【正文】 加工性能好 ,吃粉快 ,改善生產(chǎn)及加工環(huán)境 ,提高煉膠效率； ? 3. 基于其優(yōu)異的加工性能 ,有可能實(shí)現(xiàn)高效低溫?zé)捘z ,從而推動(dòng)實(shí)現(xiàn)橡膠工業(yè)高效連續(xù) “ 流水生產(chǎn)線 ” 的開發(fā)； ? 4. 高扯斷強(qiáng)度、高扯斷伸長率 ,與金屬的高粘合強(qiáng)度； ? ,減少橡膠廢棄物。在 IIR , EPDM 等非極性橡膠中加入氯化炭黑后 ,可以提高硫化膠的物理性能 ,同時(shí)改善加工性能 例如：加入氯化炭黑后， EPDM 混煉膠呈現(xiàn)假塑性流體特征 ,并有延遲硫化的作用；硫化膠的物理性能和炭黑的分散性提高，氯化炭黑中氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最佳范圍為%~%；加入氯化炭黑還可提高膠料與簾線的粘合強(qiáng)度。改性炭黑對(duì)橡膠的硬度和撕裂強(qiáng)度有一定的改善作用 。炭黑受熱會(huì)產(chǎn)生許多具有不配對(duì)電子的原子或原子團(tuán) ,因此對(duì)炭黑實(shí)施氯化改性是可行的。炭黑表面引入氯后 ,可改善非極性橡膠的加工性能 ,同時(shí)制品的阻燃性能也可得到改善。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧等離子體改變了炭黑表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)，氧等離子體改性炭黑的表面含有 C=O 或 OCO 和 OC=O 官能團(tuán)，提高了炭黑表面的氧官能團(tuán)的含量 . ：由于炭黑氧化后 ,在粒子表面出現(xiàn)許多小孔 , 它們的直徑小于 ,使橡膠大分子無法進(jìn)出 ,減小了橡膠與炭黑粒子之間的接觸面積 ,反而降低了膠料的物理性能。 炭黑增強(qiáng)彈性體材料的性能在很大程度上取決于聚合物基體和炭黑之間界面的結(jié)合程度。適量的不飽和羥基脂肪酸可以改善炭黑在EPDM 橡膠中的分散。 ? 不飽和羥基脂肪酸原位改性碳黑在 EPDM 硫化膠中的應(yīng)用 , 結(jié)果表明 : EPDM 混煉膠的結(jié)合橡膠含量隨著不飽和羥基脂肪酸的加入出現(xiàn)一個(gè)峰值 ,表觀交聯(lián)密度略有下降 。 ? 通過熱引發(fā)能使不飽和羥基有機(jī)脂肪酸與炭黑表面的基團(tuán)反應(yīng)，由于脂肪酸鏈和炭黑表面的化學(xué)反應(yīng)，改性炭黑的表面積被部分覆蓋，而且改性炭黑表面的含氧量也有所增加。 ? 采用單體接枝改性法制備炭黑填充型 NR復(fù)合材料 。結(jié)果表明： GMA 起連接炭黑與橡膠的作用 ,對(duì)膠料的硫化特性影響顯著 ,提高了硫化膠的物理性能、粘合性能和常溫 (30～ 60 ℃ )下的減震阻尼性能 。表明添加改性碳黑有利于提高尼龍 66浸膠簾線與NR粘合。 ? 采用馬來酸酐改性炭黑改善尼龍 66 簾線與 NR粘合的研究：采用丙烯酸丁酯改性炭黑來改善尼龍簾線與 NR 的粘合 。因此近年來 ,人們對(duì)炭黑改性進(jìn)行了廣泛研究。 目前，增強(qiáng)聚合物簾線與橡膠粘合的研究主要集中在聚合物纖維（簾線）的表面改性、浸膠體系的改進(jìn)及粘合增進(jìn)劑的添加等。國內(nèi)斜交胎尤其是載重斜交胎的損壞，主要是爆破和肩部脫空。 樹脂方面：炭黑是由大量原生粒子聚集而成的 ,表面積大且含有大量極性基團(tuán) ,在涂料、樹脂體系中存在著難分散、易絮凝等缺點(diǎn)。然而 ,目前商業(yè)炭黑還存在著一些問題 ,如 :還有待進(jìn)一步降低其滾動(dòng)阻力、提高其抗?jié)窕缘取? （ 4）回縮后狀態(tài) 碳黑改性 橡膠方面：自從第一次世界大戰(zhàn)期間作為橡膠補(bǔ)強(qiáng)填料以來 ,炭黑一直廣泛應(yīng)用于世界橡膠工業(yè)。在適宜的情況（如膨脹）下，經(jīng)過長時(shí)間，由于橡膠鏈的熱運(yùn)動(dòng)，吸附與解吸附的動(dòng)態(tài)平衡，粒子間分子鏈長度的重新分布，膠料又恢復(fù)至接近原始狀態(tài)。滯后損失會(huì)消耗一部分外力功，化為熱量，使橡膠不受破壞，為補(bǔ)強(qiáng)的第三個(gè)因素。 （ 2）中等拉伸狀態(tài) ? 當(dāng)伸長再增大，鏈再滑動(dòng)，使橡膠鏈高度取向，承擔(dān)大的應(yīng)力，有高的模量，為補(bǔ)強(qiáng)的第二個(gè)重要因素。 （ 1）原始狀態(tài) ? 當(dāng)伸長時(shí)，這條最短的鏈不是斷裂而是沿炭黑表面滑動(dòng)，原始狀態(tài)吸附的長度用點(diǎn)標(biāo)出，可看出滑移的長度。這時(shí)應(yīng)力由多數(shù)伸直的鏈承擔(dān)，起應(yīng)力均勻作用，緩解應(yīng)力集中為補(bǔ)強(qiáng)的第一個(gè)重要因素。 ? （ 1）表示膠料原始狀態(tài)，長短不等的橡膠分子鏈被吸附在炭黑粒子表面上。吸附的橡膠鏈段在應(yīng)力作用下會(huì)滑動(dòng)伸長。炭黑粒子表面的活性不均一，有少量強(qiáng)的活性點(diǎn)以及一系列的能量不同的吸附點(diǎn)。 圖 322 炭黑填充的硫化膠的非均質(zhì)模型 A相 — 進(jìn)行微布朗運(yùn)動(dòng)的橡膠分子鏈； B相 — 交聯(lián)團(tuán)相； C相 — 被填料束縛的橡膠相 （五）橡膠大分子鏈滑動(dòng)學(xué)說 這是比較新和比較全面的炭黑補(bǔ)強(qiáng)理論。提出了填充炭黑橡膠的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖，見圖 322。這個(gè)雙殼的界面層內(nèi)中的結(jié)合能必定從里向外連續(xù)下降，即炭黑表面對(duì)大分子運(yùn)動(dòng)性的束縛不斷下降，最后到橡膠分子不受束縛的自由狀態(tài)。這兩層構(gòu)成了炭黑表面上的雙殼層。 （ 四）殼層模型理論 核磁共振研究已證實(shí)，在炭黑表面有一層由兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)橡膠大分子構(gòu)成的吸附層。 當(dāng)伸長太大時(shí) ， 碳黑粒子也會(huì)移動(dòng) ， 這種移動(dòng)使應(yīng)力松弛起著緩和應(yīng)力的作用 。 ? 無碳黑存在時(shí) ， 橡膠分子鏈斷裂后 ， 它的應(yīng)力由相臨的鏈負(fù)擔(dān) ， 容易相繼斷裂 。 當(dāng)硫化膠在中或高伸長時(shí) ， 由于橡膠分子鏈伸長到接近它們?cè)谔己诹Ｗ又g的最大長度（ 圖中 a鏈 所示 ） ， 因而獲得高模數(shù) 。 ? 強(qiáng)鍵直接影響硫化膠的抗張強(qiáng)度、抗撕裂和耐磨耗能力，強(qiáng)鍵數(shù)目越多補(bǔ)強(qiáng)作用越大。認(rèn)為， ? 炭黑與橡膠分子的結(jié)合，是由各種能量不同的鍵結(jié)合的結(jié)果，有比較弱的吸附的物理鍵，也有少數(shù)強(qiáng)的化學(xué)鍵。從這個(gè)角度出發(fā)，可以對(duì)碳黑進(jìn)行活性處理，如硬脂酸活化處理，以改變濕潤能力。而橡膠與碳黑結(jié)合強(qiáng)時(shí)，沒有 “ 空隙現(xiàn)象 ” ，說明有較高的補(bǔ)強(qiáng)效果。 如果橡膠與碳黑吸附結(jié)合比較弱，橡膠拉伸時(shí)產(chǎn)生“ 空隙現(xiàn)象 ” ，如圖所示。 這種補(bǔ)強(qiáng)作用稱為 “ 容積放大效應(yīng) ” 。 （一）容積效應(yīng) （二）弱鍵和強(qiáng)鍵學(xué)說 （三） Bueche炭黑粒子間橡膠鏈的有限伸長學(xué)說 （四）殼層模型理論 （五）橡膠大分子鏈滑動(dòng)學(xué)說 （一）容積效應(yīng) 實(shí)驗(yàn)證明，在應(yīng)力作用下，碳黑分散在膠料中，由于碳黑的作用，碳黑膠中橡膠相的變形比單純橡膠的變形大。隨著時(shí)間進(jìn)展，橡膠補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理也在不斷地深化和完善。 二．炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 近半個(gè)世紀(jì)以來，人們對(duì)炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理曾進(jìn)行了廣泛的探討。因?yàn)樘亢诘奈绞莿?dòng)態(tài)的，在恢復(fù)條件下，橡膠大分子會(huì)在炭黑表面重新分布，斷的分子鏈可被新鏈代替。 1．填充的影響 2．填料品種對(duì)應(yīng)力軟化效應(yīng)的影響 3．炭黑品種對(duì)應(yīng)力軟化效應(yīng)的影響 總的趨勢(shì)是補(bǔ)強(qiáng)性高的炭黑應(yīng)力軟化效應(yīng)比較高，反之亦然。 %1 00121 ????WWWW （二）應(yīng)力軟化效應(yīng)的影響因素 應(yīng)力軟化效應(yīng)代表一種粘性的損耗因素，所以凡是影響粘彈行為的因素對(duì)它均有影響。 應(yīng)力軟化效應(yīng)示意圖 應(yīng)力軟化效應(yīng)用拉伸至給定應(yīng)變所造成的應(yīng)變能下降百分率 ΔW表示。隨次數(shù)增加，下降減少，大約 4~5次后達(dá)到平衡。若將第二次拉伸應(yīng)力去掉，恢復(fù)。第二次拉伸至同樣的 λ1時(shí)所需應(yīng)力比第一次低，如圖 318所示，第二次拉伸的應(yīng)力 應(yīng)變曲線在第一次的下面。因應(yīng)力軟化效應(yīng)能夠比較形象地說明大分子滑動(dòng)補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，因此將兩者結(jié)合一起討論。 ６炭黑對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 炭黑補(bǔ)強(qiáng)作用使橡膠的力學(xué)性能提高，同時(shí)也使橡膠在粘彈變形中由粘性作用而產(chǎn)生的損耗因素提高。炭黑用量增大，降低電阻率。 四．炭黑的性質(zhì)對(duì)硫化膠導(dǎo)電性的影響 炭黑填充膠會(huì)使膠料電阻率下降，其炭黑膠料的電性能受炭黑結(jié)構(gòu)影響最明顯，其次受炭黑的比表面積、炭黑表面粗糙度、表面含氧基團(tuán)濃度的影響。比表面積接近，結(jié)構(gòu)高的 E39。 （二）炭黑性質(zhì)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響 炭黑的比表面積大，硫化膠的 E39。另外，這種作用可以增加材料的韌性，提高抵抗外力破壞的能力，增加輪胎對(duì)路面的抓著力。 2．填充炭黑和振幅對(duì) G和 tgδ的影響 炭黑的加入使膠料的 G“和 tgδ增大也就會(huì)使膠料生熱增高，阻尼性提高。0 G39。0 表示低振幅模量， G39。受振幅的影響，隨振幅增大而減弱，到大約 10%時(shí)趨于平穩(wěn)。高于純膠的，且隨炭黑填充量增加而提高。 1．填充炭黑和振幅對(duì) G39。炭黑的比表面積大、活性高、結(jié)構(gòu)高均使 G39。 （一）填充炭黑和振幅對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響 橡膠的動(dòng)態(tài)模量受炭黑的影響，加入炭黑使 G39。橡膠制品動(dòng)態(tài)條件下使用的特點(diǎn)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(zhì)。 2．炭黑粒子表面化學(xué)基團(tuán)的影響 炭黑表面的含氧基團(tuán)對(duì)通用不飽和橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用影響不大，而對(duì)象 IIR這類近于飽和的彈性體來說，含氧官能團(tuán)對(duì)炭黑的補(bǔ)強(qiáng)作用非常重要，含氧