本文所述功用性非金属矿藏材料，首要指的是在橡胶制品中具有补强和增容双层功用的非金属矿藏材料，关于橡胶而言，在其加工过程中参加适量的某种有机或许无机填充材料(简称填料)是非常重要的。它不但能够改进硫化橡胶的物理——力学功用，改进胶料的工艺功用且能下降加工成本。
填料的种类许多，按其在橡胶制品中所起的效果表现可分为两大类：即补强性填料和增容性填料。补强性填料是一种功用性填料，习惯上称为补强剂，它在橡胶加工中能够有效地改进和前进制品的物理力学功用——邵尔硬度、定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、磨耗减量、绝缘电阻率等;而增容填料的主导效果则是增加制品的容积、节省胶料、下降加工成本，习惯上称之为增容剂或填充剂。
填料的补强性和填充性不能截然分隔。一般，补强剂也有增容的效果，填充剂也有必定的补强效果。特别是生橡胶种类的不同，更使二者之间的边界难以区别。值得指出的是：在填料种类相同的情况下，填料的粒径非常重要。例如一般填料级碳酸钙(CaCO3)粉体在橡胶制品中并不起补强效果，而超细级碳酸钙(CaCO3)有着显着的补强效果。煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、粉石英等亦有相似现象。
补强剂和填充剂对胶料的加工工艺功用及硫化橡胶的物理-力学功用与化学功用的影响，决定于补强剂和填充剂的物质组成与化学结构及物理化学性质。物理化学性质首要包含其粒子的巨细与散布、结构、表面自由能等。此外，其在制品中的用量也起着重要效果。
众所周知，炭黑-系石化副产品，因质料及工艺的不同能够分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑等种类。炭黑是橡胶制品中最常用和最重要的补强剂，由于炭黑里不只对橡胶制品有显着的补强效果，并且其具有选择性和针对性。即不同的炭黑种类有不同的补强效果，即使是同一种炭黑对不同的胶料其补强效果也有所不同，这儿不作为议题进一步评论。本文将偏重讨论的是相关功用性非金属矿藏材料在橡胶制品中的运用和效果(见表1)：
1 高岭土介绍
高岭土(商品名称陶土或瓷土)，是指以高岭石族矿藏(高岭石、地开石、珍珠石)为根本组成的粘土岩，其化学结构通式为Al4[Si4O10] (OH)8 单斜或三斜晶系晶体在电子显微镜下可见呈细微的假六方片状，一般称土状块体产出。纯白者罕见，多因含有机物等各种染质而出现不同色彩，硬度1 左右，比重2.6。高岭土由于成因不同可分为软质高岭土和硬质高岭土，它们都是价廉易得的橡胶填充剂。增加高岭土能够前进胶料的粘性和链性，削减硫化缩短率，超细活性高岭土是丁橡胶(SBR)等杰出的补强剂。
煤矸石系煤系地层高岭土，归于硬质高岭土，咱们以某地煤矸石为质料经过煅烧脱羟——超细粉碎——偶联活化开发研发的SD-1 型、SD-4 型活性功用矿藏填料。产品经国家威望检测单位进行运用试验，两种类型的活性功用矿藏填料均能够部分代替报价昂贵的炭黑用于橡胶制品。其首要硫化物理机械功用契合技能目标要求，且电阻系数等目标优于普通橡胶。(见表2)
测验效果表明：10～30 份SD-1 型、SD-4 型功用矿藏填料能够代替5～15 份高耐磨炉法炭黑用量(代替比为2：1)，其硫化物理机械功用杰出，有关物性目标均到达或超越运动鞋一级用胶国家标准(GB-385-83)。以活性功用矿藏填料部分代替报价昂贵的炭黑用于橡胶制品，可大起伏的下降生产成本。
2 云母介绍
云母，系云母族矿藏的总称，这儿讨论的首要是白云母、绢云母，其化学式KAl2[AlSi3O10](OH)2，及人工组成云母KMg3[AlSi3O10]F2。跟着科学技能的前进和国民经济的开展，云母这种片状结构的率硅酸盐矿藏在橡胶制品中的运用愈来愈遭到人们的注重。云母作为填料运用，能够前进硫化胶的耐热性、耐酸性和电绝缘性(用于高绝缘制品)以及尺度稳定性，还有防护紫外线和放射性辐射的功用，特别是在特种橡胶中发挥的效果更是其他填料无法比拟的。现就其具有代表性的部分效果介绍如下：
2.1 云母在硅橡胶高阻尼材料中的运用
跟着高分子阻尼材料在军用产品和民用产品上的广泛运用，橡胶阻尼材料，特别是硅橡胶高阻尼材料的研讨越来越遭到人们的注重。其间相关研讨发现，片状云母粉能使材料取得高的阻尼功用，大幅前进其损耗模量和损耗因数。因而，经过填充片状云母粉可制备阻尼硅橡胶。北京航空材料研讨院的涂春潮等人研讨了云母粉用量，乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)用量以及硫化温度对云母/硅橡胶复合材料硫化特性和力学功用的影响，并终究断定了抱负配方：
硅橡胶生胶 100 份 气相法白炭黑 20 份
羟基硅油 1 份 云母粉 40 份
A-151 2 份 硫化剂(BIPB) 0.6 份
当硫化温度为170℃时，硅橡胶的力学功用最好，拉伸强度可达4.43 MPa，其归纳试验效果甚为抱负，为云母粉在该范畴中的运用奠定了杰出的根底。
2.2 绢云母在顺丁橡胶中的运用
导热橡胶是导热功用优秀的一类橡胶基复合材料，一般导热功用的前进会伴跟着散热功用的优化。导热橡胶广泛用于航天、航空、电子、电器范畴需求散热和传热的部位，一起可起绝缘和减震的效果。通用橡胶为热和电的不良导体，其间天然橡胶、丁橡胶和氯丁橡胶的热导率别离为0.21,0.19 和0.21W·(M·K)-1，而组成新的本征型导热橡胶绝非易事。南京工业大学材料科学与工程学院陶慧等人选用片状结构的绢云母作为功用性填料用于顺丁橡胶制备导热材料取得杰出效果。由于绢云母除了对非自补强型橡胶具有杰出的补强效果外，还具有杰出的耐热性、电绝缘性及优秀的耐化学腐蚀性，其热导率[0.42～0.67W·(M·K)-1]，在无机填猜中较高，为供给橡胶的导热性供给了有效途径。
研讨者为了处理极细鳞片状绢云母粉体在胶材料中的涣散问题，选用硬脂酸为表面活化剂对绢云母进行改性处理，有效地前进了粉体与橡胶界面的结合才能，并对改性绢云母粉的用量进行了重复试验，使之在有利于改进加工工艺，前进制品功用的前提下优化了最佳填充量，其研讨效果为绢云母在高温绝缘等特种橡胶的运用供给了重要根据。
2.3 组成云母及其组成云母粉在橡胶中的运用
所谓组成云母就是人们根据天然云母的物质组成、结构形状、晶体特征和析晶条件等而规划制作的层片状铝硅酸盐化合物，其化学通式为：KMg3[AlSi3O10]F2，现在，组成云母遍及选用的是电阻内热高温熔制法，该法技能工艺已进入老练阶段，产品亦达多种。组成云母不只可作为天然云母的代替品得到运用，而更为重要的是由于组成云母具有纯洁度高、透明性好、耐温性强、抗腐蚀和电绝缘功用优异的特征，作为一种具有特殊功用的新式材料正在进行广泛而深化的开发。欧、美、日等经济发达国家都把组成云母的研讨与开发视为新世纪科学战略方向而加以注重。用组成云母制成的新式功用材料和高端产品正广泛运用于国防工业和民用工业的各个范畴。
在橡胶工业中，云母粉作高强电绝缘的耐热、耐酸、耐碱的功用性填充剂，汽车轮胎内、外胎之间的触摸润滑剂。现在，国内的研讨首要会集在改进橡胶的气密性、物理机械功用、绝缘功用和减震隔音功用等。
如华南理工大学材料科学与工程学院的吴丽娟、罗权琨等选用机械共混的办法研讨了人工湿磨法云母粉代替部分炭黑用于橡胶(NBR)的补强效果。效果表明：在研讨范围内，人工湿磨法云母粉(改性或未改性)代替部分炭黑填充橡胶，对其硫化特性和耐油性影响不大。对硫化胶有必定的补强效果，能前进其屈挠功用和耐热老化功用(改性云母粉显着好于未改性云母粉)。德墨西亚曲挠次数从0.8 万次可增加至4.6 万次，老化后拉伸强度坚持率从86%可前进到99.1%，到达试验效果。但对耐磨功用和高温紧缩永久变形功用等目标有待进一步改进和前进。
3 滑石及滑石粉在橡胶中的运用
滑石的化学通式为Mg3[AlSi4O10](OH)2，成分的理论值为：MgO 31.72%、SiO2 63.52%、H2O 4.76%。纯洁的滑石为白色，单由于含有少数的其他杂质常出现出浅黄、浅绿、浅褐、粉红等不同色彩。自然界滑石多为叶片状或细密块状集合体，硬度为1，相对密度2.58～2.83。具有滑腻感，有杰出的润滑性，解理薄片具挠性，单不具弹性。
在橡胶工业中滑石粉有前进耐电压的效果，常作为橡胶的填充剂、增容剂和阻隔剂。特别用于耐酸、耐碱、耐热及绝缘橡胶制品中为佳。值得指出的是，填充剂的粒子形状对电绝缘功用，特别是介电强度影响较大。例如片状滑石粉填充胶料的介电强度为46.7Mv/m，而针型纤维状的矿石粉仅为20.4 Mv/m。由于片状填料在绝缘橡胶中能构成避免击穿的屏障，使击穿道路不能自线进行，所以片状的滑石粉介电强度最高。
在橡胶制品中选用片状滑石粉与煅烧陶土等填料合作运用能够起到更好的效果，如中橡集团株洲橡胶塑料工业研讨规划院郭舜华等人在BIIR 大输液瓶塞的研讨中为了满意瓶塞生物慵懒好，针刺后能主动密封和落屑少的要求，选用煅烧陶土和改性滑石粉(硅烷偶联剂改性)并用作补强填充剂，并经过试验断定煅烧陶土/改性滑石粉并用份额为60/15 为最佳值。实践证明：以陶土/改性滑石粉并用填充料补强效果好，制品合格率高，其效果为复合无机矿藏填料的开发运用起到示范效果。
4 硅藻土在橡胶制品中的运用
硅藻土是一种生物成因的白色或浅黄色粉状硅质岩(SiO2),它是由古代硅藻遗体构成，硅藻含量可达70～90%。当硅藻遗体被损坏，岩石成板状者，称为板状硅藻土。硅藻土首要矿藏成分为蛋白石(非晶质二氧化硅)，常有碳酸盐或粘土矿藏混入，出现黄或浅黄色，质轻而软，松懈密度0.3～0.5g/cm3，莫氏硬度为1.0～1.5，孔隙率为80～90%，是一种天然的优质吸附剂。
在橡胶工业中硅藻土可用作天然橡胶、组成橡胶的补强填充剂，增强硫化胶的物理机械功用。特别是在淡色橡胶制品中运用，可代替补强剂白炭黑或许部分代替炭黑的效果。能使硫化胶表现比较抱负的硫化特性，杰出的物理机械功用。据悉，重庆橡胶研讨所和阜新橡胶有限责任公司在黑色胶料和白色胶猜中别离填加硅藻土进行试用，其效果表明：硅藻土对橡胶有杰出的补强填充功用。特别在无污染的淡色橡胶制品中，其补强功用与白炭黑适当，硅藻土与白炭黑并用补强效果更好。以上并且操作加工简单，有利于炭黑在胶猜中涣散，压出来的胶料表面润滑、粘度前进、缩短削减、缩短硫化时刻、削减硫化促进剂的用量、还能下降生产成本，从而使厂商取得前进产品质量，下降成本的杰出效果。
结语：综上所述，功用性非金属矿藏材料——活性陶土、云母粉、滑石粉、硅藻土等等在橡胶制品中作为补强剂和增容剂，不只资源丰富、来历广泛、报价低廉、并且收效显着。功用性矿藏填充材料，特别是复合型功用性填充材料在我国橡胶工业中将发挥越来越大的效果。
填料的种类许多，按其在橡胶制品中所起的效果表现可分为两大类：即补强性填料和增容性填料。补强性填料是一种功用性填料，习惯上称为补强剂，它在橡胶加工中能够有效地改进和前进制品的物理力学功用——邵尔硬度、定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、磨耗减量、绝缘电阻率等;而增容填料的主导效果则是增加制品的容积、节省胶料、下降加工成本，习惯上称之为增容剂或填充剂。
填料的补强性和填充性不能截然分隔。一般，补强剂也有增容的效果，填充剂也有必定的补强效果。特别是生橡胶种类的不同，更使二者之间的边界难以区别。值得指出的是：在填料种类相同的情况下，填料的粒径非常重要。例如一般填料级碳酸钙(CaCO3)粉体在橡胶制品中并不起补强效果，而超细级碳酸钙(CaCO3)有着显着的补强效果。煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、粉石英等亦有相似现象。
补强剂和填充剂对胶料的加工工艺功用及硫化橡胶的物理-力学功用与化学功用的影响，决定于补强剂和填充剂的物质组成与化学结构及物理化学性质。物理化学性质首要包含其粒子的巨细与散布、结构、表面自由能等。此外，其在制品中的用量也起着重要效果。
众所周知，炭黑-系石化副产品，因质料及工艺的不同能够分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑等种类。炭黑是橡胶制品中最常用和最重要的补强剂，由于炭黑里不只对橡胶制品有显着的补强效果，并且其具有选择性和针对性。即不同的炭黑种类有不同的补强效果，即使是同一种炭黑对不同的胶料其补强效果也有所不同，这儿不作为议题进一步评论。本文将偏重讨论的是相关功用性非金属矿藏材料在橡胶制品中的运用和效果(见表1)：
1 高岭土介绍
高岭土(商品名称陶土或瓷土)，是指以高岭石族矿藏(高岭石、地开石、珍珠石)为根本组成的粘土岩，其化学结构通式为Al4[Si4O10] (OH)8 单斜或三斜晶系晶体在电子显微镜下可见呈细微的假六方片状，一般称土状块体产出。纯白者罕见，多因含有机物等各种染质而出现不同色彩，硬度1 左右，比重2.6。高岭土由于成因不同可分为软质高岭土和硬质高岭土，它们都是价廉易得的橡胶填充剂。增加高岭土能够前进胶料的粘性和链性，削减硫化缩短率，超细活性高岭土是丁橡胶(SBR)等杰出的补强剂。
煤矸石系煤系地层高岭土，归于硬质高岭土，咱们以某地煤矸石为质料经过煅烧脱羟——超细粉碎——偶联活化开发研发的SD-1 型、SD-4 型活性功用矿藏填料。产品经国家威望检测单位进行运用试验，两种类型的活性功用矿藏填料均能够部分代替报价昂贵的炭黑用于橡胶制品。其首要硫化物理机械功用契合技能目标要求，且电阻系数等目标优于普通橡胶。(见表2)
测验效果表明：10～30 份SD-1 型、SD-4 型功用矿藏填料能够代替5～15 份高耐磨炉法炭黑用量(代替比为2：1)，其硫化物理机械功用杰出，有关物性目标均到达或超越运动鞋一级用胶国家标准(GB-385-83)。以活性功用矿藏填料部分代替报价昂贵的炭黑用于橡胶制品，可大起伏的下降生产成本。
2 云母介绍
云母，系云母族矿藏的总称，这儿讨论的首要是白云母、绢云母，其化学式KAl2[AlSi3O10](OH)2，及人工组成云母KMg3[AlSi3O10]F2。跟着科学技能的前进和国民经济的开展，云母这种片状结构的率硅酸盐矿藏在橡胶制品中的运用愈来愈遭到人们的注重。云母作为填料运用，能够前进硫化胶的耐热性、耐酸性和电绝缘性(用于高绝缘制品)以及尺度稳定性，还有防护紫外线和放射性辐射的功用，特别是在特种橡胶中发挥的效果更是其他填料无法比拟的。现就其具有代表性的部分效果介绍如下：
2.1 云母在硅橡胶高阻尼材料中的运用
跟着高分子阻尼材料在军用产品和民用产品上的广泛运用，橡胶阻尼材料，特别是硅橡胶高阻尼材料的研讨越来越遭到人们的注重。其间相关研讨发现，片状云母粉能使材料取得高的阻尼功用，大幅前进其损耗模量和损耗因数。因而，经过填充片状云母粉可制备阻尼硅橡胶。北京航空材料研讨院的涂春潮等人研讨了云母粉用量，乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)用量以及硫化温度对云母/硅橡胶复合材料硫化特性和力学功用的影响，并终究断定了抱负配方：
硅橡胶生胶 100 份 气相法白炭黑 20 份
羟基硅油 1 份 云母粉 40 份
A-151 2 份 硫化剂(BIPB) 0.6 份
当硫化温度为170℃时，硅橡胶的力学功用最好，拉伸强度可达4.43 MPa，其归纳试验效果甚为抱负，为云母粉在该范畴中的运用奠定了杰出的根底。
2.2 绢云母在顺丁橡胶中的运用
导热橡胶是导热功用优秀的一类橡胶基复合材料，一般导热功用的前进会伴跟着散热功用的优化。导热橡胶广泛用于航天、航空、电子、电器范畴需求散热和传热的部位，一起可起绝缘和减震的效果。通用橡胶为热和电的不良导体，其间天然橡胶、丁橡胶和氯丁橡胶的热导率别离为0.21,0.19 和0.21W·(M·K)-1，而组成新的本征型导热橡胶绝非易事。南京工业大学材料科学与工程学院陶慧等人选用片状结构的绢云母作为功用性填料用于顺丁橡胶制备导热材料取得杰出效果。由于绢云母除了对非自补强型橡胶具有杰出的补强效果外，还具有杰出的耐热性、电绝缘性及优秀的耐化学腐蚀性，其热导率[0.42～0.67W·(M·K)-1]，在无机填猜中较高，为供给橡胶的导热性供给了有效途径。
研讨者为了处理极细鳞片状绢云母粉体在胶材料中的涣散问题，选用硬脂酸为表面活化剂对绢云母进行改性处理，有效地前进了粉体与橡胶界面的结合才能，并对改性绢云母粉的用量进行了重复试验，使之在有利于改进加工工艺，前进制品功用的前提下优化了最佳填充量，其研讨效果为绢云母在高温绝缘等特种橡胶的运用供给了重要根据。
2.3 组成云母及其组成云母粉在橡胶中的运用
所谓组成云母就是人们根据天然云母的物质组成、结构形状、晶体特征和析晶条件等而规划制作的层片状铝硅酸盐化合物，其化学通式为：KMg3[AlSi3O10]F2，现在，组成云母遍及选用的是电阻内热高温熔制法，该法技能工艺已进入老练阶段，产品亦达多种。组成云母不只可作为天然云母的代替品得到运用，而更为重要的是由于组成云母具有纯洁度高、透明性好、耐温性强、抗腐蚀和电绝缘功用优异的特征，作为一种具有特殊功用的新式材料正在进行广泛而深化的开发。欧、美、日等经济发达国家都把组成云母的研讨与开发视为新世纪科学战略方向而加以注重。用组成云母制成的新式功用材料和高端产品正广泛运用于国防工业和民用工业的各个范畴。
在橡胶工业中，云母粉作高强电绝缘的耐热、耐酸、耐碱的功用性填充剂，汽车轮胎内、外胎之间的触摸润滑剂。现在，国内的研讨首要会集在改进橡胶的气密性、物理机械功用、绝缘功用和减震隔音功用等。
如华南理工大学材料科学与工程学院的吴丽娟、罗权琨等选用机械共混的办法研讨了人工湿磨法云母粉代替部分炭黑用于橡胶(NBR)的补强效果。效果表明：在研讨范围内，人工湿磨法云母粉(改性或未改性)代替部分炭黑填充橡胶，对其硫化特性和耐油性影响不大。对硫化胶有必定的补强效果，能前进其屈挠功用和耐热老化功用(改性云母粉显着好于未改性云母粉)。德墨西亚曲挠次数从0.8 万次可增加至4.6 万次，老化后拉伸强度坚持率从86%可前进到99.1%，到达试验效果。但对耐磨功用和高温紧缩永久变形功用等目标有待进一步改进和前进。
3 滑石及滑石粉在橡胶中的运用
滑石的化学通式为Mg3[AlSi4O10](OH)2，成分的理论值为：MgO 31.72%、SiO2 63.52%、H2O 4.76%。纯洁的滑石为白色，单由于含有少数的其他杂质常出现出浅黄、浅绿、浅褐、粉红等不同色彩。自然界滑石多为叶片状或细密块状集合体，硬度为1，相对密度2.58～2.83。具有滑腻感，有杰出的润滑性，解理薄片具挠性，单不具弹性。
在橡胶工业中滑石粉有前进耐电压的效果，常作为橡胶的填充剂、增容剂和阻隔剂。特别用于耐酸、耐碱、耐热及绝缘橡胶制品中为佳。值得指出的是，填充剂的粒子形状对电绝缘功用，特别是介电强度影响较大。例如片状滑石粉填充胶料的介电强度为46.7Mv/m，而针型纤维状的矿石粉仅为20.4 Mv/m。由于片状填料在绝缘橡胶中能构成避免击穿的屏障，使击穿道路不能自线进行，所以片状的滑石粉介电强度最高。
在橡胶制品中选用片状滑石粉与煅烧陶土等填料合作运用能够起到更好的效果，如中橡集团株洲橡胶塑料工业研讨规划院郭舜华等人在BIIR 大输液瓶塞的研讨中为了满意瓶塞生物慵懒好，针刺后能主动密封和落屑少的要求，选用煅烧陶土和改性滑石粉(硅烷偶联剂改性)并用作补强填充剂，并经过试验断定煅烧陶土/改性滑石粉并用份额为60/15 为最佳值。实践证明：以陶土/改性滑石粉并用填充料补强效果好，制品合格率高，其效果为复合无机矿藏填料的开发运用起到示范效果。
4 硅藻土在橡胶制品中的运用
硅藻土是一种生物成因的白色或浅黄色粉状硅质岩(SiO2),它是由古代硅藻遗体构成，硅藻含量可达70～90%。当硅藻遗体被损坏，岩石成板状者，称为板状硅藻土。硅藻土首要矿藏成分为蛋白石(非晶质二氧化硅)，常有碳酸盐或粘土矿藏混入，出现黄或浅黄色，质轻而软，松懈密度0.3～0.5g/cm3，莫氏硬度为1.0～1.5，孔隙率为80～90%，是一种天然的优质吸附剂。
在橡胶工业中硅藻土可用作天然橡胶、组成橡胶的补强填充剂，增强硫化胶的物理机械功用。特别是在淡色橡胶制品中运用，可代替补强剂白炭黑或许部分代替炭黑的效果。能使硫化胶表现比较抱负的硫化特性，杰出的物理机械功用。据悉，重庆橡胶研讨所和阜新橡胶有限责任公司在黑色胶料和白色胶猜中别离填加硅藻土进行试用，其效果表明：硅藻土对橡胶有杰出的补强填充功用。特别在无污染的淡色橡胶制品中，其补强功用与白炭黑适当，硅藻土与白炭黑并用补强效果更好。以上并且操作加工简单，有利于炭黑在胶猜中涣散，压出来的胶料表面润滑、粘度前进、缩短削减、缩短硫化时刻、削减硫化促进剂的用量、还能下降生产成本，从而使厂商取得前进产品质量，下降成本的杰出效果。
结语：综上所述，功用性非金属矿藏材料——活性陶土、云母粉、滑石粉、硅藻土等等在橡胶制品中作为补强剂和增容剂，不只资源丰富、来历广泛、报价低廉、并且收效显着。功用性矿藏填充材料，特别是复合型功用性填充材料在我国橡胶工业中将发挥越来越大的效果。
