橡膠補(bǔ)強(qiáng)與填充體系

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1、橡膠的補(bǔ)強(qiáng)與填充體系Chapter3:ReinforcingandFillingSystem青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院《橡膠工藝學(xué)》精品課程多媒體教程第三章Tel:13153201730Email:wumsh@qust.edu.cn吳明生本章主要內(nèi)容炭黑(carbonblack)白炭黑silica填充劑filler分類(lèi)命名性質(zhì)參數(shù)結(jié)合橡膠對(duì)加工的影響對(duì)性能的影響補(bǔ)強(qiáng)在橡膠中加入一種物質(zhì)后，使硫化膠的耐磨性、抗撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高的行為。填充在橡膠中加入一種物質(zhì)后，能夠增大橡膠的體積

2、，降低制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響橡膠制品性能的行為。一、補(bǔ)強(qiáng)與填充的概念第一節(jié)概述reinforcementfilling二、填料（filler）分類(lèi)補(bǔ)強(qiáng)劑炭黑（carbonblack）白炭黑（silica）短纖維（shortfiber)有機(jī)樹(shù)脂（organicresin）無(wú)機(jī)納米材料（nano-filler）按作用分類(lèi)填充劑陶土（clay）碳酸鈣（calciumcarbonate）滑石粉（talcumpowder）硅鋁炭黑（silica-aluminacarbonblack）高嶺土（kaolin）…

3、…reinforcingagentfillingagent有機(jī)填料炭黑、短纖維、木質(zhì)素、果殼粉、膠粉等按性質(zhì)分類(lèi)無(wú)機(jī)填料白炭黑、陶土、碳酸鈣、高嶺土、硅鋁炭黑等纖維狀短纖維、石棉、碳纖維顆粒狀炭黑、白炭黑、無(wú)機(jī)填料按形態(tài)分類(lèi)三．橡膠補(bǔ)強(qiáng)與填充的歷史與發(fā)展我國(guó)發(fā)明炭黑已有千余年歷史，故稱(chēng)“燈煙”或“烴燈”但均是作坊式生產(chǎn)，未形成規(guī)模。1864年美國(guó)用中國(guó)古老的工藝方法生產(chǎn)炭黑，并于1872年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，“炭黑”（carbonblack）一詞出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用。1892年發(fā)明槽法CB，直至二戰(zhàn)期間占“統(tǒng)治”地位。1904年

4、發(fā)現(xiàn)炭黑對(duì)橡膠有補(bǔ)強(qiáng)作用。1944年發(fā)明高耐磨爐黑，從此打破槽黑一統(tǒng)天下的局面，50年代末中超耐磨爐黑工業(yè)化生產(chǎn)。1960年出現(xiàn)低結(jié)構(gòu)爐黑，爐黑代替槽黑成為現(xiàn)實(shí)，槽黑因效率低，生產(chǎn)成本高且污染環(huán)境，又因槽黑有遲緩硫化的作用，故在輪胎生產(chǎn)中已基本淘汰。1971年開(kāi)始生產(chǎn)新工藝炭黑，從此炭黑的質(zhì)量得以控制。上世紀(jì)90年代初低滯后（滾動(dòng)阻力）炭黑開(kāi)始盛行。2009年世界各國(guó)炭黑產(chǎn)能：國(guó)家或地區(qū)年產(chǎn)能/萬(wàn)噸中國(guó)430美國(guó)208日本75.5俄羅斯73.7印度69.1韓國(guó)57.0巴西46.5泰國(guó)37.9德國(guó)32.2法國(guó)26.4消費(fèi)

5、：275.93萬(wàn)噸09年中國(guó)炭黑產(chǎn)銷(xiāo)情況：產(chǎn)量：283萬(wàn)噸進(jìn)口：8.9萬(wàn)噸出口：16.2萬(wàn)噸09年世界炭黑總需求：需求量：977.4萬(wàn)噸年增長(zhǎng)：4.2%70%炭黑用于輪胎，20%用于橡膠制品，10%用于油墨、著色劑世界知名炭黑生產(chǎn)企業(yè)：（1）美國(guó)卡博特公司世界最大的炭黑生產(chǎn)商，在18個(gè)國(guó)家擁有25家炭黑工廠(chǎng)，年總產(chǎn)能約為208萬(wàn)t，占全球總產(chǎn)量的21.8%，位居世界首位。在中國(guó)有上海卡博特、天津卡博特，產(chǎn)能達(dá)到33萬(wàn)噸/年。2002年研發(fā)經(jīng)費(fèi)高達(dá)8300萬(wàn)美元，相當(dāng)于稅前所得的31%。（2）德國(guó)德固賽集團(tuán)在全球擁有19

6、家炭黑工廠(chǎng)，合計(jì)產(chǎn)能約為145萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)能的17.5%，是世界第二大跨國(guó)炭黑公司。國(guó)內(nèi)工廠(chǎng)在青島膠州，產(chǎn)能達(dá)到10萬(wàn)噸/年。（3）美國(guó)哥倫比亞（科倫比恩）公司世界第三大炭黑公司，全球擁有12家炭黑工廠(chǎng)，合計(jì)產(chǎn)能約106.2萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)工廠(chǎng)在濰坊。（4）臺(tái)灣中橡公司世界第四大炭黑生產(chǎn)企業(yè)，合計(jì)產(chǎn)能在80萬(wàn)噸以上。大陸工廠(chǎng)設(shè)在安徽馬鞍山，產(chǎn)能在20萬(wàn)噸左右。（5）印度博拉集團(tuán)公司世界第5位炭黑生產(chǎn)商。2005年產(chǎn)能63萬(wàn)噸。目前，該集團(tuán)擁有5家炭黑工廠(chǎng)，分別設(shè)在泰國(guó)、印度（2家）、埃及和中國(guó)。中國(guó)公司在遼寧，產(chǎn)能10萬(wàn)

7、噸。（6）日本東海炭株式會(huì)社2005年的生產(chǎn)能力為30.2萬(wàn)t，中國(guó)的工廠(chǎng)設(shè)在天津，產(chǎn)能4萬(wàn)t。其他如美國(guó)大陸炭公司、印度塞卡公司、中國(guó)黑貓公司、韓國(guó)DC化學(xué)公司等。2009年國(guó)內(nèi)炭黑主要生產(chǎn)企業(yè)：序號(hào)公司名稱(chēng)產(chǎn)量/萬(wàn)噸1黑貓?zhí)亢诠?2.822卡博特炭黑公司32.03河北龍星化工公司18.284蘇州寶化炭黑公司14.765華東橡膠材料公司13.636臺(tái)灣中橡公司12.897石家莊新星化炭公司9.498大石橋遼濱炭黑公司8.409河北大光明巨無(wú)霸7.9910山西永東化工公司6.7911青島贏創(chuàng)（德固薩）6.7012青州

8、博奧炭黑公司6.3813山東貝斯特化工公司6.132010年產(chǎn)能超過(guò)70萬(wàn)噸山東金獅炭黑2011年產(chǎn)能達(dá)到15萬(wàn)噸。一、炭黑（carbonblack）的定義炭黑由許多烴類(lèi)物質(zhì)（固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)）經(jīng)不完全燃燒或裂解生成的具有高度分散性的黑色粉末物質(zhì)，主要由碳元素組成，是近乎球形的膠體粒子，而這些粒子大都熔結(jié)成形狀不規(guī)則的聚集體（ag