橡膠補強填充劑概覽0 前言用炭黑作為補強材料，已經伴隨著橡膠工業，特別是輪胎工業經歷了一個多世紀。近年來，聚合物復合材料的蓬勃發展和橡膠原材料市場的劇烈競爭，以及人們對淺色橡膠制品花色品種不斷提升的需求，促使填充劑的使用范圍日益擴大，發展極其迅速。因此，增加填充劑的品種和來源，控制填充劑的質量，提高填充劑的性能，具有非常重要的意義。 1 概述 1.1 炭黑炭黑是一種用途廣泛的化工產品，可用于橡膠、樹脂、印刷油墨、涂料、電線電纜、電池、紙張、鉛筆、顏料等產品。炭黑最主要的用途是用于制造輪胎及各種橡膠制品。全球炭黑約有70%用于輪胎，20%用于其他橡膠制品，其余不到10%用于塑料添加劑、染料、印刷油墨等工業。而在橡膠制品的分額中，一半用于制造汽車零部件，如V帶和減震橡膠等。因此，大約有80%的炭黑是消耗在汽車工業上的。從總體上講，世界炭黑工業已進入成熟期，其生產技術主要朝著單爐能力/規模、炭黑產品專用化、綜合節能降耗和環保安全等幾個方向發展。 (1)高性能和低滯后損失炭黑為了適應輪胎產品的發展，特別是高性能輪胎和綠色輪胎的需求，國外各大炭黑公司開發了許多高性能和低滯后損失炭黑新品種。所謂高性能炭黑，其共同的特征是：粒徑小、結構適宜、聚集體分布尺寸較窄、表面活性高。而低滯后損失炭黑共同的特征是：結構高、聚集體尺寸分布較寬、表面活性高。其中，有些開發較早的品種，如N134和N358已經納入ASTMD1765標準，并已被輪胎廠廣泛采用。近幾年研究開發的新品種，既未納入ASTM標準，也未公布其化學指標，只有部分產品在生產廠家的產品目錄中，可以看到其應用性能方面的說明，這些新品種目前正在推廣應用。 (2)納米結構炭黑低滯后損失炭黑是開發的重點，這是由炭黑的下游產業——輪胎工業開發“綠色輪胎”的發展趨勢所決定的。只要炭黑企業和輪胎企業緊密合作，低滯后損失炭黑將進入規模化應用階段。納米級炭黑用經過改進的爐法工藝制造。與傳統的ASTM炭黑相比，納米級炭黑具有更高的表面粗糙度和更大的表面活性。較大表面活性主要與高度無序交聯的較小結晶粒子有關。這種結晶粒子具有大量的棱邊，使其成為具有特別高表面能的活性場，活性場會使炭黑與聚合物之間產生很強的機械/物理化學作用。提高填充劑與聚合物的相互作用可降低動態變形下的滯后損失和生熱。填充52份ASTMN356炭黑和相應的E-1670納米級炭黑的載重汽車輪胎天然橡膠胎面膠可大幅度降低滯后損失和生熱，從而降低滾動阻力。由于納米級炭黑的DBP值較低，所以，硫化膠的300%定伸應力稍低。

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