一、炭黑的增強(qiáng)作用機(jī)理

目前，關(guān)于炭黑的增強(qiáng)作用機(jī)理主要有分子鏈滑動(dòng)理論 、結(jié)合膠理論、填料網(wǎng)絡(luò)理論、炭黑表面結(jié)構(gòu)理論以及范得華網(wǎng)絡(luò)理論等。

1.1 分子鏈滑動(dòng)理論

分子鏈滑動(dòng)理論認(rèn)為，吸附在炭黑表面的橡膠分子鏈有一定的活動(dòng)能力。當(dāng)有應(yīng)力作用時(shí)，橡膠分子鏈在炭黑粒子表面滑動(dòng)，外力撤銷后，膠料收縮，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間恢復(fù)后，吸附和解析達(dá)到了新的動(dòng)態(tài)平衡，膠料又恢復(fù)或接近于原始狀態(tài) 。

1.2 結(jié)合雙層模型膠理論

該理論模型認(rèn)為，吸附在炭黑外圍的結(jié)合膠由里層玻璃化硬層和外層黏性硬層組成，在應(yīng)力逐漸增大的情況下，由于黏性硬層發(fā)生取向，對(duì)模量增大的貢獻(xiàn)很大，由于玻璃化硬層聚合物分子運(yùn)動(dòng)受到限制,對(duì)模量增大沒(méi)有發(fā)揮作用。

1.3 填料網(wǎng)絡(luò)理論

隨著炭黑配合量的增加，炭黑粒子之間可形成填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于形成填料網(wǎng)絡(luò)而言，填料和填料之間、填料和聚合物之間的相互作用及聚集體間的距離是重要的影響因素。

1.4 炭黑表面結(jié)構(gòu)理論

該理論認(rèn)為，活性填料的表面是凹凸不平，彈性體的增強(qiáng)受活性填料的表面結(jié)構(gòu)粗糙度和尺寸范圍影響。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于體積效應(yīng)或者填料和聚集體的相互作用有著巨大的影響。

1.5 范德華網(wǎng)絡(luò)理論

該理論認(rèn)為在橡膠變形時(shí)，在填料粒子之間的吸溜膠的形變遠(yuǎn)大于宏觀形變，所以填料粒子聚集體可以產(chǎn)生內(nèi)部滑移。橡膠的增強(qiáng)效果與吸留膠的厚度分布有關(guān)，使粒子分開(kāi)的臨界應(yīng)力是粒子之間的范德華應(yīng)力。

二、炭黑在橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 在輪胎中的應(yīng)用

徐世傳等研究了c F系列炭黑在全鋼載重子午線輪胎過(guò)渡層和氣密層以及載重斜交輪胎胎體簾布層中的應(yīng)用。結(jié)果表明，在全鋼載重子午線輪胎和載重斜交式輪胎中用炭黑CF604，膠料的物理性能有提高;成品輪胎的胎體簾布層間粘合強(qiáng)度和耐久性能有所提高，同時(shí)降低了成本。李愛(ài)法等人的研究結(jié)果表明，在胎面膠中以雙相炭黑CRX2125等量替代炭黑N134，膠料物理性能基本保持不變，生熱、耐磨性能和滾動(dòng)阻力降低;成品輪胎耐久性能提高，生熱降低，生產(chǎn)成本略微增大。

2.2 丁苯橡膠

徐帥鋒等人的研究結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)度高的炭黑填充SSBR煉膠的加工性能較差;高結(jié)構(gòu)度BL系列炭黑填充SSBR硫化膠的定伸應(yīng)力 、拉伸強(qiáng)度 、撕裂強(qiáng)度和補(bǔ)強(qiáng)因子均比低結(jié)構(gòu)度炭黑N220和N330填充硫化膠高。張昊等研究了炭黑用量對(duì)牌號(hào)為T 2003 和2305的SSBR流變性能的影響及其機(jī)理。結(jié)果表明，填充炭黑后，T 2003和2305混煉膠的擠出物外觀比生膠有明顯改善 。

2.3 丁腈橡膠

梁磊等研究了不同的炭黑 (N3 3 0、N550、N770、N990)、甲基丙烯酸鋅及炭黑N770與甲基丙烯酸鋅并用填充氫化丁腈橡膠 (HNBR)的性能。結(jié)果表明，隨炭黑粒徑增大，膠料的力學(xué)性能有所降低，P a Y n e效應(yīng)減小，壓縮永久變形減小。相較而言，炭黑N770填充膠料的綜合性能最好。王炳昕等考察了炭黑粒徑、結(jié)構(gòu)度和用量對(duì)NBR復(fù)合材料的交聯(lián)密度和力學(xué)性能的影響規(guī)律。

表明：炭黑加入后硫化膠的交聯(lián)密度增加，且隨炭黑用量增加而增加，隨粒徑增加而減小;炭黑結(jié)構(gòu)度對(duì)化學(xué)交聯(lián)密度影響大于物理交聯(lián)密度。炭黑結(jié)構(gòu)度增加， 硫化膠的拉伸強(qiáng)度 、定伸應(yīng)力增加，撕裂強(qiáng)度降低。

2.4 天然橡膠

王雪飛等研究原位接枝改性炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠 (NR)的物理性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果表明，改性劑用量為4.5份時(shí)硫化膠的綜合性能最好。關(guān)兵峰等研究改性炭黑對(duì)NR性能的影響 。結(jié)果表明，與普通炭黑相比，改性炭黑與橡膠之間的相互作用減弱，導(dǎo)致炭黑結(jié)合橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小。

2.5 硅橡膠

柳學(xué)義等研究了炭黑填充量 、硫化劑用量以及硫化時(shí)間對(duì)橡膠物理性能和導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明：炭黑填充量 、硫化劑用量以及硫化時(shí)間均會(huì)對(duì)橡膠的物理性能和導(dǎo)電性能產(chǎn)生影響 。其中，炭黑填充量對(duì)橡膠的導(dǎo)電性能影響最為顯著 。當(dāng)炭黑用量為2o份，硫化劑用量為7份，硫化時(shí)間為 11m i n時(shí)，所得橡膠的物理和導(dǎo)電性能最佳。

2.6 其它

研究人員結(jié)果表明：炭黑粒徑越大，在橡膠基體中所形成的結(jié)合膠越少，交聯(lián)密度越低 。當(dāng)橡膠受到交變應(yīng)力作用時(shí)，橡膠分子鏈與炭黑表面間的摩擦造成的能量損耗增加，硫化膠的損耗因子峰值呈增高趨勢(shì)。

現(xiàn)在歐盟的法規(guī)都對(duì)輪胎的標(biāo)簽做出了新的實(shí)施，對(duì)于環(huán)保、綠色輪胎的發(fā)展提出了更加嚴(yán)格的要求。現(xiàn)在炭黑廠家的產(chǎn)品正在向高更能、專業(yè)化不斷的發(fā)展，其應(yīng)用范圍十分的廣發(fā)。我們作為專業(yè)的廠家，在今后會(huì)繼續(xù)進(jìn)行研究，并且滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。