张浩等：特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析 633 500 500 (a) (b) 400 400 300 (m) 300 200 200 100 100 0 MTMT 0 20 30 405060 70 80 10 2030 4050607080 20l) 28) 500 (c) 400 目w 100 AL d山 01020304050607080 28) 图4特殊钢钢渣基复合橡胶的X射线衍射图.(a)6:(b)3:(c)5 Fig.4 XRD plots of specialty-steel slag-based rubber composites:(a)6(b)(c)5 峰”，其峰强较高且峰型较宽，说明未添加特殊钢 100 钢渣的6#为非晶态橡胶体系；3#与5中不仅存在橡 80 胶体系的非晶态“馒头峰”，而且存在图1中特殊 钢钢渣的衍射峰，说明特殊钢钢渣基复合橡胶中 60 特殊钢钢渣与橡胶体系主要以物理吸附的方式进 40 行复合.进一步分析图4可以看出，3#中橡胶体系 的衍射峰强度高于5中橡胶体系的衍射峰强度， 20 而3中特殊钢钢渣的衍射峰强度低于5#中特殊钢 0 钢渣的衍射峰强度，说明3中橡胶体系对特殊钢 100200300400500600700800 Temperature/.℃ 钢渣的包裹效果远远优于5中橡胶体系对特殊钢 图5特殊钢钢渣基复合橡胶的热重分析曲线 钢渣的包裹效果，与图3测试结果一致，从而确保 Fig.5 TGA plot of specialty-steel slag-based rubber composites 了特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的安全性 图5为特殊钢钢渣基复合橡胶的热重分析 Si2O16、(Fe,Mn)2SiO4、CaAl2(SiO4)3、Na2 TiSiO5、Cu (TGA)曲线.可以看出6的TGA曲线在250℃左 Mn6SiO12、Na2SiO5、Pb3Ta2Og、Pb3SiO,等金属固熔 右出现明显的质量下降，3的TGA曲线在400℃ 体，特殊钢钢渣具有良好的粒径分布，其安全性与 以上才出现明显的质量下降，说明特殊钢钢渣可 安定性满足相关国标的要求 以提高特殊钢钢渣基复合橡胶的热稳定性能，进 (2)特殊钢钢渣基复合橡胶中特殊钢钢渣摻 一步确保了特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的安 量为20%~40%时，特殊钢钢渣基复合橡胶的拉 全性 伸强度为20.0~21.5MPa、撕裂强度为45.2~ 48.6kNm、拉断伸长率为475%~501%、邵尔A硬度 3结论 为63.5~65.3、极限氧指数为18.5~18.6、燃尽时间 (1)特殊钢钢渣的矿物组成为Ca2SiO4、Ca3Al6 为264~292s、导热系数为0.15~0.17WmK-峰”，其峰强较高且峰型较宽，说明未添加特殊钢 钢渣的 6 #为非晶态橡胶体系；3 #与 5 #中不仅存在橡 胶体系的非晶态“馒头峰”，而且存在图 1 中特殊 钢钢渣的衍射峰，说明特殊钢钢渣基复合橡胶中 特殊钢钢渣与橡胶体系主要以物理吸附的方式进 行复合. 进一步分析图 4 可以看出，3 #中橡胶体系 的衍射峰强度高于 5 #中橡胶体系的衍射峰强度， 而 3 #中特殊钢钢渣的衍射峰强度低于 5 #中特殊钢 钢渣的衍射峰强度，说明 3 #中橡胶体系对特殊钢 钢渣的包裹效果远远优于 5 #中橡胶体系对特殊钢 钢渣的包裹效果，与图 3 测试结果一致，从而确保 了特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的安全性. 图 5 为特殊钢钢渣基复合橡胶的热重分析 （TGA）曲线. 可以看出 6 #的 TGA 曲线在 250 ℃ 左 右出现明显的质量下降，3 #的 TGA 曲线在 400 ℃ 以上才出现明显的质量下降，说明特殊钢钢渣可 以提高特殊钢钢渣基复合橡胶的热稳定性能，进 一步确保了特殊钢钢渣用作橡胶功能填料的安 全性. 3    结论 （1）特殊钢钢渣的矿物组成为 Ca2SiO4、Ca3Al6 Si2O16、（Fe,Mn）2SiO4、Ca3Al2（SiO4）3、Na2TiSiO5、Cu Mn6SiO12、Na2SiO5、Pb3Ta2O8、Pb3SiO7 等金属固熔 体，特殊钢钢渣具有良好的粒径分布，其安全性与 安定性满足相关国标的要求. （2）特殊钢钢渣基复合橡胶中特殊钢钢渣掺 量为 20%～40% 时，特殊钢钢渣基复合橡胶的拉 伸 强 度 为 20.0～ 21.5  MPa、 撕 裂 强 度 为 45.2～ 48.6 kN·m−1、拉断伸长率为475%～501%、邵尔A 硬度 为 63.5～65.3、极限氧指数为 18.5～18.6、燃尽时间 为 264～292 s、导热系数为 0.15～0.17 W·m−1·K−1 . 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 Intensity (a.u.) 2θ/(°) (a) 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 Intensity (a.u.) 2θ/(°) (b) 10 20 30 40 50 60 70 80 0 100 200 300 400 500 Intensity (a.u.) 2θ/(°) (c) 图 4    特殊钢钢渣基复合橡胶的 X 射线衍射图. （a） 6# ；（b） 3# ；（c） 5# Fig.4    XRD plots of specialty-steel slag-based rubber composites: (a) 6# ; (b) 3# ; (c) 5# 100 200 300 400 500 600 700 800 0 20 40 60 80 100 3 # Mass fraction/ % Temperature/℃ 6 # 图 5    特殊钢钢渣基复合橡胶的热重分析曲线 Fig.5    TGA plot of specialty-steel slag-based rubber composites 张    浩等： 特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析 · 633 ·