【文章內(nèi)容簡介】 揮發(fā)分含量過高時（如槽法炭黑）會遲延硫化 。水分 (water content)： 105℃ 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渣。炭黑的灰分一般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（變價金屬離子及其鹽分）時會 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)估計主要在層面的邊緣。炭黑的表面基團(tuán) (surface active group)（（ 1）自由基）自由基（（ 2）炭黑表面的氫）炭黑表面的氫（（ 3）炭黑表面的含氧基團(tuán)）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。含氧基團(tuán)有羥基、羧基、酯基及醌基。 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)的主要因素。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，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)檢項目之一，是一項重要指標(biāo)，應(yīng)引起重視。但人們只重視炭黑入庫時粉狀物含量的測試，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（有的標(biāo)準(zhǔn)還做扯斷強(qiáng)度、伸長率試驗）。 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 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。5N CTAB法比表面 積 m2/g 96177。6M 壓縮 后 試樣 DBP吸油 值 （ 24M4） ml/100g 96177。5N 加 熱 減量（ 1050C）（大容量） *% ≤1N 加 熱 減量（ 1050C）（袋裝） *% ≤N 灰分（ %） ≤() *N 篩 余物（ 45um） % ≤N 傾 注密度（ g/l） 350177。30M 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（ 1450C30ˊ ） ＋ 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)合結(jié)合橡膠橡膠 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．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活性的影響炭黑表面粗糙度的影響、炭黑表面粗糙度的影響炭黑用量的影響、炭黑用量的影響5．混煉（薄通次數(shù)、溫度）的影響．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．橡膠性質(zhì)（膠種、分子量）的影響7．陳化（時間、溫度）的影響．陳化（時間、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包容橡膠橡膠 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）包容膠量的計算經(jīng)驗公式： 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)：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，薄擦膠時使用硬質(zhì)炭黑，炭黑的用量不要太多。四、四、 炭黑性質(zhì)對壓出（ extruding）的影響五、炭黑性質(zhì)對硫化（ cu