在現代橡膠工業中，混煉膠作為連接塑料、橡膠等物質的重要材料，其性能的優化對于提升最終產品的質量和耐久性至關重要。其中，白炭黑作為一種關鍵的補強劑和填充劑，在提高混煉膠的黏附力、耐水性、增稠性和綜合性能方面發揮著重要作用。本文將探討混煉膠粘輥增加白炭黑的必要性、效果、常見問題及解決方案。
一、白炭黑在混煉膠中的作用
白炭黑，又稱白色粉狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品，主要包括沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅等。它以其獨特的物理和化學性質，在橡膠工業中得到了廣泛應用。
增稠與增粘：白炭黑具有較大的比表面積，這使得它在混煉膠中能夠有效增加粘合劑的增稠性，提高混煉膠的粘附力和黏度，使其更加稠滯。這一特性對于防止混煉膠在加工過程中流淌或變形至關重要。
耐水性提升：混煉膠容易受水分和潮濕環境的影響，導致黏合不良。添加適量白炭黑可以顯著提高混煉膠的耐水性，增加黏合物的耐久性，從而延長產品的使用壽命。
補強作用：白炭黑在橡膠中主要作為補強劑使用，能顯著提升橡膠的模量、拉伸強度、撕裂強度和耐磨耗性能。氣相白炭黑由于其高純度和高比表面積，補強效果尤為顯著。
改善加工性能：雖然白炭黑的加入可能會在一定程度上增加混煉膠的粘度，但通過合理的配方設計和加工工藝，可以平衡其補強效果與加工性能的關系，實現最佳性價比。
二、混煉膠粘輥增加白炭黑的實踐
在混煉膠的生產過程中，將白炭黑添加到粘輥上，可以進一步提高混煉膠的均勻性和性能。然而，這一過程中也需要注意一些問題。
添加量的確定：白炭黑的添加量應根據混合物中的固體質量占比來決定。通常建議含量為混合物總量的2%至5%。添加過多可能會導致混煉膠硬度過高、加工困難，而添加過少則可能無法達到預期的補強效果。
預處理與分散：白炭黑容易團聚和結塊，因此在添加前需要進行預處理，如使用硅烷偶聯劑等表面改性劑，以提高其在混煉膠中的分散性。同時，在混煉過程中，應保持較高的剪切力，以破壞白炭黑的聚集體粒子，實現更好的分散效果。
加工工藝的優化：混煉膠的加工工藝對白炭黑的分散和補強效果有顯著影響。例如，適當提高混煉溫度有助于除掉白炭黑表面吸附的水分，降低粒子間的凝聚力，從而有助于其在膠料中的分散。此外，停放和返煉工藝也對混煉膠的結構和性能有重要影響。
三、常見問題及解決方案
脫模效果不佳：在混煉膠中添加大量白炭黑時，有時會出現脫模困難的問題。這可能是由于白炭黑增加了混煉膠的粘度，使得其與模具之間的摩擦力增大。為了改善脫模效果，可以選用一些進口的內脫模劑，或者增加硅烷偶聯劑的使用量，以提高白炭黑在混煉膠中的分散性和相容性。
結構化效應：白炭黑，特別是氣相法白炭黑，在混煉膠中容易形成結構化效應，即隨著停放時間的延長，混煉膠的硬度增加，甚至無法返煉。這可能是由于硅膠端基與白炭黑表面羥基縮合或形成氫鍵所致。為了防止結構化效應，可以在混煉時加入羥基硅油、二苯基硅二醇等可以與白炭黑表面羥基發生反應的物質，或者預先將白炭黑表面改性，去掉部分表面羥基。
對硫化體系的影響：白炭黑表面的大量羥基會對硫化促進劑產生較強的吸附作用，從而延遲硫化過程。為了避免這種現象，可以適當提高促進劑的用量，或者采用活性劑使活性劑優先吸附在白炭黑表面，減少對促進劑的吸附。
四、結論與展望
混煉膠粘輥增加白炭黑可以顯著提升混煉膠的性能，包括增稠性、耐水性、補強作用和加工性能等。然而，在實際應用過程中也需要注意白炭黑的添加量、預處理與分散、加工工藝的優化以及常見問題的解決。未來，隨著橡膠工業的不斷發展和對高性能橡膠制品需求的增加，白炭黑在混煉膠中的應用將更加廣泛和深入。同時，也需要不斷探索新的制備方法和改性技術，以提高白炭黑的分散性和補強效果，進一步推動橡膠工業的發展。
