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)過長時(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,對模量增大沒有發(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牌號為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)間均會對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。
現(xiàn)在歐盟的法規(guī)都對輪胎的標(biāo)簽做出了新的實(shí)施，對于環(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，在今后會繼續(xù)進(jìn)行研究，并且滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。
