天然橡胶的加工用到炭黑了吗

天然橡胶的加工用到炭黑，炭黑当补强剂使。

炭黑的应用

对于许多不同应用的工业橡胶产品，炭黑被选为通用填料。而对于白色或彩色橡胶化合物，粘土和硅酸盐等天然填料则十分常见，但是，在要求加固程度高的要求中，沉淀白炭黑与硅烷偶联剂则比较引人关注。

本文对三种不同人造橡胶化合物系统进行研究，以了解其中的硅土与硅烷填料系统的补强作用。并与炭黑作为填料的对照组进行比较。首先调查在硅填充丁腈橡胶（NBR）中添加含硫官能团硅烷型配方的胶辊应用，主要研究其静态和动态特性；其次是，分别使用乙烯基硅烷和催化剂对采用过氧化物硫化系统的EPDM和EPM化合物的交联效应进行研究；其三是，对采用和不采用硅烷偶联剂以及采用金属氧化物硫化的氯丁二烯橡胶化合物进行检验。

本研究的目的是采用不同硫化系统的3种不同类型人造橡胶的各种化学硅烷，以了解硅土与橡胶（NBR、EPDM/EMP和CR）偶联对补强程度的影响。各种硅烷对于提供硅土与橡胶偶联方面的效果通过静态和动态硫化橡胶特性以及通过这些橡胶化合物的加工和固化特性展示。除了橡胶特性数据以外，还评估了一些NBR化合物磨损表面的SEM形态，以相互关联耐磨损数据，并展示化合物中硅烷对硅土与橡胶偶联的影响。

在本文的第一部分中，检验了采用硫化的NBR化合物中含有聚硫化物（-Sx-）、氢硫基（-SH）和硫氰基（-SCN）的含硫双官能团硅烷。由于NBR的双链量减少，以及这种橡胶比如与BR相比极性高得多，可预测其与普通二烯基橡胶的不同。

第二部分处理使用乙烯基硅烷作为过氧化物硫化中的催化剂和偶联剂。对于此类化合物，已有相关报道，例如乙烯基三乙氧基硅烷（VP Si 225）中含有的双键最适合于提供硅土与橡胶之间的化学键。在本调查中，将含有乙烯基硅烷的过氧化物硫化硅土填充EPDM和EPM化合物与含有TAC单体的那些产品进行了比较，其中TAC单体为过氧化物硫中通常使用的一种催化剂。在两种不同的聚合物中研究了TAC和乙烯基硅烷对于交联效果的影响，两种聚合物为：含有三单体的EPDM，可提供双键，以及没有此类可交联双键作为侧链的EPM。

在第三部分中，在金属氧化物硫化CR化合物中研究了氢硫基硅烷，并与更常用的含氯硅烷氯丙烷基三乙氧基硅烷进行了比较。所有三种聚合物系统中包含了单官能烷基硅烷。其作用是加工助剂，以减少化合物粘度，但是不提供橡胶与硅土的偶联。各系统中使用了炭黑填充化合物进行比较。

试验材料及配方

◆ 材料

本研究中使用的不同类型液态硅烷可以在市场上获得。其化学名称缩写及商品名分别是：TESPT(Si 69),MTEO(VP Si 263),MTMO(VP Si 163),TCPTES(Si 264),VTEO(VP Si 225),CIPTES(Si 230),OCTEO(VP Si 208)和PTEO(VP Si 203)。沉淀白炭黑具有175m2/g的BET表面积和165m2/g的CTAB表面积。使用炭黑N330和N550进行比较。研究的聚合物是NBR、CR和EPDM/EPM。EPM和EPDM分别含有64%和71%的重量百分比的乙烯。EPDM中的二烯（ENB）重量百分比含量为5%。在125℃时，EPM的Mooney粘度为63 MU，EPDM为65 MU。

◆ 配方

在NBR配方中，以等摩尔数加入硅烷Si 69、VP Si 263、VP Si 163、Si 264和VP Si 208，调整硫含量，使化合物具有相当量的“自由”硫。另外，还包含一种相对值的具有高度活性VP Si 263化合物。全过程分三阶段混合，总混合时间为8.7分钟，预混合在第一阶段和第二阶段进行，排胶温度为150-155℃。

EPDM和EPM配方含有硅土以及VP Si 225、VP Si 208和TAC。其对照组EPDM/EPM化合物采用N550填充，同时也含有TAC和VP Si 225。VP Si 208只使硅土表面疏水，并降低由于硅土表面极性初始活性的吸收和/或去活性的影响。这种烷基硅烷不提供硅土和橡胶之间的化学键。使用二个阶段混合，总混合时间为6分钟，第一阶段为内部预混合，排胶温度为1600℃。

在CR配方中，以等摩尔数加入硅烷VP Si 203、Si 230、VP Si 263和VP Si 163，对于VP Si 263，也准备了一种降低硅烷用量的化合物。两个阶段混合准备CR化合物，第一阶段的总混合时间为4.4分钟。第一阶段在一个内部混合机中混合，第二阶段在开放式研磨机中进行。CR化合物在第一阶段的混合温度低于120℃，

因为这些化合物对于CR在高温预交联极其敏感。由于混合温度低，可以认为一些硅烷化在混合中发生，一些在硫化中发生。

测试方法

根据ASTM 5289使用MDR测量固化特性，NBR的测量温度为160℃，EPDM/EPM的测量温度为180℃，CR化合物的测量温度为170℃。根据ASTM D1646在100℃确定Mooney粘度ML 1+4。使用离散分析仪根据ASTM 2663 方法C确定离散指数（dispersion index）。确定以下物理特性：应力应变特性（ASTM D412）、直角形撕裂（Die C）特性（ASTM 624）以及硬度（硬度计A）；对于老化特性，拉伸样品在空气循环炉（ASTM D573）及3#油（ASTM D471）中老化。老化之后，在室温中测量老化样品的拉伸特性。

一、炭黑的主要作用：补强

炭黑是橡胶工业不可缺少的原材料。炭黑约有94%用于橡胶制品，橡胶制品种类繁多，使用条件和性能要求各异，主要产品有胶管、橡胶减震制品、橡胶密封制品、胶辊、导电或防静电橡胶制品、硬质橡胶以及胶鞋等几大类产品，而每类橡胶制品又根据用途、使用条件而细化为若干品种。

炭黑在橡胶制品中作为重要补强剂，它可以改善轮胎的磨耗性能，提高了胶料的拉伸强度和撕裂强度等。在橡胶用炭黑中，75%左右的炭黑被制造成轮胎，其余的用来制作胶管、胶带等。

二、炭黑的主要作用：着色

炭黑可以在油墨、油漆、涂料、塑料等制品中作着色颜料用，并且炭黑主要用于黑色颜料、油墨、涂料中，还可以在塑料中可以起到防紫外线老化、导电等作用。而且主要是用色素炭黑，因为色素炭黑的黑度、色相等比普通炭黑要强了许多。

三、炭黑的主要作用：导电

炭黑是一种半导体材料，常用电导率或它的倒数电阻率表示它的电性能。炭黑的导电性与其微观结构、粒径大小、结构、表面性质等密切相关。主要是用导电炭黑，导电炭黑主要有两种作用，一是做防静电产品，二是做成导电产品。

防静电产品：导电发泡管，充电辊，静电消除器，防静电输送带，防静电胶板，医用橡胶制品，抗静电鞋底等。

导电产品：电缆屏蔽料，面状发热体，导电薄膜，弹性电极，矿用塑料管，矿用导风筒等。

此外，炭黑还用于合成革、印染、火药等方面有着重要作用。

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