有色金屬及其化合物在橡膠中的應(yīng)用
單質(zhì)元素：金、銀、鎳粉—導(dǎo)電填料，銅、鋅、鋁等有氧化問(wèn)題
金屬氧化物：氧化鋅、氧化鎂、氧化鉛—交聯(lián)劑（含鹵素元素橡膠）、氧化鋅、氧化鈣—活性劑、活化劑、吸收劑、二氧化鈦—著色劑、二氧化硅（白炭黑）—補(bǔ)強(qiáng)劑
金屬氫氧化物：氫氧化鎂、氫氧化鋁—阻燃劑、氫氧化鈣—吸酸劑
金屬鹽：無(wú)機(jī)鹽（鎂、鈣、鋇）—填充劑、有機(jī)鋅鹽—硫化促進(jìn)劑、活性劑、有機(jī)鈷鹽—粘合劑
形態(tài)與品質(zhì)要求：純度、含量、晶型結(jié)構(gòu)、粒徑及分布、處理改性。
氧化鋅活化作用研究
結(jié)論：活性高，分散性好，可減鋅
硫磺硫化體系組成
橡膠配合組成：生膠、硫化體系、填充補(bǔ)強(qiáng)體系、軟化增塑體系、防護(hù)體系、其它配合體系。
硫磺硫化體系組成：硫化劑、硫化促進(jìn)劑、硫化活性劑、防焦劑。適用于二烯烴類橡膠（CR除外），或分子結(jié)構(gòu)中含有活潑雙鍵的橡膠。
橡膠硫磺硫化體系的活性劑
硫化活性劑：一般不參與硫化劑與橡膠的反應(yīng)，但是對(duì)硫化膠中化學(xué)交聯(lián)鍵的生成速度和數(shù)量有重要影響。
做為硫化活性劑的物質(zhì)，主要是金屬氧化物和脂肪酸類，最常用的是氧化鋅和硬脂酸。這些物質(zhì)在硫黃硫化體系中對(duì)天然橡膠及二烯類橡膠，甚至對(duì)丁基橡膠都是不可少的配合劑。
氧化鋅的作用
· 活化整個(gè)硫化體系氧化鋅在硬脂酸作用下形成鋅皂，提高了在橡膠膠料的溶解度，并與促進(jìn)劑形成了一種絡(luò)合物，使促進(jìn)劑更加活潑，催化活化硫黃，形成了一種很強(qiáng)的硫化劑。
· 提高硫化膠的交聯(lián)密度氧化鋅和硬脂酸的存在形成了一種可溶性ZN鹽，它與含硫的橡膠促進(jìn)劑側(cè)掛基團(tuán)的鰲合，使弱鍵處于穩(wěn)定狀態(tài)，改變了硫黃鍵的裂解位置，結(jié)果使橡膠硫化生成了較短的交聯(lián)鍵，并增加了新的交聯(lián)鍵，提高了交聯(lián)密度。
· 提高了硫化膠的耐熱老化性能氧化鋅對(duì)硫化膠有良好的熱穩(wěn)定性作用。在硫化或產(chǎn)品使用過(guò)程中，多硫鍵斷裂，產(chǎn)生的硫化氫會(huì)加速橡膠的裂解，但氧化鋅的存在與硫氫基團(tuán)反應(yīng)，形成新的交聯(lián)鍵，使斷裂的橡膠大分子重新縫合，形成穩(wěn)定的硫化網(wǎng)絡(luò)，提高了硫化膠的耐熱性。
硫化活性劑氧化鋅的品種
直接法-酸法、氨法，納米、活性；
間接法-高純度（99.7%），膠母粒。
種類繁多的活性氧化鋅新品種，諸如納米氧化鋅、改性氧化鋅等，均以直接法氧化鋅制備為基礎(chǔ)，通過(guò)粒子尺度調(diào)控以及表面改性處理所得。
氣化法氧化鋅（LPZ-80）
氣化法生產(chǎn)氧化鋅是一種新型氧化鋅生產(chǎn)技術(shù)。在摩爾比2:1的氫氧火焰環(huán)境下，將鋅錠迅速加熱至2000℃以上形成氣態(tài)鋅，通入流化床與純氧作用，在活性硅固體層間發(fā)生氣固相反應(yīng)，從而得到氣化法氧化鋅。收集固體混合物（氧化鋅、二氧化硅）并對(duì)其進(jìn)行活化處理，控制氧化鋅含量為80%，即為商業(yè)化產(chǎn)品LPZ-80。
LPZ-80有著比間接法氧化鋅更小的粒徑，且間接法氧化鋅晶體結(jié)構(gòu)更偏向穩(wěn)定的正六棱柱形，聚集體山峰狀緊密堆砌；而LPZ-80聚集體呈現(xiàn)片層結(jié)構(gòu)，扁平化分布，比表面積大，在混煉過(guò)程中剪切應(yīng)力作用下易于分層破碎，分散均勻性好。
硫化膠力學(xué)性能
據(jù)測(cè)算得知，LPZ－80和間接法氧化鋅兩種氧化鋅所表現(xiàn)出的硫化活性基本相同，但氣化法氧化鋅LPZ-80中氧化鋅含量為80%，相當(dāng)于4phr間接法氧化鋅的用量，反映了氣化法氧化鋅活性高的特征。
氣化法氧化鋅LPZ-80與間接法氧化鋅活化交聯(lián)作用基本相同，賦予硫化膠的力學(xué)性能相近，配合LPZ-80的硫化膠強(qiáng)度和抗撕裂性能稍好，反映其硫化膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)更加均勻穩(wěn)定。
在NR（SMR20）膠中兩種氧化鋅所表現(xiàn)出的硫化活性與硫化膠力學(xué)性能基本相同。
對(duì)丁苯橡膠氣化法氧化鋅硫化活性與力學(xué)性能明顯高于間接法，由于丁苯橡膠無(wú)自補(bǔ)強(qiáng)作用，無(wú)補(bǔ)強(qiáng)劑配合的硫化膠力學(xué)性能較差。
LPZ-80的分散性
硫化特性參數(shù)
通過(guò)測(cè)算，氧化鋅用量過(guò)低硫化程度明顯不足，交聯(lián)密度低，硫化膠熱穩(wěn)定性差，存在硫化返原現(xiàn)象， LPZ-80用量超過(guò)3phr即可避免硫化返原現(xiàn)象發(fā)生，而氧化鋅實(shí)際含量只有2.4phr。
LPZ-80與間接法氧化鋅同為2phr的硫化特性曲線對(duì)比，二者硫化歷程相差不大，但含鋅量不同。
隨著LPZ-80用量的增加，力學(xué)性能表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的硫化程度變化。而配合2phr間接法氧化鋅的300%定伸強(qiáng)度低于相同用量的LPZ-80，明顯表現(xiàn)交聯(lián)不足的特征。
NR（SCR WF）硫化膠中氧化鋅的分散狀態(tài)
配合LPZ-80的硫化膠斷面更平整，表明交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻一致。氧化鋅呈納米尺度均勻分散，分布規(guī)整無(wú)團(tuán)聚；與膠體結(jié)合緊密，包覆明顯。因此氣化法氧化鋅較間接法氧化鋅具有更高的活性，更好的分散性，賦予硫化膠更為優(yōu)異的力學(xué)性能，從而在滿足性能要求的基礎(chǔ)上可以減少氧化鋅用量，體現(xiàn)環(huán)保理念。
在載重輪胎膠料中的應(yīng)用
基本配方：NR（SCR WF）80，SBR（1502） 20，炭黑(N234) 54，硬脂酸2，增粘樹(shù)脂SP-1068 2，微晶蠟1.5，防老劑4020 1.5，防老劑RD 1，硫磺1.3，促進(jìn)劑NS 1.2，LPZ-80（變量）1.5、2.5、3.5、4.5；對(duì)照組間接法氧化鋅3.5。
硫化歷程：硫化溫度145℃
硫化膠力學(xué)性能
隨著LPZ-80用量增加，硫化速度逐漸減慢，硫化程度逐漸增大，對(duì)比間接法氧化鋅表現(xiàn)為焦燒時(shí)間長(zhǎng)，硫化速度快。用量3phr左右LPZ-80的活化作用相當(dāng)于3.5phr間接法氧化鋅，氧化鋅用量減少近1/3。
隨LPZ-80用量增加，硫化膠交聯(lián)密度逐漸提高，相關(guān)力學(xué)性能表現(xiàn)出相應(yīng)變化。對(duì)比3.5phr間接法氧化鋅用量的力學(xué)性能，氣化法氧化鋅LPZ-80用量3phr左右的結(jié)果與之相近，因此從硫化膠力學(xué)性能角度也體現(xiàn)出減鋅程度。
在半鋼乘用胎膠料中的應(yīng)用
基本配方：SSBR(3216) 60，SBR(1502) 40，硬脂酸 1，炭黑(N330) 40，白炭黑(K-160) 40，偶聯(lián)劑(SI69) 4，防護(hù)蠟 1.5，防老劑4020 2，防老劑RD 1，環(huán)保芳烴油 28，硫磺 2.1，促進(jìn)劑CZ 1.5，促進(jìn)劑D 0.8，LPZ-80（變量）1.1、2.1、3.1、4.1；對(duì)照組間接法1.1、3.1。
硫化歷程：硫化溫度160℃
結(jié)論
采用氣化法制備的活性劑氧化鋅微觀呈現(xiàn)層狀分布，較間接法氧化鋅更易在橡膠中分散，比表面積大，橡膠硫磺硫化體系的活化作用強(qiáng)，交聯(lián)結(jié)構(gòu)均勻規(guī)整，硫化膠力學(xué)性能優(yōu)于間接法氧化鋅和活性氧化鋅。
在橡膠硫磺硫化體系配合中隨氣化法氧化鋅用量增加，活化作用逐漸增強(qiáng)，滿足性能要求前提下可減少氧化鋅用量，較間接法氧化鋅用量減少1/3左右，符合相關(guān)環(huán)保要求對(duì)橡膠產(chǎn)品中氧化鋅含量的控制。
