【正文】 膠的 E39。 2．填充炭黑和振幅對 G和 tgδ的影響 炭黑的加入使膠料的 G“和 tgδ增大也就會使膠料生熱增高，阻尼性提高。0 表示低振幅模量， G39。高于純膠的，且隨炭黑填充量增加而提高。炭黑的比表面積大、活性高、結構高均使 G39。橡膠制品動態(tài)條件下使用的特點是變形（或振幅）不大，一般小于 10%，頻率較高，基本上是處于平衡狀態(tài)下的，是一種非破壞性的性質。隨著粗糙度的增大，硫化膠的定伸應力、拉伸強度、耐磨性和耐屈撓龜裂性下降，而回彈性、伸長率則增大。結構對其他性能也有一定的影響。 4— 炭黑 (27% ) 。這是因為粒徑小，比表面積大，使橡膠與炭黑間的界面積大，兩者間相互作用產(chǎn)生的結合膠多。因為固體炭黑對固體橡膠大分子的吸附不象固體填料對氣體或小分子吸附那么容易。 與上述現(xiàn)象相反，混煉溫度對結合膠的影響卻是混煉溫度越高則結合膠越少。而丁基橡膠一開始就下降，也是約 30次后趨于平衡。 2．混煉薄通次數(shù)的影響 天然橡膠是一種很容易產(chǎn)生氧化降解的物質，那些只有一兩點吸附的大分子鏈的自由鏈部分可能存在于玻璃態(tài)層及亞玻璃態(tài)層外面。 ? 其二是橡膠大分子鏈在炭黑粒子表面上的那些大于溶解力的物理吸附，要同時解脫所有被炭黑吸附的大分子鏈并不是很容易的，只要有一、兩個被吸附的鏈節(jié)沒有除掉，就有可能使整個分子鏈成為結合膠。通常采用結合橡膠來衡量炭黑和橡膠之間相互作用力的大小，結合橡膠多則補強性高，所以結合橡膠是衡量炭黑補強能力的標尺。 ５炭黑對硫化膠性能的影響 炭黑的性質對硫化膠的性能有決定性的影響，因為有了炭黑的補強作用才使那些非自補強橡膠的力學性能得到了很大的提高，才具有了使用價值。而 PH值高的爐法炭黑一般無遲延現(xiàn)象。 一般來說，炭黑的結構性高，混煉膠的擠出工藝性能較好，口型膨脹率小，半成品表面光滑，擠出速度快。若將包容膠體積分數(shù)包括到炭黑聚集體中，即將式（ 39）中 φ 的用式（ 37）中的 φ ′代替，所計算的膠料粘度才比較接近實測值。 2．炭黑性質對混煉膠粘度的影響 混煉膠的粘流性在加工過程中十分重要。這主要是因為粒徑小，比表面積大，需要濕潤的面積大。當剪切力增大或溫度升高時這部分橡膠還有一定的橡膠大分子的活動性。 ４ 炭黑對橡膠加工性能的影響 炭黑的粒徑、結構和表面性質等性能對橡膠的加工性能有重要的影響，表現(xiàn)在混煉、壓延、壓出和硫化各工藝過程中及混煉膠的流變性能上。高結構炭黑較正常結構或低結構炭黑具有更好的導電性。炭黑的傾注密度，大多數(shù)品種在~（或 300~500kg/m3）之間，它對炭黑的加工及貯運有實際意義。它是炭黑的重要光學性質，并與炭黑的粒徑、結構等因素有關。 3 空隙度（表面粗糙程度） 表面粗糙度是指炭黑粒子在形成過程中，因粒子表面發(fā)生氧化侵蝕所形成的孔洞的多少，即氧化程度。 圖 33 炭黑的表面基團示意圖 炭黑表面的含氧基團 含氧基團有羥基、羧基、酯基及醌基。 1．炭黑的化學組成 炭黑主要是由碳元素組成的，含碳量為 90~99%，還有少量氧、氫、氮和硫等元素，其它還有少許揮發(fā)分和灰分，構成了炭黑的化學組成。 壓縮 DBP吸油值 尚若在橡膠混煉中施加較大的力，二次結構將被破壞， 所以也可采用測定前施以一定的壓縮力，將聚集體復附聚作用產(chǎn)生的二次結構破壞后再測定得到的 DBP 吸油值稱為壓縮 DBP吸油值。 根據(jù)石墨結晶模型來描述炭黑的結構，聚集體的結構層次為： 元素碳 → 碳核（六邊形） → 多核層面→ 炭黑微晶 → 炭黑粒子 → 炭黑的一次結構（聚集體） 3．炭黑結構度的測定方法 炭黑結構的測定方法有多種，如電鏡法及圖象分析法、吸油值法、視比容法及水銀壓入法等。100g) 值大表示結構發(fā)達。實際上，作為評價一次結構被支化成不規(guī)則鏈鎖狀的程度， 即評價結構發(fā)達程度的方法， 可對一次結構聚集時形成的空隙進行測定。這種一次結構對橡膠的補強及工藝性能有著本質的影響。 1．炭黑的一次結構 炭黑的一次結構就是聚集體，又稱為基本聚熔體或原生結構，它是炭黑的最小結構單元。炭黑的比表面積有外表面積（光滑表面）、內表面積（孔隙表面積）和總表面積（外表面積和內表面積之和）之分。粒徑分散程度對補強作用有一定影響，一般希望分布窄些好。 3 炭黑的性質 一．炭黑的粒徑或比表面積 1．炭黑的粒徑及分布 粒徑及其粒徑分布是炭黑最基本的特性。 N及 S符號后有三個數(shù)，第一位數(shù)表示炭黑的平均粒徑范圍；第二位和第三位數(shù)無明確意義，代表各系列中不同牌號間的區(qū)別。 這種分類方法比較粗略，主要是根據(jù)炭黑的性質及對橡膠的補強效果來分類命名的。 （ 4）新工藝炭黑： 新工藝炭黑的聚集體較均勻，分布較窄，著色強度比傳統(tǒng)的高十幾個單位，形態(tài)較開放，表面較光滑。 其特點 是含氧量大（平均可達3%），呈酸性，灰分較少（一般低于 %）。這種方法的出現(xiàn)結束了以前分類混亂、缺乏科學表征炭黑的狀況，但其缺點是沒有反映出炭黑的結構度。 炭黑的生產(chǎn) 167。從填料來源看對工業(yè)廢料的綜合利用加工制造填料發(fā)展也較快。炭黑的用途除了用作以汽車輪胎為主的橡膠制品的補強劑外， 還可用作印刷油墨、涂料、塑料等的黑色顏料， 以及賦與電池活性物質以導電性的填充劑等。 ? 二戰(zhàn)前槽黑占統(tǒng)治地位， 50年代后用爐黑代替槽黑、燈煙炭黑，爐黑生產(chǎn)滿足了輪胎工業(yè)發(fā)展的要求。 ? 我國是世界上生產(chǎn)炭黑最早的國家。 ? 在 Hancock發(fā)明混煉機后，常在橡膠中加入陶土、碳酸鈣等填料。 ? 傳統(tǒng)橡膠補強： CB、白 CB、有機樹脂、纖維、聚合物共混等 ? 新興補強：納米技術 炭黑補強體系 ? 1．炭黑的生產(chǎn)、分類與命名 ? 2．炭黑的組成與結構 ? 3．炭黑的物理和化學性質 ? 4．炭黑對橡膠的補強作用 ? 5．炭黑對橡膠工藝性能的影響 ? 6．炭黑的補強機理 167。 從補強材料的外形來分，上述①和②呈粉體狀， ③呈樹脂狀 ,而④為纖維狀。橡膠工業(yè)用的主要補強劑是炭黑和白炭黑。目前使用的補強劑通常也使橡膠的其他性能發(fā)生變化，如硬度和定伸應力提高，通常也產(chǎn)生一些不利影響，如彈性下降，滯后損失增大、壓縮永久變形增大等。 迄今 ,橡膠補強可采取以下幾種途徑實現(xiàn) : ① 炭黑補強 ②淺色補強劑 (以白炭黑為主 )補強 ③樹脂補強 ④短纖維補強。而④則借助于短纖維在橡膠基質中的有規(guī)取向而使復合物得到增強。后來制作膠絲時曾用滑石粉作隔離劑。一段時間后，人們才重視炭黑的補強作用。炭黑的補強性不僅使它得到廣泛的應用，而且也促進了汽車工業(yè)的發(fā)展。 ? 炭黑成為支持橡膠工業(yè)發(fā)展的重要材料。 ? 近年來無機填料的發(fā)展也很快，主要表現(xiàn)在粒徑微細化、表面活性化、結構形狀多樣化三方面。它主要由碳元素組成，其微晶具有準石墨結構，且呈同心取向，其粒子是近乎球形的粒子，而這些粒子大都熔結成聚集體。以前炭黑分類有按制法分，也有按作用分，后來發(fā)展了 ASTM1765這種新的分類方法。 槽法炭黑轉化率大約為 5%。炭黑粒子粗大，補強性低，含氧量低（不到 %），含碳量達 99%以上。 ? 軟質炭黑：粒徑在 40nm以上，補強性低的炭黑，如半補強炭黑、熱裂法炭黑等。其中 N表示正常硫化速度；而 S表示硫化速度慢。 3 炭黑的性質 炭黑的粒徑（或比表面積）、結構性和表面活性，一般認為是炭黑的三大基本性質，通常稱為補強三要素 167。 ? 算術平均粒徑，是一種最常用的平均粒徑： ? 表面平均直徑有時也稱為幾何平均直徑，它的定義如下： ihiiihiin fdfdNd ??????1*11???2*3*iiiiS dfdfd 表面平均直徑常大于算術平均直徑，它與粒徑分布大小有關，故可用 ds/dn的比值判斷炭黑粒徑的分散程度，比值越小，粒徑分布越窄，反之則越寬。 2．炭黑的比表面積