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本文以煤矸石作原料，通過(guò)將煤矸石分選、破碎、超細粉碎、表面改性等輔助手段，介紹了一種制備煤矸石粉橡膠補強填充劑的方法。通過(guò)煤矸石粉的物化性質(zhì)表征及對制備的橡膠填充劑的性能研究，表明這種填充劑能夠廣泛用于各種天然橡膠，可以基本取代半補強炭黑，部分取代高耐磨炭黑或其他炭黑補強填充劑。論文的研究?jì)热莺徒Y果主要有以下幾個(gè)方面:(1)對煤矸石的物化性質(zhì)進(jìn)行了系統的基礎性分析。結果表明煤矸石揮發(fā)分為15.49％，固定炭含量為30.12％，煤矸石無(wú)機物質(zhì)成分主要是SiO2和Al2O3,通過(guò)對煤矸石的巖相組成、X射線(xiàn)衍射及差熱曲線(xiàn)分析，發(fā)現所分析樣品煤矸石的礦物組成主要是高嶺石，還有部分有機凝膠化物資。并且發(fā)現，高嶺石微晶是獨立存在的，d值主要分布在1～2μm，有機質(zhì)炭以類(lèi)石墨結構存在。另外通過(guò)對煤矸石樣品的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油值測定發(fā)現，吸油值為0.45～0.50ml/g，表明該樣品是一種中等結構填料。(2)將煤矸石破碎和超細粉碎后，對粉碎過(guò)程中煤矸石顆粒的力化學(xué)變化和粒度進(jìn)行分析，所得數據為破碎和超細粉碎的設備選型提供了理論依據。分析結果表明經(jīng)超細粉碎處理后的煤矸石粉，在極性溶劑中的接觸角值升高，而在非極性溶劑中的接觸角值降低。表面改性劑能夠降低煤矸石粉表面能，使其疏水性增強，吸附性降低。另外通過(guò)紅外光譜表征發(fā)現煤矸石表面有-OH、CH2=CH2等官能團，并且發(fā)現超細粉碎處理后，有機官能團的活性增強。(3)利用硅烷偶聯(lián)劑KH550和鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ130對煤矸石粉進(jìn)行了改性處理。改性后的煤矸石粉分散性大幅度提高，能夠被橡膠良好浸潤，這是由于煤矸石粉中所含的有機物質(zhì)起到軟化劑的作用，使煤矸石粉能夠更好的被橡膠浸潤。(4)依據SEM數據，對煤矸石粉填充硫化膠的分散性、力學(xué)性能、撕裂磨耗機理進(jìn)行了研究。結果表明，起到補強作用的是煤矸石粉中所含的陶土類(lèi)無(wú)機物質(zhì)，陶土類(lèi)無(wú)機物質(zhì)的硅氧羥基官能團能夠結合橡膠大分子鏈。在橡膠母體中具有填充和分散作用的是煤矸石粉中所含的類(lèi)炭黑凝膠物質(zhì)。如果煤矸石粉粒子足夠細，在力化學(xué)作用下形成的表面缺陷足夠多，就能夠表現出類(lèi)似于炭黑的補強作用。但是在一般橡膠中（如NR橡膠，丁苯膠），由于煤矸石粉粒子基本上沒(méi)有炭黑的那種二次結構，加上平均粒度也比炭黑粒子大，導致煤矸石粉粒子和橡膠大分子鏈的結合強度不及炭黑補強劑?？墒敲喉肥壑兴囊恍〔糠钟袡C揮發(fā)分，可以作為橡膠制品的軟化劑從而改善膠料性質(zhì)。煤矸石粉用作硫化膠的填充劑時(shí)呈現出很好的補強作用，另外經(jīng)煤矸石粉填充的硫化膠，其拉伸強度和抗撕裂強度都能達到質(zhì)量要求。

    關(guān)鍵詞：
    煤矸石粉 補強填充劑 表面改性 力學(xué)性能 物化性質(zhì)
    作者：
    山相朋
    學(xué)位授予單位：
    太原理工大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專(zhuān)業(yè)：
    礦物加工工程
    導師姓名：
    趙鳴
    學(xué)位年度：
    2014
    語(yǔ)種：
    中文
    分類(lèi)號：
    TD849.5 TQ330.38
    在線(xiàn)出版日期：
    2015年04月20日