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炭黑與橡膠的結合會怎樣

2020-12-15 17:31:46
炭黑主要用於橡膠工業,作爲輪胎和其他橡膠製品的補強填充劑。填充炭黑後,基體材料被賦予強度、黑度或導電性等,主要影響因素是粒徑、結構和表面物理化學性能。主要起補強作用的硬質炭,粒徑爲11~30nm,以接觸法和爐法生產爲主。起填充作用的軟質炭,粒徑爲30~500nm,以氣爐法和熱裂解法生產爲主。在橡膠用炭黑中,炭黑的補強性能與其粒徑、結構和活性這三要素有關,其中活性就是炭黑表面物理化學性能的表現。橡膠用炭黑的消耗量佔炭黑總量的90%以上。
 
炭黑的第二用途是在塗料、油墨、塑料和造紙工業中作着色劑,色素炭黑每年的消耗量爲炭黑總量的5%。除此之外,炭黑也用於乾電池、電子元件、碳素製品和其他劇品中。橡膠配合劑沉澱水合二氧化硅是一種淺色橡膠製品的補強填充劑,由於它和傳統的橡膠用炭黑的用途一致,被形象的稱爲“白炭黑”。該種產品是用硅酸鈉與鹽酸或硫酸在一定條件下進行中和反應得到的無定形的白色粉末狀物質。
 
近年來,隨着研究的深入,人們發現,填料對橡膠的補強作用與混煉膠中發達的幹凝膠(炭黑凝膠)量有密切關係。橡膠中加入填料,將會以填料爲中心形成結合橡膠。人們已知,這種結構能夠對橡膠產生補強效果。因此,利用結合橡膠的熱脹離解性能研究填料的高溫熱穩定性,探索結合橡膠的內部結合力,對於深入硏究並預測橡膠製品的熱穩定性能有着十分深遠的意義。另外,動態熱機械分析法可以在程序控制的溫度下,對橡膠施加振動負荷,這可以在某種程度上模擬輪胎使用的實際過程,研究其補強性能的優劣。
  
  填料與橡膠間的相互作用有物理作用和化學作用兩類,包括從弱的范德瓦耳斯力到強的共價鍵作用。化學結合是炭黑表面特有的官能團與橡膠反應,或橡膠對形成大原子團的炭黑的包裏和耦合。結合膠是橡膠與炭黑的結合體,直接對結合膠進行研究能夠更加直觀地研究炭黑與橡膠的結合方式。
 
炭黑與橡膠的結合相
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