【正文】 干法： SiCl4+4H2+2O2→SiO 2n H2O+4HCl 氣相法白炭黑 濕法： Na4SiO4+4H2SO4→2Na 2SO4+H4SiO4 干燥粉碎 SiO2n H20 沉淀法白炭黑 沉淀法白炭黑 ASTM分級標準（ m2/g） 級別 比表面積 級別 比表面積 級別 比表面積 A 190 C 136～ 160 E 71～ 105 B 160～ 190 D 106～ 135 F 70 輪胎工業(yè)常用 A、 B級產(chǎn)品 。比表面積為 BET比表面積。 三、白炭黑的性質(zhì) 白炭黑的粒徑 氣相法白炭黑粒徑 8～ 17nm，比表面積 ＞ 190m2/g 沉淀法白炭黑粒徑 17～ 28nm，比表面積 70～ 190m2/g 指白炭黑原生粒子平均直徑，一般用比表面積反映。 白炭黑的粒徑小，比表面積大是其對橡膠產(chǎn)生補強作用的主 要原因。 白炭黑的結(jié)構(gòu) 微觀結(jié)構(gòu) ：球形原生粒子。 氣相法白炭黑內(nèi)部結(jié)構(gòu)為排列緊密的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅酸； 沉淀法白炭黑的結(jié)構(gòu)為二維、三維結(jié)構(gòu)的硅酸。 一次結(jié)構(gòu) ：聚集體結(jié)構(gòu)（多個原生粒子聚集在一起） 二次結(jié)構(gòu) ：由聚集體通過氫鍵吸附在一起的附聚體。 微觀結(jié)構(gòu) 一次結(jié)構(gòu) 二次結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)度：白炭黑聚集體表面鏈枝狀結(jié)構(gòu)的發(fā)達程度，即鏈枝 間的空隙體積。 結(jié)構(gòu)度的測定方法： DBP吸油值法 氣相法白炭黑 DBP吸油值 ； 沉淀法白炭黑 DBP吸油值 。 白炭黑的結(jié)構(gòu)度均比較高，屬于高結(jié)構(gòu)。 表面基團 白炭黑表面基團模型圖 未形成氫鍵的隔離羥基 白炭黑表面 OH類型： 形成氫鍵的隔離羥基 形成氫鍵的相鄰羥基 與水形成氫鍵的相鄰羥基 雙羥基 氣相法白炭黑表面的羥基數(shù)量： /nm2 沉淀法白炭黑表面的羥基數(shù)量： /nm2 比表面積為 200m2/g的白炭黑表面羥基數(shù)量約 1021個 /g 白炭黑表面羥基數(shù)量對其 吸水性 、 分散性 產(chǎn)生重要影響。 羥基的化學反應(yīng)性：與醇羥基活性相當 脫水縮合反應(yīng)： 水解反應(yīng)： 與酰氯反應(yīng)： 白炭黑表面有很強的化學吸附活性。 吸附空氣中的水分（形成氫鍵） 吸附膠料中含氮的小分子化合物（形成氫鍵）如胺類助劑 導致制品 產(chǎn)生氣泡 ， 硫化速度變慢 。吸附適量的水，有利 于白炭黑的分散。 4．白炭黑表面的吸附作用 白炭黑的酸堿性 氣相法白炭黑一般呈酸性 沉淀法白炭黑呈酸性或呈堿性 ，一般 pH值在 5～ 8 。 堿性加快硫化速度，酸性使硫化速度變慢。 加熱減量和灼燒減量 加熱減量： 105℃ 加熱減量主要是水分（或有極少量的熔 點揮發(fā)物） ，標準加熱減量為 4～ 8% 灼燒減量： 900℃ 的條件下灼燒 2小時后質(zhì)量損失，反映白 炭黑中可分解物質(zhì)和揮發(fā)物的總量。 可溶性重金屬離子含量 可溶性 Fe： ≤250ppm 可溶性 Mn： ≤ 可溶性 Cu： ≤ 超標會加速橡膠老化 。 名稱：沉淀法白炭黑 成分：無定形二氧化硅 SiO2。 nH2O 說明：白色細粒。它是由硅酸鈉和硫酸之間反應(yīng)所得 比重： (說明值 ) 等級 性能項目 指標 C 外觀 同 認 可樣品 C SiO2含量 /% ≥87 M 灼燒減量 /% ≤11 M pH值 ～ M 表面積（ m2/g） 175177。 15 N 加熱減量（ 105℃ ） / % 4～ 7 M 在水中可溶鹽 /% ≤ N 可溶性 Fe /ppm ≤250 N 可溶性 Mn /ppm ≤ N 可溶性 Cu /ppm ≤ 標準配方膠料性能 ISO5794/2 M 500%定伸應(yīng)力（ 150℃ 15′ ） /ＭＰ a ~ M 扯斷強度（ 150℃ 15′ ） /ＭＰ a ≥ M 扯斷伸長率（ 150℃ 15′ ） /% ≥700 應(yīng)用環(huán)境試片 白炭黑（ B級）原材料標準 四、白炭黑對膠料工藝性能的影響 對混煉的影響 難吃料 ：無機親水材料，與橡膠濕潤性差； 堆積密度小，體積大，易飛揚。 難分散 ：無機親水材料，與橡膠相容性差； 粒子間形成氫鍵，吸附性強。 膠料需要分段（二段或三段）混煉 生熱大 ：受剪切時摩擦阻力大，氫鍵破壞能量釋放大 混煉過程中 需加強冷卻 能耗高 ：混煉膠粘度高，與形成氫鍵和強吸附性有關(guān) 混煉 設(shè)備動力系統(tǒng)要加強，轉(zhuǎn)子材料強度需提高 加料順序影響大 ：白炭黑、偶聯(lián)劑、 ZnO、 SA一段加，胺類 防老劑二段加，促進劑、硫化劑三段加性能好。 排膠溫度要求高 ： 155℃ ～ 160℃ 。 白炭黑補強硅橡膠混煉時結(jié)構(gòu)化效應(yīng)及結(jié)構(gòu)控制： 結(jié)構(gòu)化效應(yīng) ：隨混煉時間延長，膠料的硬度不斷變大的現(xiàn)象。 原因：白炭黑表面羥基與硅橡膠端羥基發(fā)生縮合反應(yīng)； 白炭黑表面羥基與硅橡膠硅氧鏈節(jié)形成氫鍵； 隨白炭黑分散，吸附橡膠的量增多。 預(yù)防措施：在混煉時加入結(jié)構(gòu)控制劑，如羥基硅油、硅二醇 對白炭黑改性，減少表面羥基數(shù)量。 混煉膠的黏度 ：單用白炭黑時黏度較炭黑膠料高；與偶聯(lián)劑 并用時與炭黑膠料相當，但在混煉初期黏度 上升很快。 對壓延和擠出的影響 壓延、擠出時生熱高，易焦燒，需加強冷卻； 半成品收縮小，表面比較光滑。 對硫化的影響 遲延硫化：本身顯酸性；吸附促進劑。加堿性物質(zhì)如 促進劑 D、 三乙醇胺 等可以減輕。 容易出現(xiàn)氣泡：脫吸附水（ 200℃ 以下）； 羥基縮合脫水 （ 200℃ 以上）； 分散性差，易團聚。 五、白炭黑對硫化膠性能的影響 白炭黑對硅橡膠的補強效果尤為突出，可使拉伸強度提 高 40倍，撕裂強度提高 20倍。 單用白炭黑，對橡膠補強效果差，遠不及炭黑，拉伸強 度、撕裂強度低，耐磨性差、生熱大。 與偶聯(lián)劑同時使用時，補強效果與高耐磨炭黑相當，拉 伸強度高，尤其是撕裂強度明顯高于炭黑膠料；伸長率大， 絕緣性好、 生熱低、滾動阻力小 。添加入輪胎后，可 降低輪胎 約 20%的滾動阻力 ，節(jié)油 5%7%，并提高濕牽引能力。但由 于其在膠料中分散性不好，導致硫化膠 耐磨性稍差。高分散白 炭黑可提高硫化膠耐磨性。 六、白炭黑補強機理 第九節(jié) 短纖維補強 短纖維種類 天然纖維 合成纖維 無機纖維 鋼纖維 絲纖維 麻纖維 椰子纖維 木漿纖維 絲聚酯纖維 維綸纖維 人造絲纖維 芳綸纖維 碳纖維 玻璃纖維 碳化硅纖維 鈦酸鉀纖維 石墨纖維 黃麻纖維 （一）短纖維的種類 一、短纖維的特點 （二）短纖維的長度 短纖維的長度及與其相應(yīng)的長徑比對橡膠復合材料的性能影響很大 橡膠工業(yè)用的短纖維一般指纖維斷面尺寸在 1到幾十微米間，長徑比在 250以下，通常在100~200間，長度在 35mm以下，通常為 3~5mm的各類纖維。 二、短纖維應(yīng)用于橡膠中的某些實際問題 （一）短纖維的表面處理 （ 1）短纖維表面進行處理； （ 2）橡膠本身進行改性； （ 3）添加相容劑（分散劑）； （ 4）對橡膠進行纖維接枝等。 （二）短纖維在橡膠中的取向 三．短纖維在橡膠制品中的應(yīng)用 1．膠管中應(yīng)用 2．膠帶中應(yīng)用 3．輪胎中應(yīng)用 4．短纖維補強技術(shù)在其它橡膠制品中的應(yīng)用 第十節(jié) 其他補強劑 插層法 溶膠 凝膠法 原位生成法 乳液接枝法 機械共混法 乳液附聚法 種子乳液聚合法 一、有機補強樹脂 石油樹脂、古馬隆樹脂、 RX80樹脂、苯乙烯 茚樹脂等 二、無機納米材料補強 第十一節(jié) 橡膠填充劑 一、填充劑的主要品種 填充劑 陶土 硬質(zhì)陶土 軟質(zhì)陶土 煅燒陶土 碳酸鈣 重質(zhì)碳酸鈣 輕質(zhì)碳酸鈣 活性碳酸鈣 納米碳酸鈣 高嶺土 普通高嶺土 改性高嶺土 云母粉 滑石粉 二、填充劑存在的問題 與橡膠的相容性差，使橡膠的力學性能下降較快； 在橡膠中分散性差； 容易吸潮，使膠料及制品出現(xiàn)氣泡； 比重比較大，使膠料的密度增大； 片層狀填充劑使膠料各項異性增大。 因此，無機填充劑粒徑應(yīng)盡可能小，表面需要活化改性，如偶聯(lián)劑處理、接枝、包覆等。