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[技術(shù)資料] 納米高嶺土在橡膠領(lǐng)域的技術(shù)
P:2007-04-23 15:42:41
1
，產(chǎn)品理化性能&環(huán)保申明
本產(chǎn)品以天然黏土材料應(yīng)用特殊工序制備而成的納米層狀硅酸鹽粉體材料，可廣泛應(yīng)用于橡膠工業(yè)。屬環(huán)境友好材料，無毒性以及重金屬含量均符合環(huán)保要求，其使用不會對環(huán)境造成負面影響。本產(chǎn)品理化性能如下：
化 學(xué) 成 分（%） 物 理 性 能
SiO2 49.12 片層平均直徑(Average diameter of flakes) 300-500nm
Al2O3 41.34 片層平均厚度(Average thickness of flakes) 20-50nm
Fe2O3 0.831 比表面積(Surface area) 32m2/g
MgO 0.0903 白度(Brightness) 75%-90%
CaO 0.167 pH值 7.0-8.0
Na2O 0.593 吸油值(Oil absorption) 45±5ml/100g
K2O 0.165 遮蓋力(Hidden ability) 0.925
SO3 0.244 水分(water content) ≤1.0%
TiO2 1.26 325目篩余量(325 mesh residue) ≤0.02%
P2O5 0.421 密度（Density） 2.55g/cm3
MnO 0.0016 燒失量（≤） 0.16
本產(chǎn)品技術(shù)受中國國家專利保護，屬于獨創(chuàng)性技術(shù)。在國內(nèi)是唯一工業(yè)化納米高嶺土產(chǎn)品，具備年產(chǎn)10000噸生產(chǎn)能力。
II，納米高嶺土在橡膠中的應(yīng)用領(lǐng)域
納米高嶺土（Nano-Kaolin）可用于各種橡膠制品，顯著提高其機械物理性能，同時降低其生產(chǎn)成本。特別是在 彈性、抗屈撓、尺寸穩(wěn)定性、阻隔性能、扯斷伸長率、壓縮變形 等性能方面具有相當(dāng)優(yōu)勢。
在順丁橡膠、三元乙丙橡膠、天然橡膠和丁腈橡膠中優(yōu)于白碳黑的補強性能，在丁苯橡膠中接近于白碳黑的補強性能。
納米高嶺土（Nano-Kaolin）應(yīng)用于橡膠三大領(lǐng)域，可以代替目前主流補強劑白碳黑，提供高力學(xué)性能以及自己獨特性能。
1，橡膠密封件和抗震件領(lǐng)域：
在汽車/摩托車密封件、O型圈等產(chǎn)品中，可降低產(chǎn)品壓縮變形、提高力學(xué)性能，可以完全或者取代大部分主流補強劑白碳黑。同時提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。此領(lǐng)域，納米高嶺土的性能可超越白碳黑。
2，鞋底領(lǐng)域
在各類型高級鞋底中，其性能不亞于白碳黑，從價格和性能優(yōu)勢可以代替白碳黑產(chǎn)品。此外可以高份數(shù)填充而不影響產(chǎn)品力學(xué)性能和硬度，彈性優(yōu)越。
3，輪胎領(lǐng)域
在提供優(yōu)良力學(xué)性能的同時，也可以提供高阻隔性能，增強氣密性能，力學(xué)性能優(yōu)越。特別在天然膠內(nèi)胎中，可顯著提高其氣密性。
III，納米高嶺土在橡膠領(lǐng)域的實驗報告
一，標(biāo)準(zhǔn)實驗配方
標(biāo)準(zhǔn)橡膠實驗配方
丁苯橡膠 天然橡膠 順丁橡膠 三元乙丙橡膠
丁苯1500 100 天然膠 100 順丁膠 100 三元乙丙膠 100
硫磺 1.75 氧化鋅 5 氧化鋅 3 氧化鋅 5
硬脂酸 1 硬脂酸 4 硬脂酸 2 硬脂酸 1
氧化鋅 3 促進劑M 1 促進劑NS 1.5 促進劑M 0.8
促進劑NS 1 硫磺 3 環(huán)烷油 15 促進劑TMTD 2
防老劑D 1.5 硫磺 2 硫磺 2
白炭黑/
納米高嶺土 50 白炭黑/
納米高嶺土 45 白炭黑/
納米高嶺土 60 白炭黑/
納米高嶺土 60
納米高嶺土在各種橡膠中應(yīng)用性能對比
測試項目 順丁橡膠(BR) 三元乙丙(EPDM) 天然橡膠(NR) 丁苯橡膠（SBR）
T NK T NK T NK T NK
邵爾硬度(Hardness) 77 42 86 64 78 56 76 54
扯斷伸長率/%（EB） 260.8 796 445.6 566.4 560.8 622.4 740.0 746.4
拉伸強度/MPa(TS) 5.75 7.48 13.34 17.19 16.78 26.85 17.62 16.53
300%定伸強度/MPa(SE) - 1.45 8.80 4.87 6.31 7.07 4.23 3.86
500%定伸強度/MPa(SE) - 2.04 - 11.32 13.72 17.74 8.45 6.25
撕裂強度/KN/m(TRS) 36.14 19.31 58.95 34.61 3 42.85 46.87 39.25
彈性/%(El) 48 58 52 49 46 57 41 50
注：T代表白碳黑；NK代表納米高嶺土
納米高嶺土在順丁橡膠、三元乙丙橡膠和天然橡膠中的補強實驗結(jié)果說明，納米高嶺土在拉伸強度和定伸強度方面均優(yōu)于白炭黑，特別是在天然橡膠中，納米高嶺土的拉伸強度比白炭黑高約10MPa。在扯斷伸長率和彈性方面，納米高嶺土也均優(yōu)于白炭黑。在撕裂強度方面，在順丁橡膠和三元乙丙橡膠中白炭黑優(yōu)于納米高嶺土，但在天然橡膠中納米高嶺土優(yōu)于白炭黑。
二，納米高嶺土K80系列產(chǎn)品性能測試
對K80在SBR-BR和EPDM兩個體系中的性能按照各配方來對性能做檢測。
1，K80與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
納米高嶺土K80系列應(yīng)用性能配方（SBR-BR）
配方 1-1 1-2 1-3 1-4
原料 phr phr phr phr
SBR 40 40 40 40
BR 60 60 60 60
納米高嶺土K80系列 90 90 120
白碳黑 40 10
總量 156.7 213.25 202.25 234.05
注：硫化溫度155度/4min，做力學(xué)性能對比，做壓縮模量和硬度.
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K80系列與白碳黑的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
納米高嶺土K80與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
配方 1-1 1-2 1-3 1-4
300%定伸強度 Mpa 2.13 3.44 2.99 4.04
扯斷強度Mpa 9 6.89 6.38 8.44
伸長率％ 672 452 460 440
永久變形％ 18 16 14 16
撕裂強度KN／m 41.97 45.39 39.59 58.01
硬度 62 61 56 60
彈性模量 19.35 12.81 18.4 19.44
比重 1.1073 1.3362 1.3967
2，K80與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
納米高嶺土K80系列應(yīng)用性能配方（EPDM）
配方 2-1 2-2 2-3 2-4
原料 phr phr phr phr
EPDM 100 100 100 100
納米高嶺土K80 80 120
硅酸鋁 50 80
總量 164 219
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K80系列與硅酸鋁的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
K80與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
配方 2-19 2-2 2-3 2-4
配方名稱 NC-1 NC-2 NC-3 NC-4
300%定伸強度 Mpa 1.89 3.37 2.95 4.95
扯斷強度Mpa 2.75 5.4 3.78 7.64
伸長率％ 344 324 320 33
永久變形％ 6 8 8 24
撕裂強度KN／m 22.5 36 27 45
硬度 63 60 71 66
彈性模量 6.58 10.7 11.68 11.59
磨耗體積cm3 硫化不成功 1.53 4.88 1.65
比重g/cm3 1.0 1.23 1.18 1.34
納米高嶺土K80系列實驗&應(yīng)用結(jié)論：
● K80表面經(jīng)過硅烷活化處理，增加橡膠與高嶺土填料表面的耦合性，從而使均勻分散于橡膠中，顯著提高其對橡膠的補強性能。
● K80高嶺土以納米級形式存在.本品用做天然橡膠，合成橡膠的補強劑，可增強硫化物的機械性能，提高橡膠制品的彈性和氣密性，在抗屈饒與阻隔性能等方面也具有明顯優(yōu)勢。
● K80可單獨用做天然橡膠，合成橡膠，熱塑性彈性體的補強填充劑，也可以在白碳黑補強體系中按K80:白碳黑3:1去取代白碳黑，制品的定伸強度可以提高1.8倍，撕裂強度可以提高60%.在過氧化物體系中以2份的K80取代一份的硅酸鋁，其物性可以提成50%以上。
● K80在橡膠中易混入，易分散，可大量填充，而且性價比高。
三，納米高嶺土K70系列產(chǎn)品性能測試
對K70在SBR-BR和EPDM兩個體系中的性能按照各配方來對性能做檢測。
1，K70與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
納米高嶺土K70系列應(yīng)用性能配方（SBR-BR）
配方 3-1 3-2 3-3 3-4
原料 phr phr phr phr
SBR 40 40 40 40
BR 60 60 60 60
納米高嶺土K70 90 90 120
白碳黑 40 10
總量 156.7 213.25 202.25 234.05
注：硫化溫度155度/4min，做力學(xué)性能對比，做壓縮模量和硬度.
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K70系列與白碳黑的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
納米高嶺土K70與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
白碳黑40phr K70/白碳黑 K70(90phr) K70(120phr)
3-1 3-2 3-3 3-4
300%定伸強度 Mpa 1.89 4.02 2.95 3.73
扯斷強度Mpa 10.58 9.99 9.38 11.05
伸長率％ 704 576 684 676
永久變形％ 24 28 28 40
撕裂強度KN/m 44.48 58.91 45.38 62.26
硬度 56 58 56 60
彈性模量 27.38 37.65 35.27 35.27
2，K70與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
納米高嶺土K70系列應(yīng)用性能配方（EPDM）
配方 4-1 4-2
原料 phr phr
EPDM 100 100
納米高嶺土K70 100
硅酸鋁 45
總量 164 219
K70與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
配方 4-1 4-1
300%定伸強度 Mpa 3.16 4.77
扯斷強度Mpa 4.08 7.62
伸長率％ 308 324
永久變形％ 4 24
撕裂強度KN／m 27.11 42.66
硬度 62 69
彈性模量 8.31 11.73
2phr的納米高嶺土K70相當(dāng)1phr硅酸鋁， 定伸強度和撕裂強度提高50%，扯斷強度提高80%
納米高嶺土K70系列實驗&應(yīng)用結(jié)論：
◎ K70 經(jīng)過耦合劑活化處理，增加橡膠與高嶺土填料表面的耦合性，從而使均勻分散于橡膠中，顯著提高其對橡膠的補強性能.
◎ K70中高嶺土以納米級形式存在.本品用做天然橡膠，合成橡膠的補強劑，可增強硫化物的機械性能，提高橡膠制品的彈性氣密性抗屈饒與較佳的自潔性.
◎ K70可單獨用做天然橡膠，合成橡膠，熱塑性彈性體的補強填充劑，也可以在白碳黑補強體系中按K70:白碳黑3:1去取代白碳黑，制品的定伸強度可以提高一倍，撕裂強度可以提高40%.在過氧化物體系中以2份的K70取代一份的硅酸鋁，其物性可以提成50%以上.
◎ K70在橡膠中容易混入，容易分散，可大量填充，而且性價比高.
本產(chǎn)品以天然黏土材料應(yīng)用特殊工序制備而成的納米層狀硅酸鹽粉體材料，可廣泛應(yīng)用于橡膠工業(yè)。屬環(huán)境友好材料，無毒性以及重金屬含量均符合環(huán)保要求，其使用不會對環(huán)境造成負面影響。本產(chǎn)品理化性能如下：
化 學(xué) 成 分（%） 物 理 性 能
SiO2 49.12 片層平均直徑(Average diameter of flakes) 300-500nm
Al2O3 41.34 片層平均厚度(Average thickness of flakes) 20-50nm
Fe2O3 0.831 比表面積(Surface area) 32m2/g
MgO 0.0903 白度(Brightness) 75%-90%
CaO 0.167 pH值 7.0-8.0
Na2O 0.593 吸油值(Oil absorption) 45±5ml/100g
K2O 0.165 遮蓋力(Hidden ability) 0.925
SO3 0.244 水分(water content) ≤1.0%
TiO2 1.26 325目篩余量(325 mesh residue) ≤0.02%
P2O5 0.421 密度（Density） 2.55g/cm3
MnO 0.0016 燒失量（≤） 0.16
本產(chǎn)品技術(shù)受中國國家專利保護，屬于獨創(chuàng)性技術(shù)。在國內(nèi)是唯一工業(yè)化納米高嶺土產(chǎn)品，具備年產(chǎn)10000噸生產(chǎn)能力。
II，納米高嶺土在橡膠中的應(yīng)用領(lǐng)域
納米高嶺土（Nano-Kaolin）可用于各種橡膠制品，顯著提高其機械物理性能，同時降低其生產(chǎn)成本。特別是在 彈性、抗屈撓、尺寸穩(wěn)定性、阻隔性能、扯斷伸長率、壓縮變形 等性能方面具有相當(dāng)優(yōu)勢。
在順丁橡膠、三元乙丙橡膠、天然橡膠和丁腈橡膠中優(yōu)于白碳黑的補強性能，在丁苯橡膠中接近于白碳黑的補強性能。
納米高嶺土（Nano-Kaolin）應(yīng)用于橡膠三大領(lǐng)域，可以代替目前主流補強劑白碳黑，提供高力學(xué)性能以及自己獨特性能。
1，橡膠密封件和抗震件領(lǐng)域：
在汽車/摩托車密封件、O型圈等產(chǎn)品中，可降低產(chǎn)品壓縮變形、提高力學(xué)性能，可以完全或者取代大部分主流補強劑白碳黑。同時提高產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。此領(lǐng)域，納米高嶺土的性能可超越白碳黑。
2，鞋底領(lǐng)域
在各類型高級鞋底中，其性能不亞于白碳黑，從價格和性能優(yōu)勢可以代替白碳黑產(chǎn)品。此外可以高份數(shù)填充而不影響產(chǎn)品力學(xué)性能和硬度，彈性優(yōu)越。
3，輪胎領(lǐng)域
在提供優(yōu)良力學(xué)性能的同時，也可以提供高阻隔性能，增強氣密性能，力學(xué)性能優(yōu)越。特別在天然膠內(nèi)胎中，可顯著提高其氣密性。
III，納米高嶺土在橡膠領(lǐng)域的實驗報告
一，標(biāo)準(zhǔn)實驗配方
標(biāo)準(zhǔn)橡膠實驗配方
丁苯橡膠 天然橡膠 順丁橡膠 三元乙丙橡膠
丁苯1500 100 天然膠 100 順丁膠 100 三元乙丙膠 100
硫磺 1.75 氧化鋅 5 氧化鋅 3 氧化鋅 5
硬脂酸 1 硬脂酸 4 硬脂酸 2 硬脂酸 1
氧化鋅 3 促進劑M 1 促進劑NS 1.5 促進劑M 0.8
促進劑NS 1 硫磺 3 環(huán)烷油 15 促進劑TMTD 2
防老劑D 1.5 硫磺 2 硫磺 2
白炭黑/
納米高嶺土 50 白炭黑/
納米高嶺土 45 白炭黑/
納米高嶺土 60 白炭黑/
納米高嶺土 60
納米高嶺土在各種橡膠中應(yīng)用性能對比
測試項目 順丁橡膠(BR) 三元乙丙(EPDM) 天然橡膠(NR) 丁苯橡膠（SBR）
T NK T NK T NK T NK
邵爾硬度(Hardness) 77 42 86 64 78 56 76 54
扯斷伸長率/%（EB） 260.8 796 445.6 566.4 560.8 622.4 740.0 746.4
拉伸強度/MPa(TS) 5.75 7.48 13.34 17.19 16.78 26.85 17.62 16.53
300%定伸強度/MPa(SE) - 1.45 8.80 4.87 6.31 7.07 4.23 3.86
500%定伸強度/MPa(SE) - 2.04 - 11.32 13.72 17.74 8.45 6.25
撕裂強度/KN/m(TRS) 36.14 19.31 58.95 34.61 3 42.85 46.87 39.25
彈性/%(El) 48 58 52 49 46 57 41 50
注：T代表白碳黑；NK代表納米高嶺土
納米高嶺土在順丁橡膠、三元乙丙橡膠和天然橡膠中的補強實驗結(jié)果說明，納米高嶺土在拉伸強度和定伸強度方面均優(yōu)于白炭黑，特別是在天然橡膠中，納米高嶺土的拉伸強度比白炭黑高約10MPa。在扯斷伸長率和彈性方面，納米高嶺土也均優(yōu)于白炭黑。在撕裂強度方面，在順丁橡膠和三元乙丙橡膠中白炭黑優(yōu)于納米高嶺土，但在天然橡膠中納米高嶺土優(yōu)于白炭黑。
二，納米高嶺土K80系列產(chǎn)品性能測試
對K80在SBR-BR和EPDM兩個體系中的性能按照各配方來對性能做檢測。
1，K80與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
納米高嶺土K80系列應(yīng)用性能配方（SBR-BR）
配方 1-1 1-2 1-3 1-4
原料 phr phr phr phr
SBR 40 40 40 40
BR 60 60 60 60
納米高嶺土K80系列 90 90 120
白碳黑 40 10
總量 156.7 213.25 202.25 234.05
注：硫化溫度155度/4min，做力學(xué)性能對比，做壓縮模量和硬度.
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K80系列與白碳黑的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
納米高嶺土K80與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
配方 1-1 1-2 1-3 1-4
300%定伸強度 Mpa 2.13 3.44 2.99 4.04
扯斷強度Mpa 9 6.89 6.38 8.44
伸長率％ 672 452 460 440
永久變形％ 18 16 14 16
撕裂強度KN／m 41.97 45.39 39.59 58.01
硬度 62 61 56 60
彈性模量 19.35 12.81 18.4 19.44
比重 1.1073 1.3362 1.3967
2，K80與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
納米高嶺土K80系列應(yīng)用性能配方（EPDM）
配方 2-1 2-2 2-3 2-4
原料 phr phr phr phr
EPDM 100 100 100 100
納米高嶺土K80 80 120
硅酸鋁 50 80
總量 164 219
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K80系列與硅酸鋁的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
K80與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
配方 2-19 2-2 2-3 2-4
配方名稱 NC-1 NC-2 NC-3 NC-4
300%定伸強度 Mpa 1.89 3.37 2.95 4.95
扯斷強度Mpa 2.75 5.4 3.78 7.64
伸長率％ 344 324 320 33
永久變形％ 6 8 8 24
撕裂強度KN／m 22.5 36 27 45
硬度 63 60 71 66
彈性模量 6.58 10.7 11.68 11.59
磨耗體積cm3 硫化不成功 1.53 4.88 1.65
比重g/cm3 1.0 1.23 1.18 1.34
納米高嶺土K80系列實驗&應(yīng)用結(jié)論：
● K80表面經(jīng)過硅烷活化處理，增加橡膠與高嶺土填料表面的耦合性，從而使均勻分散于橡膠中，顯著提高其對橡膠的補強性能。
● K80高嶺土以納米級形式存在.本品用做天然橡膠，合成橡膠的補強劑，可增強硫化物的機械性能，提高橡膠制品的彈性和氣密性，在抗屈饒與阻隔性能等方面也具有明顯優(yōu)勢。
● K80可單獨用做天然橡膠，合成橡膠，熱塑性彈性體的補強填充劑，也可以在白碳黑補強體系中按K80:白碳黑3:1去取代白碳黑，制品的定伸強度可以提高1.8倍，撕裂強度可以提高60%.在過氧化物體系中以2份的K80取代一份的硅酸鋁，其物性可以提成50%以上。
● K80在橡膠中易混入，易分散，可大量填充，而且性價比高。
三，納米高嶺土K70系列產(chǎn)品性能測試
對K70在SBR-BR和EPDM兩個體系中的性能按照各配方來對性能做檢測。
1，K70與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
納米高嶺土K70系列應(yīng)用性能配方（SBR-BR）
配方 3-1 3-2 3-3 3-4
原料 phr phr phr phr
SBR 40 40 40 40
BR 60 60 60 60
納米高嶺土K70 90 90 120
白碳黑 40 10
總量 156.7 213.25 202.25 234.05
注：硫化溫度155度/4min，做力學(xué)性能對比，做壓縮模量和硬度.
根據(jù)以上四個配方，對納米高嶺土K70系列與白碳黑的性能做了對比，其力學(xué)性能對比如下表：
納米高嶺土K70與白碳黑的力學(xué)性能對比(SBR-BR)
白碳黑40phr K70/白碳黑 K70(90phr) K70(120phr)
3-1 3-2 3-3 3-4
300%定伸強度 Mpa 1.89 4.02 2.95 3.73
扯斷強度Mpa 10.58 9.99 9.38 11.05
伸長率％ 704 576 684 676
永久變形％ 24 28 28 40
撕裂強度KN/m 44.48 58.91 45.38 62.26
硬度 56 58 56 60
彈性模量 27.38 37.65 35.27 35.27
2，K70與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
納米高嶺土K70系列應(yīng)用性能配方（EPDM）
配方 4-1 4-2
原料 phr phr
EPDM 100 100
納米高嶺土K70 100
硅酸鋁 45
總量 164 219
K70與硅酸鋁力學(xué)性能對比(EPDM)
配方 4-1 4-1
300%定伸強度 Mpa 3.16 4.77
扯斷強度Mpa 4.08 7.62
伸長率％ 308 324
永久變形％ 4 24
撕裂強度KN／m 27.11 42.66
硬度 62 69
彈性模量 8.31 11.73
2phr的納米高嶺土K70相當(dāng)1phr硅酸鋁， 定伸強度和撕裂強度提高50%，扯斷強度提高80%
納米高嶺土K70系列實驗&應(yīng)用結(jié)論：
◎ K70 經(jīng)過耦合劑活化處理，增加橡膠與高嶺土填料表面的耦合性，從而使均勻分散于橡膠中，顯著提高其對橡膠的補強性能.
◎ K70中高嶺土以納米級形式存在.本品用做天然橡膠，合成橡膠的補強劑，可增強硫化物的機械性能，提高橡膠制品的彈性氣密性抗屈饒與較佳的自潔性.
◎ K70可單獨用做天然橡膠，合成橡膠，熱塑性彈性體的補強填充劑，也可以在白碳黑補強體系中按K70:白碳黑3:1去取代白碳黑，制品的定伸強度可以提高一倍，撕裂強度可以提高40%.在過氧化物體系中以2份的K70取代一份的硅酸鋁，其物性可以提成50%以上.
◎ K70在橡膠中容易混入，容易分散，可大量填充，而且性價比高.
intercrystalline brittleness - 晶間脆性 （0） 投訴
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