【文章內(nèi)容簡介】 05℃ 下加熱減量即為水分含量。 炭黑的水分含量與周圍環(huán)境的溫度，濕度有關(guān)，與炭黑 的比表面積，孔隙度，氧含量等有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下氧含量 高的炭黑其水分含量亦高。應(yīng)用水分含量過大的炭黑， 混煉 時(shí)間長（剪切力降低）擠出易起海綿，硫化膠會產(chǎn)生氣泡 。 灰分 (ash)： 炭黑的灰分主要來源于 原料 所含的灰分、 設(shè)備銹蝕 ， 急冷水 所含的鹽分和其它固體殘?jiān)?。炭黑的灰分一?不會引起硫化膠性能的改變 ， 但 灰分中若含 Cu,Mn,Fe及其化合物（變價(jià)金屬離子及其鹽分）時(shí)會 影響 硫化膠的 耐老化性能 。 550℃ 下灼燒。 炭黑表面上有自由基、氫、羥基、羧基、內(nèi)酯基、醌基，見下圖。這些基團(tuán)估計(jì)主要在層面的邊緣。 炭黑的表面基團(tuán) (surface active group) （ 1）自由基 （ 2）炭黑表面的氫 （ 3）炭黑表面的含氧基團(tuán) 含氧基團(tuán)有羥基、羧基、酯基及醌基。 H 2 O O HCOO HOCOCOO H O H酸性 弱酸性 水解后呈酸性 表征炭黑的表面活性 炭黑的表面活性是炭黑對橡膠補(bǔ)強(qiáng)的第二要素。 surface activity 四、炭黑的酸堿性 炭黑本身顯弱酸性，但由于生產(chǎn)方法（冷卻方法） 不同，使炭黑的弱酸性發(fā)生改變。 槽法炭黑由于表面含氧基團(tuán)多，采用自然冷卻，顯 酸性， pH值 ～ 。 爐法炭黑含氧基團(tuán)少，由于采用水冷，帶入堿性物 質(zhì)使炭黑顯弱堿性， pH值 7～ 10 。 炭黑酸堿性 對膠料硫化速度 有重要影響，酸性炭黑 硫化速度偏慢，堿性炭黑硫化速度較快。 五、炭黑的光學(xué)性質(zhì) —— 著色強(qiáng)度 炭黑的光學(xué)性質(zhì)用 著色強(qiáng)度 反映，用黑度、黑度計(jì)值、著色強(qiáng)度和色相等表示。炭黑的著色強(qiáng)度是炭黑 粒徑，結(jié)構(gòu)性，表面化學(xué)性質(zhì)，炭黑粒子的分布 及 在膠料中的分散性能 的綜合反映。試驗(yàn)證明： 炭黑粒徑 增 大 ， 結(jié)構(gòu) 提 高 ，著色強(qiáng)度下降 ；粒子表面 氫原子含量增多 或 羧基含量較高時(shí)，著色強(qiáng)度明顯 增加 ；炭黑的 分散性好 ， 著色強(qiáng)度高 。 著色強(qiáng)度試驗(yàn)是與標(biāo)準(zhǔn)炭黑（ IBR3） 比較吸光值 （黑度）。炭黑（輪胎生產(chǎn)常用 CB）的著色強(qiáng)度一般在 110～130%。 六、炭黑的密度 炭黑密度 真密度 視密度（傾注密度） X射線衍射法： ~ g/cm3 氦置換法： ～ g/cm3 混煉法 ： ~ g/cm3 粉狀： ~ g/cm3 造粒： ~ g/cm3 粒徑小、結(jié)構(gòu)高的炭黑傾注密度小。 炭黑粉狀物含量是細(xì)檢項(xiàng)目之一，是一項(xiàng)重要指標(biāo)，應(yīng)引起重視。但人們只重視炭黑入庫時(shí)粉狀物含量的測試，卻往往忽視炭黑在輸送稱量投料過程中粉狀物含量的變化。 炭黑粉末物含量過高，不僅會造成“飛揚(yáng)” 污染環(huán)境 ，且易在輸送，稱量，投料過程中 堵塞管道 ，料斗起拱，稱量不準(zhǔn)，更重要的是微細(xì)粉末不是在剪切作用下，被橡膠包容均勻分散，而是形成許多“碳黑色”致使分散不均，性能下降。 七、炭黑粉狀物含量 炭黑中的篩余物是指不能一定孔徑篩網(wǎng)的硬粒雜質(zhì)（ ）原用 150um篩相當(dāng)于 100目，ASTM標(biāo)準(zhǔn)用 45um篩，相當(dāng)于 330～ 360目）不能通過 150um篩的篩余物的 70～ 80%通常是呈片狀，球狀和碎石油焦?fàn)畹慕沽?，?xí)慣稱為“硬碳”。 篩余物含量過大 ，會 降低 硫化膠的 拉伸強(qiáng)度 ，并導(dǎo)致 擠出 半成品 表面不光滑 ，用 45um篩余物一般控制在 ≤%。 八、篩余物含量 按美國 ASTM標(biāo)準(zhǔn)，一般還須作 300%定伸應(yīng)力試驗(yàn) （有的標(biāo)準(zhǔn)還做扯斷強(qiáng)度、伸長率試驗(yàn)）。 鑒定炭黑用的膠料配方一般采用 NR的基本配方： SMR SA ZnO NS S CB 50 硫化條件 145℃ 30ˊ。 九、 300%定伸應(yīng)力 炭黑原材料標(biāo)準(zhǔn) 名稱： N375 說明：由油爐法工藝制得 成分：炭黑 比重： (說明值 ) 等級 項(xiàng)目性能 指標(biāo) C 吸碘值（ mg/g） 90177。 5177。 3* C DBP吸油值（ ml/100g） 114177。 5177。 * M 著色強(qiáng)度 % IRB3* 115177。 5 N CTAB法比表面積 m2/g 96177。 6 M 壓縮后試樣 DBP吸油值（ 24M4） ml/100g 96177。 5 N 加熱減量（ 1050C）（大容量） *% ≤1 N 加熱減量（ 1050C）（袋裝） *% ≤ N 灰分（ %） ≤() * N 篩余物（ 45um） % ≤ N 傾注密度（ g/l） 350177。 30 M 粉狀物（大容量） *% ≤7(10) * M 粉狀物（袋裝） *% ≤15(15) * 標(biāo)準(zhǔn)膠料性能 ASTM D3192（ NR） 300%定伸應(yīng)力（ 1450C 30ˊ ） ＋ 177。 * 第四節(jié) 炭黑的結(jié)合橡膠及包容膠 結(jié)合橡膠的生成被認(rèn)為是炭黑對橡膠補(bǔ)強(qiáng)的主要原因 。 一、結(jié)合橡膠（ bond rubber） （一）結(jié)合橡膠的概念 結(jié)合橡膠 也稱為炭黑凝膠（ bound rubber），是指炭黑混煉膠中不能被它的良溶劑溶解的那部分橡膠。 生膠 炭黑 結(jié)合橡膠 自由橡膠 對強(qiáng)度貢獻(xiàn)大 對彈性、伸長率貢獻(xiàn)大 （二）結(jié)合膠的生成原因 結(jié)合橡膠來源 化學(xué)吸附： 橡膠分子鏈與炭黑的表面基團(tuán)化學(xué)結(jié)合 物理吸附：大于溶解力的物理吸附 （三）影響結(jié)合橡膠的因素 1．炭黑比表面積（或粒徑、結(jié)構(gòu)度）的影響 2. 炭黑表面活性的影響 炭黑表面粗糙度的影響 炭黑用量的影響 5．混煉（薄通次數(shù)、溫度）的影響 6．橡膠性質(zhì)（膠種、分子量）的影響 7．陳化（時(shí)間、溫度）的影響 二、包容橡膠（ occluded rubber） DBP吸油值越高，即聚集體結(jié)構(gòu)度越高，包容膠越多，最大填充量越小。 （一）包容橡膠的概念 包容橡膠 又稱吸留橡膠，是指在炭黑聚集體鏈枝狀結(jié)構(gòu)中屏蔽（包藏）的那部分橡膠。包容膠的形成 影響炭黑在橡膠中的添加量 。 （二）包容膠量的計(jì)算 經(jīng)驗(yàn)公式： φ ′= φ (1+)/ φ ′ — 膠料中炭黑加包容膠的體積分?jǐn)?shù) φ —— 膠料中炭黑的體積分?jǐn)?shù) 包容膠的體積分?jǐn)?shù)： V =φ ′ — φ 炭黑最大填充系數(shù)： D B P+11=最大?第五節(jié) 炭黑對橡膠加工性能的影響 一、炭黑性質(zhì)對混煉（ mixing）的影響 1．炭黑性質(zhì)對混煉 吃料及分散 的影響 炭黑的 粒徑小，結(jié)構(gòu)高，用量大 吃料慢 炭黑的 粒徑小，結(jié)構(gòu)低，用量大 分散差 2．炭黑性質(zhì)對 混煉膠粘度 的影響 炭黑粒子小、結(jié)構(gòu)度高、用量大、表面活性高，粘度高。 3．炭黑性質(zhì)對 混煉生熱及能耗 的影響 炭黑粒子小、結(jié)構(gòu)度高、用量大、表面活性高，生熱高。 炭黑粒子小、結(jié)構(gòu)度高、用量大，混煉能耗大。 在吃炭黑過程中，膠料的包輥性下降；炭黑被吃進(jìn)去以 后，可以改善包輥性。 4. 炭黑對膠料包輥性的影響 影響因素 生膠性質(zhì) 格林強(qiáng)度 高 斷裂拉伸比 大 最大松弛時(shí)間 長 輥筒溫度 Tg以上幾十度范圍內(nèi)包輥性好 剪切速率 提高，改善包輥性 包輥性好 二、炭黑對膠料自粘性（ autohension）影響 高補(bǔ)強(qiáng)性炭黑能提高混煉膠的格林強(qiáng)度，因而能提高自粘性。炭黑粒徑小，表面活性大，結(jié)構(gòu)度高，膠料的自粘性好。 隨炭黑用量增大，膠料的自粘性先增大后下降。 影響因素 分子鏈的活動能力：擴(kuò)散和滲透 斷鏈后自由基活性：接觸時(shí)再交聯(lián) 生膠格林強(qiáng)度：剝離力 三、炭黑性質(zhì)對壓延（ calendering）的影響 一般來說，炭黑的 結(jié)構(gòu)性高 ，混煉膠的 壓出工藝性能較 好，口型膨脹率小，半成品表面光滑，壓出速度快 。 炭黑用量的影響也很重要， 用量越多，膨脹率越小 。 炭黑的 粒徑小，結(jié)構(gòu)度高，壓延收縮率小 ，半成品表面光滑。壓型膠料，炭黑用量要大；厚擦膠使用軟質(zhì)炭黑，薄擦膠時(shí)使用硬質(zhì)炭黑，炭黑的用量不要太多。 四、 炭黑性質(zhì)對壓出（ extruding）的影響 五、炭黑性質(zhì)對硫化（ curing）的影響 酸堿性（ pH值） 的影響 pH值 低，遲延硫化 ； pH值 高，膠料易焦燒，硫化速度快 。 炭黑表面含