中國粉體網(wǎng)訊 橡膠陶瓷化技術是一種制備陶瓷聚合物復合材料技術，添加陶瓷填料的高分子復合材料在燃燒或者高溫燒蝕的情況下,，基體材料受熱分解陶瓷填料發(fā)生熔融和共晶反應,，形成堅硬的陶瓷體。陶瓷化復合材料成瓷后,，可以保持原材料的形貌,，且具有較高的強度，保護內部材料不受火焰的侵蝕,，形成的堅硬外層可以間斷熱量和可燃氣體的傳遞,，如此看來，陶瓷橡膠復合材料提高了橡膠基體材料的耐熱性,。
陶瓷化機理
當高分子材料遇到明火或者高溫燒蝕時,，基體發(fā)生熱分解過程產生氣體和殘?zhí)浚c此同時,，隨著溫度升高到助熔劑的軟化點時,，助熔劑開始熔融形成液相，此時高分子材料基本分解完全形成無定型的碳粉末或者硅粉末,，助熔劑液相分散在集體殘留物和成瓷填料顆粒的空隙之間,，將二者包裹和連接，起到液相“橋接”作用,，使其互相粘結形成整體,，最后冷卻固化后得到堅硬的陶瓷體。
復合材料陶瓷化原理
主要的陶瓷填料
陶瓷化高分子復合材料中主要添加的陶瓷填料包括成瓷填料,、助熔劑,、補強劑三部分。目前研究中常用的成瓷填料主要包括云母,、高嶺土,、蒙脫土、硅灰石等層狀硅酸鹽礦物,。這類層狀硅酸鹽礦物均具有明顯的晶形結構,，熔點較高，電絕緣性能良好,，且添加后能明顯提高基體材料耐熱性,。助熔劑主要包括低熔點玻璃粉和氧化硼，助熔劑往往具有較低的熔融溫度,，在高溫下熔融形成液相物質填充在成瓷填料和基材殘留物之間,，起到“橋接”作用，并且可以降低成瓷填料的成瓷溫度,。補強劑主要是炭黑和白炭黑,，這類物質的添加可以顯著提升橡膠等高分子材料的力學性能，在高溫下生成的二氧化硅還可以充當成瓷填料。
氫氧化鋁微粉,，圖片來源：山東雷浦新材料科技有限公司
陶瓷和橡膠在耐燒蝕材料中的應用
連續(xù)高速運轉的輸送帶是陶瓷橡膠復合材料的重要應用,。目前國內煤炭、冶金,、焦炭,、水泥等行業(yè)要輸送的物料溫度非常高，一般可達到400-600℃,，而個別工序則達800℃上,，較高的溫度不僅會讓輸送帶覆蓋膠快速熱氧老化，還使覆蓋膠表面發(fā)生炭化形成疏松的碳化層,，輸送帶過滾筒或者裝載物料時疏松碳化層很容易脫落,，不僅導致里層橡膠繼續(xù)被燒蝕，還容易導致骨架材料發(fā)生破壞,，大大降低了輸送帶的使用壽命,。而采用陶瓷化技術既能解決運輸過程中的易燒蝕問題，同時還能解決皮帶易磨損問題,。
橡膠陶瓷化復合材料用于高溫輸送帶具有5大優(yōu)點：附著力較強,；壽命長、抗老化,、阻燃高,；摩擦系數(shù)高、防止皮帶跑偏,；耐候性好,、減振性好、防腐蝕性高,；比進口材料低20%-40%等優(yōu)點。
陶瓷粉體作為阻燃劑應用于橡膠塑料
陶瓷粉體為阻燃劑的應用于橡膠及塑料中時,，和橡膠陶瓷化技術并無關系,，它主要是應用陶瓷粉體受熱分解吸熱的特性來達到阻燃的效果。常用到的陶瓷粉體主要有氫氧化鎂和氫氧化鋁,，氫氧化鋁是無機氫氧化物銷售最多的阻燃劑,，主要用于加工溫度在200℃以下的人造橡膠、熱固性樹脂及熱塑性塑料,，其阻燃的塑料在火焰中發(fā)煙性較小是一個突出的優(yōu)點,。氫氧化鎂是一種熱穩(wěn)定性更好的無機阻燃劑，超過300℃仍然穩(wěn)定,，廣泛用于許多人造橡膠,、樹脂、包括工程塑料及其他在高溫加工下的樹脂，在聚合物體系中起到阻燃,、消煙的作用,。
陶瓷、橡膠在防彈裝甲重的組合運用
陶瓷與橡膠在防彈裝甲中的應用也不屬于橡膠陶瓷化技術,。陶瓷材料具有極高的硬度和很高的抗壓強度,，密度約為鋼的一半，抗射流侵徹能力強于同等質量的45＃鋼,，適用于作為防彈材料,；橡膠作為主戰(zhàn)坦克復合裝甲材料，其應用形式通常是作間隔裝甲的中間層（夾層或墊層）,。有機材料橡膠具有比強度和比模量高（分別為裝甲鋼的4-8倍和3-5倍）,、斷裂安全性好、材料性能的復合效應及可設計性好,、材料利用率高和較好的成型工藝性等優(yōu)點,。陶瓷橡膠復合裝甲集陶瓷、橡膠,、鋼等材料性能的優(yōu)點并且相互補充,，在裝甲防護領域得到了廣泛的應用。
第3代防彈纖維復合材料中的聚乙烯橡膠具有密度低,、抗吸濕性好,、耐磨性好、良好的動能吸收等特點,，不僅質量輕而且抗彈性能好,，研究以聚乙烯橡膠為夾層構成的陶瓷復合靶板的防護性能具有重要的意義。
參考來源：
[1]薛磊.三元乙丙橡膠復合材料的阻燃性能和陶瓷化性能研究
[2]李瑞靜等.陶瓷橡膠復合裝甲防護性能影響因素研究
[3]言克斌等.陶瓷／橡膠復合裝甲對射流防護效能的實驗研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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