本文提到的功能性非金属矿物材料主要是指橡胶制品中具有增强和增容双层功能的非金属矿物材料。对于橡胶来说，在其加工过程中加入适量的某种有机或无机填料(简称填料)是非常重要的。它不仅能改善硫化橡胶的物理性能& mdash& mdash机械性能，改善胶料的工艺性能，降低加工成本。

填料种类繁多，按其在橡胶制品中的作用可分为两大类:补强填料和增容填料。增强填料是一种功能性填料，习惯上称为补强剂。它能有效地改善和提高橡胶加工中产品的物理机械性能& mdash& mdash肖氏硬度、恒定拉伸应力、拉伸强度、撕裂强度、磨损减少、绝缘电阻率等。增容填料的主导作用是增加制品体积，节约橡胶，降低加工成本，习惯上称为增容剂或填料。

填料的增强和填充性能不能完全分开。通常补强剂也有增容作用，填料也有一定的补强作用。尤其是生胶种类的不同，很难区分两者的界限。值得指出的是，在同一种填料下，填料的粒径非常重要。例如，一般的填料级碳酸钙(CaCO3)粉末在橡胶制品中不起补强作用，而超细碳酸钙(CaCO3)则有明显的补强作用。煅烧高岭土、滑石粉、云母粉、应时粉等。有类似的现象。

补强剂和填充剂对胶料加工性能和硫化橡胶物理机械性能和化学性能的影响取决于补强剂和填充剂的材料组成、化学结构和物理化学性能。物理性质主要包括粒度及分布、结构、表面自由能等。此外，其在产品中的用量也起着重要作用。

众所周知，炭黑是一种石化副产品，因原料和工艺不同，可分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂解炭黑等品种。炭黑是橡胶制品中最常用和最重要的补强剂，因为炭黑不仅对橡胶制品有显著的补强作用，而且具有选择性和针对性。即不同类型的炭黑补强效果不同，甚至同一种炭黑对不同胶料的补强效果也不同，这里不再赘述。本文将重点介绍相关功能性非金属矿物材料在橡胶制品中的应用和功能(见表1):

1 高岭土介绍1高岭土简介

高岭土(商品名:粘土或瓷土)是指以高岭石族矿物(高岭石、地开石、珍珠陶土)为基本成分的粘土岩。其化学结构通式为Al4[Si4O10] (OH)8单斜或三斜晶体在电子显微镜下可以看到微小的伪六方片状，通常称为粘土块。纯白色的很少，大多因有机物等各种染料而呈现不同的颜色。硬度约为1，比重为2.6。由于高岭土的成因不同，可分为软质高岭土和硬质高岭土，两者都是廉价易得的橡胶填料。加入高岭土可以提高胶料的粘度和链状性能，降低硫化收缩率。超细活性高岭土是丁苯橡胶的良好补强剂。

煤矸石是煤系地层中的高岭土，属于硬质高岭土。我们以某地的煤矸石为原料进行煅烧脱羟基& mdash& mdash超细粉碎& mdash& mdash偶联开发的SD-1和SD-4活性功能矿物填料。经国家权威检测单位对该产品的应用测试，两种活性功能矿物填料可部分替代价格昂贵的炭黑用于橡胶制品。其主要硫化物理机械性能满足技术指标要求，阻力系数等指标优于普通橡胶。(见表2)

2云母简介

云母是云母类矿物的总称。这里主要讨论白云母、绢云母及其化学式KAL 2 [ALI3O10] (OH) 2和合成云母KMG3 [ALI3O10] F2。随着科学技术的进步和国民经济的发展，人们越来越重视云母这种片状硅酸盐矿物在橡胶制品中的应用。云母作为填料时，可以提高硫化橡胶的耐热性、耐酸性、电绝缘性(对于高绝缘制品)和尺寸稳定性，并具有防紫外线和放射性辐射的作用，特别是在特种橡胶中，是其他填料无法比拟的。其部分代表性成果介绍如下:

2.1云母在硅橡胶高阻尼材料中的应用

随着高分子阻尼材料在军用和民用产品中的广泛应用，人们越来越重视橡胶阻尼材料，尤其是硅橡胶高阻尼材料的研究。其中发现片状云母粉可以使材料获得高阻尼性能，大大提高其损耗模量和损耗因子。因此，可以通过填充片状云母粉来制备阻尼硅橡胶。北京材料研究所涂春潮等研究了云母粉含量、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)含量、固化温度对云母/硅橡胶复合材料固化特性和力学性能的影响，最终确定了理想的配方:

100份生硅橡胶和20份煅制二氧化硅。

羟基硅油1份和云母粉40份。

2份A-151和0.6份固化剂(BIPB)

当硫化温度为170℃时，硅橡胶的力学性能最好，拉伸强度可达4.43 MPa。综合实验结果较为理想，为云母粉在该领域的应用奠定了良好的基础。

2.2绢云母在顺丁橡胶中的应用

导热橡胶是一种导热性能优异的橡胶基复合材料。通常情况下，热导率的提高伴随着散热的优化。导热橡胶广泛应用于航天、航空空、电子电气等需要散热和传热的领域。同时可以起到保温减震的作用。通用橡胶是热和电的不良导体，其中天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶的导热系数分别为0.21、0.19和0.21 W-middot。(M & middotK)-1，并且不容易合成新的本征导热橡胶。南京工业大学材料科学与工程学院的陶慧等人选择具有片状结构的绢云母作为功能填料，以顺丁橡胶为原料制备导热材料，取得了良好的效果。因为绢云母不仅对非自补强橡胶有很好的补强作用，而且具有良好的耐热性、电绝缘性和优异的耐化学腐蚀性，其导热系数为[0.42 ~ 0.67 W & middot；(M & middotK)-1]，无机填料含量较高，为提高橡胶的导热性能提供了有效途径。

为了解决超细云母粉在橡胶材料中的分散问题，研究人员以硬脂酸为表面活性剂对绢云母进行改性，有效提高了粉体与橡胶的粘结能力。对改性绢云母粉的用量进行反复试验，在改进加工工艺和产品性能的前提下，优化出最佳填充量。研究结果为绢云母在高温绝缘等特种橡胶中的应用提供了重要依据。

2.3合成云母及其合成云母粉在橡胶中的应用

所谓合成云母，是人们根据天然云母的物质组成、结构形态、晶体特征和结晶条件，设计制造的一种层状硅铝酸盐化合物。其化学通式为KMG3 [ALI3O10] F2。目前，电阻内热高温熔融法广泛应用于合成云母，其技术已进入成熟阶段，产品种类繁多。合成云母不仅可以作为天然云母的替代品，更重要的是，由于其纯度高、透明性好、耐温性强、耐腐蚀、电绝缘性优异，正作为一种具有特殊功能的新材料得到广泛而深入的开发。欧美、日本等经济发达国家都把合成云母的研发作为新世纪的科技战略方向予以重视。合成云母制成的新型功能材料和高端产品广泛应用于国防工业和民用工业的各个领域。

在橡胶工业中，云母粉用作具有高强度、电绝缘性、耐热性、耐酸性和耐碱性的功能填料，以及汽车内外轮胎之间的接触润滑剂。目前国内的研究主要集中在提高橡胶的气密性、物理机械性能、绝缘性能、减震隔音性能等方面。

如华南理工大学材料科学与工程学院的、罗等。研究了人工湿磨云母粉代替炭黑对机械共混丁腈橡胶的补强效果。结果表明，在研究范围内，人工湿磨云母粉(改性或未改性)替代部分炭黑填充丁腈橡胶，对其硫化特性和耐油性影响不大。对硫化胶有一定的补强作用，能提高其柔韧性和耐热老化性能(改性云母粉明显优于未改性云母粉)。Mercia的弯曲次数可以从08000次提高到46000次，老化后的拉伸强度保持率可以从86%提高到99.1%，达到了实验结果。但耐磨性、高温压缩永久变形等指标还有待进一步提高。

滑石和滑石粉在橡胶中的应用

滑石的化学通式为Mg3[AlSi4O10](OH)2，其成分的理论值为:MgO 31.72%，SiO2 63.52%，H2O 4.76%。纯滑石呈白色，仅仅因为含有少量的其他杂质，往往会呈现出浅黄、浅绿、浅棕、粉红等不同的颜色。在自然界中，滑石多为叶状或致密集合体，硬度为1，相对密度为2.58 ~ 2.83。它有滑腻感，润滑性好，解理片有弹性，但没有弹性。

在橡胶工业中，滑石粉具有提高耐电压的作用，常用作橡胶的填充剂、增容剂和隔离剂。特别是耐酸、耐碱、耐热和绝缘橡胶制品。值得指出的是，填料的颗粒形状对电绝缘性能，尤其是介电强度有很大影响。如片状滑石填充料的介电强度为46.7Mv/m，而针状纤维状矿石粉的介电强度仅为20.4 mv/m，由于片状填料能在绝缘橡胶中形成防止击穿的屏障，使击穿路线无法从线路上进行，所以片状滑石粉的介电强度最高。

在橡胶制品中，片状滑石粉与煅烧粘土和其他填料结合使用可以达到更好的效果。如中橡集团株州橡塑工业研究设计院的郭顺华等人为了满足BIIR瓶塞研究中生物惰性好、自动封口、针刺后掉屑少的要求，采用煅烧粘土和改性滑石粉(经硅烷偶联剂改性)作为补强填料，并通过实验确定煅烧粘土/改性滑石粉的比例为60/15为最佳值。实践证明，粘土/改性滑石粉复合填料补强效果好，产品合格率高，其成果对复合无机矿物填料的开发应用起到了示范作用。

硅藻土在橡胶制品中的应用

硅藻土是一种生物成因的白色或淡黄色粉状硅质岩(SiO2)。由古硅藻遗骸组成，硅藻含量可达70 ~ 90%。当硅藻的遗迹被破坏，岩石变成板状时，称为板状硅藻土。硅藻土主要由蛋白石(无定形二氧化硅)组成，常混有碳酸盐或粘土矿物。呈黄色或淡黄色，质轻而软，容重0.3 ~ 0.5g/cm3，莫氏硬度1.0 ~ 1.5，孔隙率80 ~ 90%。它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和合成橡胶的增强填料，增强硫化橡胶的物理和机械性能。特别是在浅色橡胶制品中，可以替代补强剂白炭黑或部分替代炭黑。它能使硫化胶体现出理想的硫化特性和良好的物理机械性能。据悉，重庆橡胶研究所和阜新橡胶有限公司将硅藻土添加到黑色橡胶混炼胶和白色橡胶混炼胶中进行试验，结果表明硅藻土对橡胶具有良好的补强填充作用。特别是在无污染浅色橡胶制品中，其补强性能与白炭黑相当，硅藻土与白炭黑并用补强效果更好。另外，上述操作和加工容易，有利于炭黑在胶料中的分散。挤出的混炼胶表面光滑，粘度增加，收缩率降低，缩短了硫化时间，减少了硫化促进剂的用量，降低了生产成本，使企业在提高产品质量和降低成本方面取得了良好的效果。

结论:综上所述，功能性非金属矿物材料& mdash& mdash活性白土、云母粉、滑石粉、硅藻土等。用作橡胶制品中的补强剂和增容剂，不仅资源丰富，来源广泛，价格低廉，而且效果显著。功能性矿物填料，尤其是复合功能性填料，将在中国橡胶工业中发挥越来越重要的作用。