得降低成本和改善產(chǎn)品性能的綜合效果。
(2)具有層狀結構的硅酸鹽類(lèi)無(wú)機填料具有良好的氣體阻隔性，當前用于成本昂貴的子午線(xiàn)輪胎氣密層膠中，可大幅度降低材料成本，并獲得良好的加工性能。
(3)發(fā)展綠色輪胎是必然趨勢，胎面膠以白炭黑為主取代炭黑作補強填料，我國已落后于國外大輪胎公司近5～6年時(shí)間，應從材料上和技術(shù)上做好準備，盡快縮小這一差距，為全國節能減排做出貢獻。
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