中国粉体网讯 3月31日，由中国粉体网主办的“2026第五届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”在湖北襄阳成功召开。在会议现场，徐州工业职业技术学院徐云慧教授接受专访，一起交流不同橡胶体系中碳酸钙应用技术与核心价值。

徐云慧，工学博士，二级教授，江苏省橡胶循环利用工程技术研究中心主任、江苏省功能弹性体材料制备与应用工程研究中心主任。

粉体网：徐教授，请您讲解一下橡胶体系，不同橡胶体系的补强、改性需求有哪些？

徐教授：大家好，我是来自徐州工业职业技术学院的徐云慧，非常荣幸能在本次会议上和大家交流。橡胶是一种高分子弹性体，核心特点是常温下具备优异的弹性，受力可发生较大变形，去除外力后能快速回弹，是工业生产和民生领域不可或缺的材料。

橡胶体系是一个复杂的混合体系，核心由多部分组成，各组分协同作用，决定橡胶制品的性能与应用。

生胶体系：橡胶的基础骨架，是体系的核心，分为通用橡胶（天然橡胶NR、丁苯橡胶SBR、顺丁橡胶BR、丁基橡胶IIR等）和特种橡胶（丁腈橡胶NBR、氯丁橡胶CR、三元乙丙橡胶EPDM、硅橡胶Q、氟橡胶FKM等），决定橡胶的基本性能与适用场景。

填充补强体系：用于提升橡胶力学性能（强度、耐磨性等）、降低成本，核心填料包括炭黑、白炭黑、碳酸钙等，其中碳酸钙是常用填充补强剂，适配多数橡胶体系；

防老体系：延缓橡胶老化（氧化、臭氧老化等），延长制品使用寿命，主要包括防老剂等；

软化增塑体系：改善橡胶加工流动性，降低硬度，提升柔韧性，常用软化剂、增塑剂等；

硫化体系：使生胶从线性高分子变成交联网状结构，赋予橡胶高弹性、耐磨性等关键性能，核心包括硫化剂、促进剂、活化剂等。

非常简单明了地跟大家说，炭黑、白炭黑、碳酸钙这三种填料的核心定位和差异，其实就看“补强效果、成本、适配场景”这三点，结合橡胶体系来区分最好记。

首先说炭黑，它是橡胶补强的“主力”，补强效果、耐磨性都是最好的，不管通用橡胶还是部分特种橡胶，只要需要提升强度、耐磨性，优先用炭黑。但它也有短板，颜色深，做不了浅色制品，部分品种还有轻微污染，改性重点就是优化分散性、减少加工生热。

然后是白炭黑，补强效果仅次于炭黑，最大优势是耐候性好，能做浅色制品，像中高端轮胎、硅橡胶这些场景，用白炭黑最合适。不足就是成本比炭黑高，加工性稍差，改性主要是提升分散性、降低吸油值，方便加工。

最后是我们这次会议的重点——碳酸钙，它的核心优势就是成本低、来源广，还环保，加工性也好，几乎所有橡胶体系都能用，主要作用是填充降本、辅助补强。但它单独补强效果弱，分散性也一般，耐水耐酸也普通，所以改性重点就是做表面处理，提升和橡胶的相容性、分散性，中高端制品里必须改性才能用。

再结合橡胶体系补充一句：通用橡胶里，三种填料都能用，侧重炭黑主补强、碳酸钙辅助降本；特种橡胶里，丁腈、三元乙丙这些，碳酸钙改性后能用，而硅橡胶、氟橡胶，只能用专用改性的碳酸钙，还得控制用量，不能破坏它们耐温、耐油的特殊性能。

总结：要高强度、高耐磨，选炭黑；要浅色、耐候，选白炭黑；要降本、环保、通用，选碳酸钙，中高端场景记得改性。

从应用场景和性能需求来看，橡胶体系主要分为两大类，这也是碳酸钙应用的核心场景划分：一类是通用橡胶，用量大、适用范围广，我们常见的天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、丁基橡胶（IIR），主要用于轮胎、鞋底、普通密封件等民用和通用工业领域；另一类是特种橡胶，针对性解决特殊环境需求，比如耐油的丁腈橡胶（NBR）、耐候耐臭氧的氯丁橡胶（CR）、三元乙丙橡胶（EPDM），以及耐高温、生理惰性的硅橡胶（Q）、耐强腐蚀的氟橡胶（FKM），多用于汽车发动机、化工设备、高端密封等特殊场景。

这两类橡胶体系，也是碳酸钙作为填料应用的主要载体，不同体系的性能短板不同，对碳酸钙的补强、改性需求也有明显差异，这也是我们今天探讨的重点。

粉体网：碳酸钙适用于哪些橡胶体系？在这些体系中，它的核心作用是什么，又有哪些自身的优势和不足呢？

徐教授：碳酸钙的适配性非常广，几乎覆盖所有通用橡胶，部分特种橡胶也可合理应用，核心是匹配橡胶的性能需求和应用场景。

具体来说，通用橡胶是碳酸钙的主要应用领域，包括天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、丁基橡胶（IIR），这些体系对填料的兼容性强，碳酸钙可大量应用；特种橡胶中，丁腈橡胶（NBR）、氯丁橡胶（CR）、三元乙丙橡胶（EPDM）应用较多，硅橡胶（Q）、氟橡胶（FKM）则需选用专用改性碳酸钙，谨慎使用。

它的核心作用主要有三个：一是填充降本，这是最基础的作用，碳酸钙价格低廉、来源广泛，可替代部分高价填料（如炭黑、白炭黑），在不显著影响橡胶性能的前提下，降低制品生产成本；二是辅助补强，尤其是活性碳酸钙、纳米钙，能与橡胶分子形成良好结合，提升橡胶的拉伸强度、硬度、耐磨性，辅助改善制品的力学性能；三是改善加工性能，碳酸钙能降低橡胶的门尼粘度，提升混炼、挤出、成型的流动性，减少加工过程中的生热和收缩，保证制品尺寸稳定性。

优势方面，除了刚才说的价格低、来源广、加工性好，还有两个关键优势：

一是兼容性强，与大多数橡胶体系和其他填料（炭黑、白炭黑）均可并用，不易产生不良反应；二是环保性好，相比部分有机填料或重金属填料，碳酸钙无异味、无污染，契合当前绿色橡胶的发展趋势。

不足也很明显：一是补强性能有限，单独使用时，补强效果远不如炭黑、白炭黑，无法满足高端橡胶制品对高强度、高耐磨性的核心需求，多作为辅助补强或填充填料；二是耐水性、耐酸性一般，在潮湿、酸性环境下，可能会影响橡胶制品的稳定性，需通过表面改性改善；三是分散性较差，尤其是普通重钙，易在橡胶中团聚，影响制品性能均匀性，需依赖改性技术提升分散性。

粉体网：随着橡胶制品向中高端升级，目前碳酸钙在哪些中高端橡胶制品中已有应用？这些制品对碳酸钙的指标要求、用量大概是怎样的？

徐教授：目前碳酸钙在中高端橡胶制品中的应用已越来越广泛，核心是通过表面改性、规格优化，弥补自身短板，适配高端需求，主要集中在四个领域：

第一类是高端轮胎制品，比如半钢子午线轮胎的胎面胶、胎侧胶，以及新能源汽车轮胎。这类制品对碳酸钙的指标要求较高，优先选用纳米钙或活性重钙，要求粒径在1000目以上（10-15微米），白度≥93%，活化度≥95%，吸油值适中；用量方面，胎侧胶中碳酸钙用量占橡胶总量的10%-25%（20-40份），胎面胶中用量相对较少，约5%-10%（10-20份），主要与白炭黑、炭黑并用，兼顾滚动阻力、抗湿滑性和成本。

第二类是高端密封件，包括汽车发动机油封、建筑高端密封条（如光伏密封、幕墙密封）。这类制品要求碳酸钙具备良好的耐温、耐油、分散性，优先选用表面改性纳米钙，粒径≤50nm，纯度≥98%，无杂质；用量根据密封件类型不同有所差异，汽车油封中用量约10%-25%，建筑密封条中用量较高，可达25%-45%，主要提升密封件的刚性和尺寸稳定性。

第三类是高端橡胶管材，比如食品级橡胶管、化工用耐腐橡胶管。食品级橡胶管要求碳酸钙符合食品级标准，无重金属、无异味，粒径800-1200目（10-20微米），白度≥94%，用量约20%-30%；化工耐腐橡胶管则需选用耐酸改性碳酸钙，用量15%-25%，避免影响管材的耐腐性能。

第四类是高端橡胶制品配件，比如医用胶塞、高端减震垫。医用胶塞要求碳酸钙无菌、无生理毒性，粒径1000目以上（（10-15微米）），活化度≥96%，用量约10%-18%；高端减震垫（如汽车减震垫）选用纳米钙，要求粒径≤80nm，分散性优异，用量25%-35%，提升减震性能和耐用性。

总体来看，中高端橡胶制品对碳酸钙的核心指标要求集中在：粒径（越细越好，根据制品需求调整）、白度、纯度、活化度，用量普遍在10%-45%之间，具体根据制品性能需求和配方调整。

粉体网：碳酸钙有轻钙、纳米钙、重钙之分，橡胶加工过程中，该如何选择这三种碳酸钙？选用碳酸钙有没有统一的规律或原则？

徐教授：这是实际生产中最常遇到的问题，轻钙、纳米钙、重钙的性能差异较大，选择的核心是“匹配制品需求、兼顾成本与性能”，没有绝对的优劣，只有是否适配。

首先我们简单区分三种碳酸钙的核心特点：轻钙（沉淀碳酸钙），粒径细、比表面积大，补强性能优于普通重钙，分散性中等，价格适中；纳米钙（纳米级碳酸钙），粒径最小、比表面积最大，补强性能最好，分散性要求高，价格较高；重钙（重质碳酸钙），粒径较粗、比表面积小，补强性能一般，分散性较差，但价格最低、来源最广。

具体选择逻辑的是：

第一，按制品性能需求选择：如果是中高端制品，对强度、耐磨性、分散性要求高（如高端轮胎、密封件），优先选用纳米钙或表面改性轻钙；如果是普通民用制品，对性能要求不高，以降本为核心（如普通鞋底、低档密封件），优先选用重钙；如果是兼顾性能与成本的中端制品（如普通轮胎胎侧、中档橡胶管），选用轻钙即可。

第二，按橡胶体系选择：通用橡胶（NR、SBR、BR）中，三种碳酸钙均可使用，根据制品档次调整；丁基橡胶（IIR）、三元乙丙橡胶（EPDM），优先选用轻钙或纳米钙，提升加工性和相容性；丁腈橡胶（NBR），选用表面改性轻钙或纳米钙，避免影响耐油性；硅橡胶、氟橡胶，仅选用专用改性纳米钙，且用量不宜过高。

第三，选用的核心原则有三个：一是“性能匹配”，碳酸钙的补强、分散、耐温等性能，必须契合橡胶制品的核心需求，不能为了降本牺牲关键性能；二是“成本可控”，在满足性能的前提下，优先选择性价比高的品种，比如普通制品用重钙，中高端制品用轻钙，高端制品用纳米钙；三是“相容性好”，优先选用表面改性的碳酸钙，尤其是与特种橡胶配伍时，改性剂需与橡胶体系匹配，避免团聚、分层，影响制品质量。

另外还有一个小规律：相同条件下，粒径越细，补强性能越好，但分散难度越大、成本越高；表面改性后的碳酸钙，无论哪种类型，与橡胶的相容性、分散性都会显著提升，是中高端制品的首选。

粉体网：橡胶用碳酸钙的表面改性技术有哪些？结合行业发展，橡胶用碳酸钙在研发、应用方面还有哪些趋势？

徐教授：首先说表面改性技术，这是提升碳酸钙在橡胶中应用性能的核心，目前主流的有四种，各有侧重：

第一种是偶联剂改性，这是最常用、最成熟的技术，主要使用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂。硅烷偶联剂适配性最广，尤其适合与硅橡胶、三元乙丙橡胶配伍，能显著提升碳酸钙与橡胶的相容性和补强效果；钛酸酯偶联剂适合与丁腈橡胶、氯丁橡胶配伍，侧重提升耐油性和分散性；铝酸酯偶联剂成本较低，适合通用橡胶，主要改善加工性和分散性。

第二种是表面活性剂改性，主要使用硬脂酸、硬脂酸盐等，成本低、操作简单，核心作用是降低碳酸钙的表面极性，改善其在橡胶中的分散性，适合中低端橡胶制品，搭配重钙、轻钙使用。

第三种是树脂改性，使用酚醛树脂、环氧树脂等对碳酸钙进行包覆改性，能提升碳酸钙的补强性能和耐温、耐油性能，主要用于高端特种橡胶制品（如氟橡胶、硅橡胶密封件）。

第四种是复合改性，将两种及以上改性技术结合，比如偶联剂+表面活性剂复合改性，既能提升相容性，又能改善加工性，兼顾性能与成本，是目前的发展热点，尤其适合中高端橡胶制品。

接下来是研发和应用趋势，结合当前橡胶工业绿色化、高端化发展，以及碳酸钙技术的升级，主要有四个方向：

第一，改性技术高端化、定制化，不再是通用型改性，而是针对不同橡胶体系、不同制品需求，开发定制化改性方案，比如针对轮胎用的耐老化型改性碳酸钙，针对密封件用的耐油型改性碳酸钙，最大化发挥碳酸钙的性能优势。

第二，产品功能化升级，打破碳酸钙“只做填充降本”的定位，研发具备多功能的碳酸钙，比如兼具补强、抗老化、阻燃、导热功能的复合碳酸钙，适配新能源汽车、高端装备等领域的橡胶制品需求。

第三，绿色化发展，一方面研发环保型改性剂，替代传统有毒、有异味的改性剂，契合绿色橡胶的要求；另一方面，开发低能耗、低污染的碳酸钙生产和改性工艺，同时提升碳酸钙的可回收性，助力双碳目标实现。

第四，应用场景拓展，进一步拓展碳酸钙在高端特种橡胶（如氟橡胶、硅橡胶）中的应用，通过技术升级，解决碳酸钙在特种橡胶中相容性差、影响特殊性能的问题；同时，探索碳酸钙在新型橡胶材料（如生物可降解橡胶）中的应用，挖掘新的市场潜力。

另外，未来碳酸钙的研发和应用，会更注重“协同效应”，比如与炭黑、白炭黑协同并用，优化配方，在降低成本的同时，实现橡胶制品性能的全面提升，这也是行业的重要发展方向。

粉体网：改性纳米钙一般用什么改性？在橡胶中应用能提高哪些性能？

徐教授：这两个问题很关键，也是纳米钙在橡胶中用好的核心。

首先说改性剂，橡胶用改性纳米钙，主流就四种，适配不同橡胶体系：一是硅烷偶联剂，适配性最广，尤其是和三元乙丙橡胶、硅橡胶配伍，能大幅提升纳米钙和橡胶的相容性；二是钛酸酯偶联剂，主要用于丁腈橡胶这类耐油橡胶，不影响耐油性能还能提升分散性；三是铝酸酯偶联剂，成本低，适合通用橡胶，重点改善加工性；四是硬脂酸类表面活性剂，操作简单、成本低，主要优化分散性，适合中低端橡胶制品。

再说说在橡胶中能提高的性能，核心就是弥补普通纳米钙的短板、强化应用价值。

第一是提升力学性能，能显著提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性，比普通碳酸钙补强效果好很多，还能保留橡胶的弹性；第二是改善加工性能，改性后纳米钙不容易团聚，能提升橡胶混炼、挤出的流动性，减少加工生热，保证制品尺寸稳定；第三是增强相容性，能更好地和橡胶分子结合，避免分层、掉粉，提升制品的整体质量；第四是辅助优化综合性能，比如和丁腈橡胶搭配，能辅助提升耐油性，和三元乙丙橡胶搭配，不影响耐候性，还能轻微提升耐老化性。简单说，改性的核心就是让纳米钙“融入”橡胶，既发挥其细粒径的补强优势，又解决分散差、相容性差的问题。

粉体网：感谢徐教授接受我们的采访！

(中国粉体网编辑整理/昧光) 

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