张浩等：特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析 631. 表1特殊钢钢渣的基本性能 Table 1 Basic properties of specialty-steel slag Safety Stability Pore structure Intemal exposure External exposure f-CaO mass Boiling Specific surface area/ Pore volume/ Average pore size/ index index fraction/% expansion/mm (m2.g (mL.g) nm 0.44 0.53 0.91 0.72 6.111 0.0432 20.81 表2特殊钢钢渣基复合橡胶的主要性能指标 Table 2 Main performance parameters of specialty-steel slag-based rubber composites Content of Mechanical properties Flame retardant properties Content of Heat conductivity NO carbon black/g specialty-steel slag/g Tensile strength/Tear strength/Elongation at Shore A Limiting oxygen Burnout time/ coefficient/ MPa (kN-m) break/% index/% (W-m.K-) hardness 1 50 0 22.8 50.7 458 66.7 18.5 241 0.20 2 o 21.5 48.6 475 65.3 18.5 264 0.17 3 吃 20 20.0 45.2 501 63.5 18.6 292 0.15 4 20 30 15.9 39.5 533 59.4 18.6 305 0.19 5 10 % 9.5 31.3 556 54.2 18.7 316 0.24 6 0 16.2 38.9 527 57.7 18.5 226 0.18 同的条件下，向橡胶体系中添加特殊钢钢渣可以 5.70%~12.28%、4.14%~10.85%和2.10%-4.80%， 提高特殊钢钢渣基复合橡胶的力学性能与阻燃性 而拉断伸长率小幅提高，其提高幅度为371%~ 能，并降低其导热系数，说明特殊钢钢渣具有补强 9.39%.这是因为炭黑与特殊钢钢渣的补强体系不 性、阻燃性与保温性，适量的特殊钢钢渣在橡胶体 同，即炭黑补强体系为化学补强、特殊钢钢渣补强 系中有利于特殊钢钢渣基复合橡胶性能提高. 体系为物理补强，化学补强效果优于物理补强效 图3为特殊钢钢渣基复合橡胶的扫描电镜图. 果.其原因是，一方面随着特殊钢钢渣用量的小幅 结合表1、表2与图3可以看出，在力学性能方面 增加，炭黑补强（化学补强）体系中炭黑与橡胶体 2、3对比1表明当特殊钢钢渣用量不大于20g 系形成的结合橡胶数量减少，造成炭黑对橡胶分 时，特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强度、撕裂强度 子链的定向结品补强作用也随之下降，导致拉断 和邵尔A硬度均小幅降低，其降低幅度分别为 伸长率增大：另一方面特殊钢钢渣补强（物理补 (a) (b) (c) (d) (e) ( 图3特殊钢钢渣基复合橡胶的扫描电镜图.(a)1:(b)2:(c)3:(d)4号：(e)5:(f)6 Fig.3 SEM images of specialty-steel slag-based rubber composites:(a)1(b)(c)3"(d)(e)(f)6同的条件下，向橡胶体系中添加特殊钢钢渣可以 提高特殊钢钢渣基复合橡胶的力学性能与阻燃性 能，并降低其导热系数，说明特殊钢钢渣具有补强 性、阻燃性与保温性，适量的特殊钢钢渣在橡胶体 系中有利于特殊钢钢渣基复合橡胶性能提高. 图 3 为特殊钢钢渣基复合橡胶的扫描电镜图. 结合表 1、表 2 与图 3 可以看出，在力学性能方面 2 #、3 #对比 1 #表明当特殊钢钢渣用量不大于 20 g 时，特殊钢钢渣基复合橡胶的拉伸强度、撕裂强度 和邵尔 A 硬度均小幅降低 ，其降低幅度分别为 5.70%～12.28%、4.14%～10.85% 和 2.10%～4.80%， 而拉断伸长率小幅提高，其提高幅度为 3.71%～ 9.39%. 这是因为炭黑与特殊钢钢渣的补强体系不 同，即炭黑补强体系为化学补强、特殊钢钢渣补强 体系为物理补强，化学补强效果优于物理补强效 果. 其原因是，一方面随着特殊钢钢渣用量的小幅 增加，炭黑补强（化学补强）体系中炭黑与橡胶体 系形成的结合橡胶数量减少，造成炭黑对橡胶分 子链的定向结晶补强作用也随之下降，导致拉断 伸长率增大；另一方面特殊钢钢渣补强（物理补 表 1 特殊钢钢渣的基本性能 Table 1 Basic properties of specialty-steel slag Safety Stability Pore structure Internal exposure index External exposure index f-CaO mass fraction/% Boiling expansion/mm Specific surface area/ (m2 ·g−1) Pore volume/ (mL·g−1) Average pore size/ nm 0.44 0.53 0.91 0.72 6.111 0.0432 20.81 表 2 特殊钢钢渣基复合橡胶的主要性能指标 Table 2 Main performance parameters of specialty-steel slag-based rubber composites NO. Content of carbon black/g Content of specialty-steel slag/g Mechanical properties Flame retardant properties Heat conductivity coefficient/ (W·m−1·K−1) Tensile strength/ MPa Tear strength/ (kN·m−1) Elongation at break/% Shore A hardness Limiting oxygen index/% Burnout time/ s 1 # 50 0 22.8 50.7 458 66.7 18.5 241 0.20 2 # 40 10 21.5 48.6 475 65.3 18.5 264 0.17 3 # 30 20 20.0 45.2 501 63.5 18.6 292 0.15 4 # 20 30 15.9 39.5 533 59.4 18.6 305 0.19 5 # 10 40 9.5 31.3 556 54.2 18.7 316 0.24 6 # 30 0 16.2 38.9 527 57.7 18.5 226 0.18 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 图 3    特殊钢钢渣基复合橡胶的扫描电镜图. （a） 1# ；（b） 2# ；（c） 3# ；（d） 4# ；（e） 5# ；（f） 6# Fig.3    SEM images of specialty-steel slag-based rubber composites: (a) 1# ; (b) 2# ; (c) 3# ; (d) 4# ; (e) 5# ; (f) 6# 张    浩等： 特殊钢钢渣用作橡胶功能填料及其安全性分析 · 631 ·