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膨潤土在橡膠中的應用

時間:2006-08-21 11:02:00來源:wangsl

導語:?膨潤土(Benlonite)又名皂土、陶土、白泥,是一種主要由蒙脫石類礦物組成的粘土。
膨潤土(Benlonite)又名皂土、陶土、白泥,是一種主要由蒙脫石類礦物組成的粘土。蒙脫石為含水鋁硅酸鹽礦物,它的礦物層間帶有負電荷,能吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽離子,并具有陽離子交換性質,又被稱為天然納米材料、萬用粘土。我國的膨潤土資源極為豐富,遍布26個省市,儲量世界第一。目前我國膨潤土發(fā)展較快,應用已達24個領域。2003年我國膨潤土年產量已超過290萬噸,預計2004年我國膨潤土年產量將超過310萬噸。在鑄造行業(yè)、鉆井泥漿、鐵礦球團、干燥劑、污水處理、建筑工程防水材料、涂料等7種行業(yè)需求用量較大。但隨著有機膨潤土(改性膨潤土)、納米(有機)膨潤土得到橡膠企業(yè)的認同和歡迎,膨潤土在橡膠領域的應用越來越多,市場潛力巨大。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)字,我國2002年橡膠填料用量為:炭黑107萬噸,白炭黑10萬噸,陶土21萬噸,碳酸鈣9萬噸,其他填料28萬噸,分別為世界用量的15.6%、14.7%、15.6%、15%、97%;預計到2005年為:炭黑112萬噸,白炭黑11萬噸,陶土22萬噸,碳酸鈣10萬噸,其他填料29萬噸;2010年將增長為:炭黑134萬噸,白炭黑13萬噸,陶土27萬噸,碳酸鈣12萬噸,其他填料35萬噸。 1 膨潤土在橡膠中的應用   膨潤土具有吸濕性,能吸附8~15倍于本體積的水量。吸水后膨脹,能膨脹數(shù)倍,可達30余倍。膨潤土和橡膠等有機膠結材料可組成最大膨脹率為250%-500%的遇水膨脹橡膠,該遇水膨脹橡膠可制成水膨性止水條等防水材料,將這種材料設置于混凝土施工縫時,遇水即發(fā)生膨脹,起到吸水止水的作用。上海隧橋特種橡膠廠和濰坊恒泰建材有限公司都已有遇水膨脹橡膠、橡膠止水帶系列產品,用于隧道、水庫、大壩、高層等地下工程、基礎工程中的變形縫、施工縫、沉降縫等的防水密封,用于各種機械、電器、水下設備的接縫密封。目前最常用的橡膠止水帶膠種為氯丁橡膠、天然橡膠、丁苯橡膠。   膨潤土可以直接添加到橡膠里,使橡膠具有阻燃、絕緣、耐磨的特性。文具橡皮擦中也添加有膨潤土。 2 改性膨潤土在橡膠中的應用   一般地說,改性膨潤土(有機膨潤土、胺化膨潤土)是將鈉基膨潤土加入有機季胺鹽的乙二醇溶液中,經(jīng)高速攪拌、置換反應而成。改性膨潤土是用作輪胎、膠板等橡膠制品優(yōu)良的活性或功能性填料,可提高橡膠制品的性能,降低橡膠制品的成本,提高橡膠與簾子線的粘接強度和膠料的加工性能。改性膨潤土用作橡膠填料,是國際上八十年代新技術,原獨聯(lián)體、美、英等國家廣泛應用。改性膨潤土最早是由吉林化學工業(yè)公司研究院開發(fā)成功,產品在樺甸、吉林、長春、黑龍江等地的輪胎廠進行試用,效果顯著,不僅輪胎使用壽命延長,輪胎生產成本也大大降低。此后,浙江的豐虹、華特開發(fā)出有機膨潤土及超細/納米有機膨潤土,為有機膨潤土(也叫改性膨潤土)的應用提供原料的保障。超細改性膨潤土對EPDM無鹵阻燃膠料性能的影響[J] .橡膠工業(yè), 2003,50(5):290-291。 3 納米膨潤土在橡膠中的應用   蒙脫土(Montmorillonite)是屬于蒙脫土族的礦物,蒙脫土族礦物共發(fā)現(xiàn)11個,他們是滑間皂土、貝得土、鋰皂土、蒙脫土、鈉脫土、皂土、鋅皂土、斯皂土、鋰蒙脫土、鉻蒙脫土和銅蒙脫土等,但從內部結構來講可分為蒙脫土亞族(二八面體)與皂土亞族(三八面體)。蒙脫土是典型的層狀硅酸鹽礦物之一,但是與其他層狀硅酸鹽礦物不同之點是層與層之間空隙特別大,這樣就可在層與層中含有不定數(shù)量的水分子及交換性陽離子。通過衍射儀慢速掃描的試驗結果表明蒙脫土的粒度已接近納米級,是天然納米材料 。納米級蒙脫土自然界很難找到這樣的原礦,需要提純獲得。制備納米級蒙脫土的膨潤土,應是蒙脫石含量>95%。納米級有機膨潤土蒙脫土,要求膨潤土蒙脫石純度在98%以上?! ?納米級有機膨潤土在橡膠中應用主要用于橡膠制品的納米改性,改善其氣密性,定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化學性。聚氨酯彈性體/蒙脫土納米復合材料、三元乙丙橡膠/蒙脫土納米復合材料都得到很好的研究。 4 膨潤土下游產品白炭黑在橡膠中的應用   以膨潤土為主要原料生產白炭黑生產工藝新穎先進,流程合理,低能耗,原料價格低廉易得,是國家鼓勵開發(fā)的國家級重點新產品。用膨潤土制備白炭黑能耗只為沉淀法(酸中和水玻璃)的1/5,原材料消耗成本只為沉淀法的1/3,與沉淀法生產的白炭黑相比每噸成本約低1000 -2000元左右。低成本的白炭黑為白炭黑用于彩色、淺色橡膠制品的補強提供了價格優(yōu)勢。同時膨潤土制備出的白炭黑無疑還是白炭黑/膨潤土復合填料,具有著白炭黑、膨潤土各自的功能性,可極大地開拓橡膠制品的彩色、淺色化的應用領域。  

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