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SHUNGIT：新型橡胶补强填充剂
北京橡胶工业研究设计院吕百龄

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作为一种具有特殊结构的天然材料，Shungit可部分或全部替代传统的橡胶补强剂炭黑和白炭黑，能改善胶料的加工工艺性能和橡胶制品的使用性能，降低生产成本，提高经济效益。下文通过在不同的胶种中加入Shungit 的系列对比试验数据进行分析，表明这种新型非石油资源橡胶补强填充剂在非轮胎橡胶制品应用中所取得的良好效果。阐明Shungit 是一种极有前途的炭黑与白炭黑替代品。 Shungit 的基本性质 X 射线分析表明，Shungit 由约30% 球状无定形、亚稳态的碳和约70% 高分散的硅酸盐粒子组成。Shungit 中的碳是非结晶型的，呈石墨状结构。细粉末状的Shungit 具有高的导热性，高比热，高导电性能和消磁特性，它能吸收微波辐射。在Shungit 颗粒表面，有一定量可被溶剂抽提出来的有机物质，其作用类似“内部”增塑剂或工艺操作助剂。经核磁共振鉴定表明，这些物质为脂肪族化合物。橡胶工业使用补强填充剂、半补强填充剂以及价格低廉的非补强填充剂三类填充剂以求得混炼胶加工性能、硫化胶的技术性能和生产成本之间的平衡。按总的物理化学性能和结构参数特点，可将Shungit 归为半补强填充剂和/ 或非补强填充剂，但它在胶料中的作用还有进一步扩展。含炭黑的胶料在混炼过程中，Shungit 显示出工艺操作助剂的特性，它们加快了混炼操作，使填充剂迅速分散，减少粉尘，增加弹性体复合材料的塑性，流动性好，有利于橡胶和骨架材料的黏合，改善胶料在开炼机上的操作，压出和压延部件表面质量改善。用于非轮胎橡胶制品在橡胶制品胶料中用Shungit 部分或全部替代炭黑或白炭黑，有较好的实用效果。在异戊橡胶胶料中，Shungit 用量与快压出炭黑（FEF) 和白炭黑相同时，胶料门尼粘度较低，硫化时间缩短，焦烧安全性下降。如用Shungit 全部替代快压出炭黑，硫化胶拉伸强度和扯断伸长率与原胶相近；替代白炭黑，拉伸强度提高。详见表1。（图片）在丁苯橡胶胶料中，用Shungit 替代炭黑和白炭黑，焦烧性能改善，胶料的硬度和回弹性与原胶相近。详见表2。（图片）在氯丁橡胶胶料中，用Shungit 部分或全部替代炭黑或白炭黑，胶料门尼粘度降低，焦烧安全性改善，正硫化时间相当，硫化胶的模量、拉伸强度、扯断伸长率、硬度、回弹性与填充炭黑的胶料相当。含Shungit 的胶料老化后性能保持率优于单用炭黑补强的胶料。详见表3。（图片）在乙丙橡胶胶料中，Shungit 填充量由0 增加到25，75 份时，门尼粘度降低，焦烧时间延长，正硫化时间稍延长。硫化胶拉伸强度，定伸模量，扯断伸长率下降。老化后性能保持率较好。详见表4。（图片）在填充快压出炭黑（FEF) 的耐油丁腈橡胶（丙烯腈含量28%）胶料中，添加高填充量的Shungit，不影响其性能，却能大大降低生产成本，见表5。（图片）而在丙烯腈含量为18%的丁腈橡胶胶料中，用Shungit 部分或全部替代快压出炭黑，门尼粘度下降，焦烧安全性改善。部分替代时不影响硫化胶力学性能，高填充量Shungit 还能降低硫化胶的硬度，见表6。在丙烯腈含量为18% 和40%的耐油耐寒丁腈橡胶胶料中，用Shungit 替代50%炭黑，胶料的各项性能均有所提高，尤其是低温性能，压缩变形和膨胀特性。老化后还有较好的拉伸强度保持率。（图片）在输送带/V 带和胶管胶料中，Shungit 部分或全部替代炭黑或白炭黑，在相同的焦烧安全性和门尼粘度增加的情况下，Shungit 能加快硫化速度；在相同硫化速度的情况下，Shungit 能降低门尼粘度，改善焦烧安全性。见表7，表8 和表9。（图片）（图片）（图片）结论试验表明，Shungit 可用于各类橡胶制品，部分或全部替代传统补强剂炭黑和白炭黑，在某些橡胶制品中还可高填充使用。按目前橡胶行业对炭黑的需求量推算，若以Shungit 替代炭黑用量的10%~12% 计，中国橡胶行业对Shungit 需求量将会达19 万吨，其他亚洲国家对shungit 的需求量为日本12 万吨，韩国5.7 万吨，印度4.3 万吨。在经济效益上，按Shungit 的价位仅为炭黑价格的一半计算，将会大大降低橡胶产品的生产成本，改善橡胶企业的经济效益。而在社会效益方面，由于能减少橡胶补强剂对石油资源的依赖，于环保、于节能降耗，于生态均有不可估量的利好意义。 9/20/2008


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