中橡集团炭黑工业研究设计院
摘要物理化学性质
炭黑
硅烷处理
本文比较了二者的表面改性
每一种纯橡胶都具有其特殊的性能
将会使这
些性能得以提高
这两种填料使用得最多
白炭黑与炭黑已经逐渐形成竞争的
趋势
一直以来
在白炭黑用于轮胎
补强的优势中
在白炭黑用于工业橡胶制品补强的优势
中
炭黑已被使用了一百多年之久
白炭黑和炭黑在结构方面颇有一些相似之处
这两种补强性填
料都有着漫长的历史
使
之具备更佳的性能始终是人们的不懈追求
最好再来看看
作者简介编辑
１９５９
信息工作
译文近百万字
当前
取
长补短
２３
进行表面改性
两者的化学组成截然不同
一个是无机物
二氧化硅组成为纯碳
而对于填料与填料间的相互作用和填料
与聚合物间的相互作用
这两种填料的ｐＨ值也不同
这会对硫化
产生影响
导致其容易吸附水分
白炭黑的物理结构是以类似的方
以上由
另一个的成分几乎
万方数据2006.NO.6 朱永康．沉淀白炭黑和炭黑补强橡胶的新方法 11 式按三个阶段构成
原生粒子
聚集体的附聚体
图１ 白炭黑或炭黑粒子的构成情况
沉淀白炭黑的高极性和高吸附能力会招致填料与橡胶间的相互作用增大
促进剂被其吸收
我们可以通过如
下手段使之呈现
采用会被
白炭黑优先吸附的碱性或羟基化学剂
乙二醇衍生物来吸收促进剂
表１ 沉淀白炭黑与炭黑的化学物理性质对比
项 目
填 料
白炭黑例
炭黑例
二氧化硅含量/ %
105
8 pH值 4.59 表面积/(m2
/g) 35
110
吸碘值/(g/kg )
35305
90
鸡尾酒
是用不同配
合量的白炭黑
的白炭
黑
按照传统习惯是不能得出这些数据
来的
ＣＳＤＰＦ
10
碳含量/%
80
99
表面积/(m2/g)
130
170 120120 120160 100
专门瞄准轮胎用途的ＣＳＤＰＦ具有以下优点：
纯炭黑和
ＣＳＤＰＦ补强的乘用车轮胎胶料的比较研究
促进剂用量对配方进行优
化ＳＢＲ／ＢＲ
两
种促进剂
ＣＢＳ更接近于炭黑配方的用
量
12
ＣＳＤＰＦ和炭黑用
量相同时所需其它组分的对应关系 项 目
填 料 纯白炭黑
CSDPF 纯炭黑 填料基数 1
1
1
偶联剂
硅烷 1
0.4
0 促进剂
CBS 1 0.8 0.5 DPG
1
0.3
0.14
耐磨性表明了ＣＳＤＰＦ胶料适中的结果
白炭黑
ＣＳＤＰＦ
炭 黑
0 20 40 60 80 100 120
图２ 与炭黑补强ＳＢＲ／ＢＲ胶料相关联的耐磨性
１０ Ｈｚ时测得的
ｔａｎ
保留了白炭黑和
ＣＳＤＰＦ补强胶料均相同的数据
低温下的ｔａｎ
时ｔａｎ
的相关性
ｔａｎ
基数１００
万方数据ＣＳＤＰＦ胶料的抗湿滑
性也有所提高
其成本也比白炭
黑更低
耐磨性
炭黑 ＣＳＤＰＦ
反向炭黑
滚动阻力
抗湿滑性
图３ 炭黑改善填料的分
散性
研究人员探索出了两种基本的方法１
传统填料分散于胶乳中
一个是通过溶胶－凝胶
反应现场生成白炭黑
凝胶反应直接在橡胶基质内生
成白炭黑
该工艺目前尚处在实验室阶段
溶胶－凝胶反应即因溶胀的橡胶浸泡于丁胺溶液内而得以加速将这些橡胶片干
燥
这一加工方法就限制了白炭黑的量
这样的现
场生成白炭黑分散性更好
导致填料与填料2006.NO.6 朱永康．沉淀白炭黑和炭黑补强橡胶的新方法 13 间的相互作用更弱
但最终
性能并没有我们在表５中所能看到的那么好
其滞后性却更
好
表５ 含３０份填料的现场生成白炭黑ＮＲ胶料与传统白炭黑ＮＲ胶料的比较结果与炭黑
100 5065 3075 80100 11570
90
絮凝
卡
博特弹性体复合材料
而且还可以改善主
要性能
耐磨性可以提高多达２０％
时ｔａｎ
添加５份硅烷就促使定伸应力增大至于除硅烷外其它方面都相同的配方
拉伸强
度
拉断伸长率
４ 反向炭黑新出现的炭黑处理方法之范例
德固赛公司是当今世界第二大炭黑生产商
反向炭黑
ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｃａｒｂｏｎ
ｂｌａｃｋｓ
图４示出
了在ＳＢＲ／ＢＲ胶料中
我们从该图中可以
发现
滚动阻力下降了几个百分点
耐磨性
略有降低
抗湿滑性则保持不变
改善分散性和填料与聚合物
间的作用
补强性填料的表面可通过物理的和化学的手段来调整
还有更多的特殊处理
方法
１
和顺丁橡胶
机械性能提高
主要性能提高的情况大致为
拉伸强度提高５％
结合
橡胶量增加１０％
初始性能和老化性
能通常会提高电阻
则要
14
３
帘线上的粘着性
４５
如磷酸
来控制表面能和酸碱值
滚动阻力和磨耗行
为
９
在浩如烟海的科技文献和专利中
以便建立起白炭黑与橡胶的双层网络１２３
具体情况则要视所考虑的
特性而定
拉断伸长率可以提高３０％以上
大约６０％
８％
从而使得断
裂能出现实质性的增加
８）：３８８．
［６］ Ｔ． ＭＡＲＵＹＡＭＡ ａｎｄ Ａｌｌ． Ｓａｖａｎｎａｈ，ＵＳＡ： ＡＣＳ， ２００２．３８．
［７］ Ｍ．Ｊ． ＷＡＮＧ ａｎｄ Ａｌｌ． ＫＧＫ，２００２，５５（１
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