天然橡胶／顺丁橡胶并用比及炭黑分布对硫化胶性能的影响

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改性炭黑对天然橡胶和丁苯橡胶粘弹特性的影响

黑的硫化胶大不相同。Ｐｙｅ、ｅａｉａｎＭｄｌａ和Ｗａｇｎ
表１使炭黑改性的成分
已就这一课题发表了具有重大影响的论文和非常精辟的评述。采用多种有机化合物对炭黑表面进行化学改性，向来是许多科研人员调整填料一填料相互作用及填料一聚合物相互作用的选择。在大多数情况下，这些化学品价格昂贵且有毒性，而改性的过程又太复杂，其大规模商业化应用的前使景大打折扣。在本研究中，用含有长链脂肪酸使混合物的双向产品工艺（Ｐ，Ｐ）对炭黑表面进行了改性。业已观察到，助一项利用实验室用廉价借材料的简单技术，能够让柔性长链脂肪酸基团附着在橡胶用补强型炭黑（３）面上。研究中Ｎ３０表还发现，现硫化胶性能改善的关键，实取决于附着
Ｇｏｒｊｏｐ公司ｄｅＳａｓ
６
７
硬脂酸
ＮｏＢＳ
拜耳（印度）司公Ｊｉａｎ化学品公司
ＥＭｅｃ．ｒｋ公司
的脂肪酸链能否很好地受到基质聚合物链的支
撑。由于上述这几方面的因素，在含不同宏观和微观结构的聚合物体系中研究胶料及硫化胶的动态性能就显得相当有意义。
本研究使用的材料列于表２。胶料混炼用
ＢａｅｄｒＰ００３型塑性记录仪进行，仪器ｒｂｎｅＬ２０ — 该

橡胶和炭黑种类对硫化胶导热性能的影响

OSID开放科学标识码 (扫码与作者交流)
在轮胎行驶过程中，若产生的热量不能及时散出，会引起或加速轮胎的老化，由于局部温度过高会导致脱层甚至爆胎。据报道，轮胎带束层边缘温度升高10 ℃，轮胎使用寿命将缩短 60%～70%[1]，因此导热性能是橡胶材料重要的研究方向之一，对于橡胶产品的配方和工艺设计以及工程应用具有重要的指导意义。目前，不同胶种、填料、环境温度下胶料的导热情况没有系统、明确的参考数据。
本工作全面测试不同胶种、炭黑配方胶料的热扩散系数和比热容，考察不同测试方法对硫化胶比热容的影响，并建立调制差示扫描量热法（MDSC法）测定硫化胶比热容的方法，解决了由于成分挥发导致的出峰现象，得到准确的比热容数据，并系统分析导热性能相对优良的橡胶和炭黑种类，进而为轮胎配方设计、加工、行驶模拟研究提供参考。
作者简介：陈晓杰（1988—），女，山东昌邑人，思通检测技术有限公司工程师，硕士，主要从事高分子材料导热性能及动态性能的分析与研究工作。
E-mail：chenxj@stonelab. com. cn
1 实验 1. 1 主要原材料
天然橡胶（NR），SCR20，广州力大橡胶原料销售服务有限公司提供；溶聚丁苯橡胶（SSBR），牌号 2564S，中国石化齐鲁石化分公司产品；乳聚丁苯橡胶（ESBR），牌号 1502，中国石油独山子石化公司产品；顺丁橡胶（BR），牌号9000，中国石化北京燕山分公司产品。 1. 2 试验配方

炭黑的性能对橡胶的性能的影响

炭黑的性能对橡胶的性能的影响炭黑的化学活性与橡胶性能的关系炭黑的化学活性对补强性能具有重要作用。

实验证明，化学活性大的炭黑，其补强作用大；而化学活性低的炭黑（如石墨化炭黑），其补强作用就非常之小。

这是因为，化学活性大的炭黑，表面上的活性点多，在炼胶与硫化过程中与橡胶分子反应形成的网状结构（结合橡胶）数量多。

而这种炭黑与橡胶形成的网状结构，赋予硫化胶以强度。

因此，炭黑的化学活性是构成补强性能的最基本因素，称为影响炭黑补强性能的第一因素（或强度因素）。

炭黑的化学活性越大，混炼时生成的结合橡胶数量越多，从而使胶料的门尼粘度提高，压出时口型膨胀率和半成品收缩率加大，压出速度减慢。

而硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性等越高。

经研究，在炭黑表面的活性点中，含氧官能团对不饱和橡胶的补强作用极微，这也是近代发展炉法炭黑而较少采用槽法炭黑的原因之一。

但含氧官能团对饱和度高的橡胶（如丁基橡胶）的补强功能则有较大作用。

炭黑的粒径与橡胶性能的关系既然炭黑的活性点存在于炭黑的表面上，因此炭黑粒子越小，比表而积就越大，相同质量炭黑的活性点也越多，这就能更好地发挥炭黑对橡胶的化学结合和物理吸附作用，从而提高了补强效应。

所以，炭黑的粒径是影响炭黑补强性能的第二个因素，即广度因素。

炭黑的粒径越小，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、耐磨性、硬度越高，耐屈挠龟裂性越好，回弹性和扯断伸长率减小。

但粒径过小，会因粒子间聚凝力大，易结团，而导致混炼时分散困难，并使可塑性下降，压出性能降低。

炭黑的结构性与橡胶性能的关系炭黑的结构性是影响炭黑补强性能的第三因素，即形状因素。

这是因为，结构性高的炭黑，其聚熔体形态复杂，枝权多，内部空隙大，当与橡胶混合后，形成的吸留橡胶（或称包容橡胶）多。

由于炭黑聚熔体能阻碍被吸留的橡胶分子链变形，因而对硫化胶的定伸应力、硬度等性能的提高有显著作用，从而体现了补强功能。

同时，吸留橡胶的形成，对提高炭黑在混炼时的分散性以及改善压出操作性能等方面也起着显著的作用，即使压出口型膨胀率和半成品收缩率减小，半成品挺性大，且表面光滑。

炭黑增强天然橡胶的原理

图 3. 炭黑填充的硫化胶的非均质模型 A 相—进行微布朗运动的橡胶分子链；B 相—交联团相； C 相—被填料束缚的橡胶相对壳层补强作用的解释是双壳层起骨架作用。提出了填充炭黑橡胶的不均质结构示意图，见图 3。图中 A 相为自由大分子，B 相为交联结构，C 相为双壳层，该理论认为 C 相起着骨架作用联结 A 相和 B 相，构成一个橡胶大分子与填料整体网络，改变了硫化胶的结构，因而提高了硫化胶的物理机械性能。橡胶大分子链滑动学说
二、影响炭黑对天然橡胶的补强的因素主要有： (1)炭黑的结构度结构度是指炭黑在生成过程中，炭黑微粒间以化学键熔聚连结成三维不规则链枝的聚集体，称一次结构，也称永久结构；一次结构间以物理力形成疏松缔合物称二次结构，也称暂时结构。炭黑结构度对定伸强度影响最为突出。在相同粒径下，结构度越高，定伸强度越大。此外，提高炭黑结构度可降低伸长率，提高抗张强度和硬度，特别是可提高耐磨耗性。炭黑结构度对硫化胶动态性能也有影响。 (2)炭黑的粒径炭黑粒子愈小，它与橡胶分子的接触面愈大，补强作用也愈明显，但混炼时难于分散，胶料生热也大。然而，由于能形成均匀、致密的橡胶—炭黑空间网络，所以小粒径炭黑能赋予硫化橡胶较高的强伸性与耐磨耗等性能。大粒径(50nm 以上)炭黑经超声波分散后，炭黑基本上以单个粒子的形式出现，因此大粒径炭黑比较容易被分散到橡胶中去，但是单位重量炭黑所形成的炭黑—橡
炭黑的种类、用量、粒径和结构对橡胶补强效果的影响因素
图 1.
由图可见，炭黑用量有一个峰值。炭黑补强胶料的扫描电镜照片显示，在峰值之前，炭黑大部分是以单个粒子分散于橡胶中；在峰值之后，炭黑部分以团粒形式分散于橡胶中，妨碍了其补强作用的发挥。理论上只要一条橡胶分子链有一个点同炭黑结合，则整个分子链就成为凝胶，这种凝胶是疏松的。当炭黑的填充量大时，一条橡胶分子链可能被吸附于几个炭黑粒子上，形成结实的凝胶。

炭黑N330用量对天然橡胶阻尼性能的影响

橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY115第71卷第2期Vol.71 No.22024年2月F e b .2024炭黑N330用量对天然橡胶阻尼性能的影响谭博文1，刘超奇2，许仕强1，王德月1，吴明生1*（1.青岛科技大学高分子科学与工程学院/橡塑材料与工程教育部重点实验室，山东青岛　266042；2.浙江天铁实业股份有限公司，浙江台州　317299）摘要：研究炭黑N330用量对天然橡胶（NR ）阻尼性能的影响。

结果表明：随着炭黑用量的增大，NR 混炼胶的F L ，F max 和F max －F L 增大，t 90缩短；NR 硫化胶的邵尔A 型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度增大，拉断伸长率和回弹值减小；NR 硫化胶低温下的损耗因子（tan δ）峰值减小，高温下的tan δ呈增大趋势。

随着温度的升高，NR 硫化胶的tan δ减小，且炭黑N330用量大的NR 硫化胶的tan δ减小速率大于炭黑N330用量小的NR 硫化胶，表明高温下炭黑N330用量大的NR 硫化胶的阻尼性能对温度变化更敏感。

随着炭黑N330用量的增大，NR 硫化胶的静刚度和动/静刚度比都增大，表明炭黑N330用量增大对NR 硫化胶的阻尼性能有提升作用。

关键词：天然橡胶；炭黑N330；阻尼性能；损耗因子；动/静刚度比中图分类号：TQ332.6；TQ330.38＋1 文章编号：1000-890X （2024）02-0115-06文献标志码：A DOI ：10.12136/j.issn.1000-890X.2024.02.0115天然橡胶（NR ）具有优良的物理性能，被广泛应用于各类减振制品中。

但是由于NR 分子链柔顺性较好，且属于非极性橡胶，分子链间作用力较小，其阻尼性能较差，因此需添加填料或与其他胶种并用以改善其阻尼性能[1-5]。

赵雅婷等[6]将乙烯丙烯酸共聚物（EAA ）与NR 并用并加入芳烃石油树脂（C 9树脂）得到的复合材料等效阻尼比较大。

硫化过程对天然橡胶胶料多重网络结构的影响

４２２芳烃油００，
变量，黄硫
６促进剂ＮＯＳ１２炭黑，Ｂ．，
震荡角度为士１，。温度为１５℃ 。４
１５２动态力学性能．．
变量。
采用橡胶加工分析仪测试动态力学性能，度温６０℃ ，应变范围０２～９，．８８／频率９６１Ｈｚ。
１５３压缩疲劳生热．．采用压缩生热试验机按ＧＢＴ１８ — １９／６７９３
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１７Ｏ４５０３８）作者简介：玮（９５）女，林四平人，岛科技大学在黎１８一，吉青读硕士研究生，从事橡胶填充和硫化方面的研究。主要＊通信联系人
中图分类号：３２１；３．８／ＴＱ３．２ＴＱ３０３１５文献标志码：Ａ文章编号：００８ｏ２１）９０２—５１０—９ｘ（ｏ２ｏ—５８０
填充天然橡胶（）化胶具有多重网络，ＮＲ硫包
１３主要设备和仪器．１Ｏｍｍ×３０ｍｍ两辊开炼机，海机械６２上
当应变约为１０时，料中炭黑一黑网络０胶炭
值与最小值的差值（Ｇ）Ｐｙｅ效应＿，黑Ａ为ａｎ８炭］
用量对ＮＲ混炼胶和硫化胶 △Ｇ的影响如图２
所示。
已基本被破坏＿，时Ｇ表征ＮＲ胶料中除炭黑一６此］炭黑网络之外的大分子交联网络及炭黑一大分子

硫化温度对天然橡胶

10
5
૮Ᏹഴ᧙kPa
400
300
200
100
0 100 90 80 70 60 50 40 ຝऎć （b）NR/BR/TBIR
硫化温度/℃：■—140；●—150；▲—160； —170；◆—180。图2 不同硫化温度下NR/BR和NR/BR/TBIR硫化胶的
损耗模量-温度曲线 Fig. 2 Loss modulus-temperature curves of NR/BR and NR/BR/
TBIR胶料的硫化曲线平坦性变差，t10和t90明显缩短，交联密度降低；NR/BR和NR/BR/TBIR硫化胶的硬度和定伸应力降低，拉断伸长率提高，撕裂强度变化不大，回弹值略有减小，压缩温升略有升高；在较宽的硫化温度范围内，T B I R 可明显
TBIR vulcanizates at different vulcanization temperatures
42
▲
39
ΔTgć
36
33
30
140
150
160
/BR；●—NR/BR/TBIR。
图3 不同硫化温度下NR/BR和NR/BR/TBIR并用胶中 NR与BR相区的ΔTg
5
0
10
20
30
40
50
60
ௐᫍmin
1—NR/BR（140 ℃）；2—NR/BR/TBIR（140 ℃）；3—NR/BR（150
℃）；4—NR/BR/TBIR（150 ℃）；5—NR/BR（160 ℃）；6—NR/BR/
TBIR（160 ℃）；7—NR/BR（170 ℃）；8—NR/BR/TBIR（170 ℃）；

炭黑对橡胶动态性能的影响

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运动动力学和机械能消耗链的实验证据

炭黑分散剂对NR胶料性能的影响

炭黑分散剂对NR胶料性能的影响的报告，800字
本报告用于研究炭黑分散剂对NR胶料性能的影响。

首先，炭
黑是一种广泛应用的聚合物增强材料，它可以提高材料的强度、密度和耐磨性。

其次，NR胶料是一种特殊结构，包含多种聚
合物成分，可以改善材料的吸音性、抗水性和耐磨性。

在本报告中，我们将探讨炭黑分散剂如何影响NR胶料的性能。

首先，炭黑分散剂可以增加胶料的力学性能。

在硫化NR(SBR)胶料中，炭黑可以用作填料。

它可以在胶料的内部形成一个低密度的层，从而增强胶料的强度和机械性能。

此外，它还能够改善胶料的表面光泽度和热稳定性。

此外，炭黑分散剂的使用还可以改善胶料的耐磨性，因为它能够形成一个保护膜，减少胶料内部的受力和磨损。

其次，炭黑分散剂可以改善NR胶料的吸音性。

由于炭黑分散
剂能够有效地阻隔空气中的声波，所以胶料表面的炭黑分散剂层能够有效地减少声波的传播，从而提高胶料的吸音性。

最后，炭黑分散剂还能够改善NR胶料的抗水性。

一方面，炭
黑分散剂可以提升胶料的表面张力，从而改善材料的抗水性。

另一方面，炭黑分散剂的释放的静电荷也可以起到表面层的防水作用。

综上所述，炭黑分散剂可以极大地改善NR胶料的性能，其中
最显著的改进是力学性能、吸音性和抗水性。

因此，炭黑分散剂在NR胶料中有着重要的作用，必须得到正确的使用以提高
材料性能。

炭黑对橡胶性能的影响

炭黑对橡胶性能的影响1.炭黑作为橡胶的补强剂,提高模量,断裂强度,耐磨性等具有重要作用;2.炭黑对橡胶的熔体剪切粘度,拉伸粘度有重要影响,因此对加工行为有重要影响;3.不同种类的炭黑具有不同的性质,如比表面积,结构性等,对橡胶的影响各不相同,因此,需要考察炭黑对拉伸性能的影响.炭黑对丁苯橡胶拉伸粘度的影响从图可见，该曲线与聚乙烯、聚苯乙烯熔体的拉伸流动曲线有区别，即使在最低的ε =1.8×10-4s-1也没有稳态粘度的趋势，反而持续上升，这是应变硬化的结果。

不存在稳态粘度,橡胶在外力拉伸作用下发生结晶,导致拉伸粘度提高.炭黑用量对丁苯橡胶拉伸流动的影响图(a)1.炭黑用量增加，拉伸粘度升高，2.在较低的伸长率下断裂。

图(b)1.拉伸粘度随炭黑用量减小和拉伸速率增大而降低，2.同时随拉伸速率增大，不同炭黑用量的胶料之间，其粘度差别缩小，这与炭黑用量对剪切粘度的影响所得结果相似。

这可能与在高应变速率下炭黑网络受破坏有关。

在炭黑用量、结构性相同的条件下，炭黑表面积对丁苯橡胶拉伸粘度的影响如图所示：从图可见，随着炭黑表面积增大(N234＞N347＞N351＞N550)，粘度增大。

在炭黑用量相同，表面积相近的条件下，炭黑结构性对拉伸粘度的影响如图所示: 从图可见，随着结构性增高(N347＞N330＞N326)，拉伸粘度有所提高，但流动曲线形状不变。

炭黑表面积和结构性对丁苯橡胶拉伸流动的影响1.从上述结果可见，表面积大的炭黑，其胶料在拉伸流动过程中易产生我们需要的应变硬化效应，而结构性的改变，对应变硬化效应影响很小。

据此，科顿等建议，‘采用结构性较低而表面积较大的炭黑(如低拉伸中超耐磨炉黑N231)较好。

2.因为结构性低，有效体积较小，剪切粘度较低，而表面积较大(粒径小)则拉伸应变硬化效应较强。

这样的混炼胶对某些加工过程有利．中岛认为，对于炭黑与橡胶之间的混炼，希望产生应变硬化，以便分散。

为此，耍提高密炼机转子的转速，并且转子凸棱与室壁之间的间隙要小些，采用低温或分段混炼。

天然橡胶／顺丁橡胶并用比及炭黑分布对硫化胶性能的影响

Ｒ－０型流变仪，转角１，硫化温度１７Ｃ。１０。４＂
（４）炭愚结合陵的检验
温下放置７、甲苯中浸泡３后，测定。天天
４．数据处理
根据数学模型：
Ｙ＝ｂｌｂｚ＋ｂｌｌ＋ｂｚｌ＋ｘｚｔｚｘ２６ｌｌ２２
采用天然橡胶（ＮＲ）Ｊｉ／￣丁胶橡（ＢＲ）并用体系可显著改善轮船的耐磨耗性能和耐
低温性能，同时还可提＿料的弹性，使得岛脏轮胎在动负荷下具有较低的行驶温度，从而
面胶配方，做炭黑在两胶相间不同分布的机
－— —
ＮＲ相炭黑变量｝最终混炼胶中ＮＲ变量。
—
—
５．试验方法
（１）物理机械性能试验采用常规标
经微机处理并建立回归方程，绘制等值图。
准方法，硫化条件为１２０ｉ。，＂ｘ５ｒｎｉＣａ（２）古德里奇试验程５０ｉ，温度．８ｍｉ．３（３）流变仪试验
增加而增加，当ＮＲ以小于５的比例并用Ｏ
２．抗撕性能
如图４示，ＮＲ阻低于５的比例并用０时，ＮＢＲ并用比和炭黑在两相中分布对Ｒ／
时，由于ＮＲ的拉仲强度远远高于ＢＲ，因此，拉仲强度主要随ＮＲ并用比的减小而降

炭黑对天然橡胶动态性能的影响

第４９卷㊀㊀第２期㊀㊀㊀㊀炭黑对天然橡胶动态性能的影响炭黑对天然橡胶动态性能的影响冯㊀琳㊀编译㊀㊀炭黑是胶料的主要粒子补强剂,可以补强非结晶性聚合物(如S B R),同时也能提高所有碳类弹性体的刚度.炭黑粒子形成复杂缔结结构.整个炭黑系列从NＧ１１０到NＧ９９０,结构也从低到高变化.最常用的炭黑是２００到７００系列,选取以下８种牌号在同一粒径级别内分析炭黑粒径分布和结构.表１示出了每个牌号的详细特征.１)NＧ２２０,在轮胎中常用的小粒径炭黑２)NＧ３２６,３００系列炭黑结构非常低３)NＧ３３０,轮胎标准３００系列炭黑４)NＧ３３９,３００系列中的高结构炭黑５)NＧ５５０,特殊牌号,最初称为快压出炉黑６)NＧ６５０,通用补强牌号７)NＧ７６２,大粒径炭黑,用于胎侧８)NＧ７７４,胎侧炭黑替代牌号３００系列中选取了３种炭黑来突出结构效应,而７００系列中的两种炭黑被认为结构很相近,值得研究它们在胶料中的性能差异性.为了便于理解比较结果,不同的炭黑采用不同的用量,从而使邵尔A硬度达到７０度.然而,尽管７００系列中的两种理论用量也有轻微的不同,为了更好地展示它们之间存在的差异,本研究将它们在同一用量下进行比较.基础配方采用优质天然橡胶和其他极少数的原材料以及一种简单的中硫硫化体系(表２).在实验室密炼机内混炼.由同一操作人员依次称量并混炼所有批次的材料.A S T M试片在１５５ħ㊁T c９０或４m i n的条件下模压,压缩形变试样在同一温度下模压,硫化时间为T c９０加５m i n.加工性能和物理性能测试按以下方法进行:１)M D R流变仪 A S T M D５２８９２)硬度 A S T M D２２４０３)拉伸强度㊁伸长率和定伸应力 A S T M D４１２方法A４)热老化 A S T M D５７３５)压缩永久形变 A S T M D３９５方法B １㊀结果与讨论与目标硬度非常接近,实际的变化范围为６７．７到７４．６度,平均为７０．７ʃ３．４度.这在目标硬度的合理波动范围内,所以进行了后续分析.表３显示了流变数据,最小和最大扭矩的变化范围相当狭窄,因此,这些炭黑在他们各自的用量下性能很相似.T s１数据有很大的差异,从最低到最高是两倍的关系,T c９０的变化也是如此,但没有这么大.不同炭黑对胶料p H值的影响也不同,从而影响硫化起步.这是T s１变化的主要因素.没有一种胶料严重焦烧,T c９０的平均硫化时间是５m i n左右,并不是很长.表１㊀炭黑性能A S T MD３８４９平均粒径,n mD６５５６比表面积,m２/gD２４１４吸油值,c m３/１００gD３４９２压碎吸油值,c m３/１００gD１５１０吸碘值,m g/g NＧ２２０２２１１４１１４９８１２１NＧ３２６２８７８７２６８８２NＧ３３０２７７８１０２８８８２NＧ３３９２５９１１２０９９９０NＧ５５０４５４０１２１８５４３NＧ６５０４７３６１２２８４３５NＧ７６２８５２９６５５９２７NＧ７７４７３３０７２６３２９㊀㊀表４示出了标准橡胶胶料的实验数据.一个明显的趋势是２００和３００系列的炭黑都具有相当高的伸长率,超过５００％,而其他大粒径炭黑的伸长率都较低.这些数据与小粒径炭黑具有较高的拉伸强度相符.但是对于１００％定伸应力,观察到逆转,大粒径炭黑具有较高的模量和硬度.似乎推荐的每种炭黑用量使硬度达到７０度有点不精确.５５０和６５０系列炭黑应当减少４份,２２０㊁３２６和３３９系列炭黑应当增加４份,然而,这些差异并不足以使这些配方的比较全部无效.３２橡胶参考资料２０１９年表２㊀配方N R Ｇ１N R Ｇ２N R Ｇ３N R Ｇ４N R Ｇ５N R Ｇ６N R Ｇ７N R Ｇ８S M R ＧC V ６０１００１００１００１００１００１００１００１００硬脂酸１１１１１１１１氧化锌４４４４４４４４防老剂２２２２２２２２石蜡２２２２２２２２操作油１０１０１０１０１０１０１０１０加工助剂２２２２２２２２N Ｇ２２０６２－－－－－－－N Ｇ３２６－７５－－－－－－N Ｇ３３０－－６８－－－－－N Ｇ３３９－－－６０－－－－N Ｇ５５０－－－－７８－－－N Ｇ６５０－－－－－７８－－N Ｇ７６２－－－－－－１００－N Ｇ７７４－－－－－－－１００硫黄１．８１．８１．８１．８１．８１．８１．８１．８O B T S 硫化剂１．５１．５１．５１．５１．５１．５１．５１．５总计１８６．３０１９９．３０１９２．３０１８４．３０２０２．３０２０２．３０２２４．３０２２４．３０表３㊀流变数据(１５５ħ)N R Ｇ１N R Ｇ２N R Ｇ３N R Ｇ４N R Ｇ５N R Ｇ６N R Ｇ７N R Ｇ８M L ,d N m ３．２８２．９４２．９６３．０３２．８８２．３４２．６８３．１M H ,d N m １８．４５１９．２５１８２０．９７２０．９４１９．４３２０．２９１９．６９T s １,s１４６７３１１７１０６１３０１１６１４１１１２T c ９０,s３５６２７３２９７２８４３０５３０２３２２３０７㊀㊀压缩永久形变的数据变化范围是２０％到２６％,较小粒径的炭黑的形变可能稍高,与理论预测一致.热老化条件并不苛刻,但是当温度超过７０ħ时天然橡胶开始降解,而这在室温下并不典型,因此认为温度不应太高.同时在空气循环烘箱中７０h 是热老化的合适时间.观察到一些并不引人注目的热老化效应,拉伸强度和伸长率的变化可以忽略不计,硬度的增加不超过两度,也不是很明显.只有１００％定伸应力有显著变化,从１５％增加到３５％.聚合物含量增加和变化减少有大致相关性,其中N３３９最突出.在表５中,我们得到了最感兴趣的胶料机械性能的数据.有趣的是,静态刚度只在５０５到６３０的范围内变化,比１００％定伸应力的范围更窄.复数动态弹簧刚度K ∗(在１０H z/５％动态应变振幅下测量)范围为７７６~１０１１N /m m ,一个稍宽的百分率范围,静态和动态性能间有很好的整体相关性.t a n δ(损耗因子)的范围是０．２１１到０．２５５,变化明显但不是很宽的范围,３００系列的炭黑中,可以很清晰地看到随结构增加损耗因子减小的预期趋势.７００系列的炭黑特意采用相同的用量,可以看到损耗因子差别大于预期.N５５０系列炭黑稍有突出,静态和动态刚度都最高,而损耗因子居中.如果我们想更清晰的比较炭黑的补强性能,我们可以将获取的K ∗值与炭黑用量相关联,分析K ∗/份之比,可以发现N２２０补强性能最好,而N７６２最差,如预期的一样.低结构N３２６的补强性不仅比其他３００系列炭黑低,甚至比N ５００和N６５０大粒子炭黑低.从N２２０到N７７４通过最大跨度的炭黑粒径进行补强性比较,表明静态和动态刚度极为接近,但损耗因子有显著差异.N７７４胶料聚合物含量是４４．６％(R H C ),而N ２２０是５３．７％.在屈挠寿命和疲劳生热方面,这意味着什么?聚合物含量高的基体会产生有益的影响?动态测试使用频率扫描来进行,从１~５０H z ,计算了K ∗和t a n δ的比值,如表５所示.正如预期,随着频率增加所有胶料的刚度增大.刚４２第４９卷㊀㊀第２期㊀㊀㊀㊀炭黑对天然橡胶动态性能的影响度增加的范围从１．３３到１．４７,这并不明显,所以聚合物响应似乎在这里占主导地位.损耗因子的变化非常小,在试验误差范围内,尽管小粒径炭黑都保持小幅下降.表４㊀标准物理试验数据试样硫化条件:１５５ħˑT c９０N RＧ１N RＧ２N RＧ３N RＧ４N RＧ５N RＧ６N RＧ７N RＧ８拉伸强度,M P a２５．６２４．９２５．１２４．８１９．３２０．８１８．７１８．０拉断伸长率,％５７９５７７５３１５４７３７１４１７３９０３８６邵尔A硬度,度６７．７６８．１７１．０６８．２７４．６７３．４７１．０７１．９１００％定伸应力,M P a３．２３２．９１４．０７３．２３５．６８５．６０４．４９５．３０压缩永久变形∗,％２６．１２５．４２３．４２３．７２１２０２３．６２１．６热老化:７０ħˑ７０h老化后拉伸强度变化,％６．６０．８－１．９５．６４．４－０．８１．７２．４伸长率变化,％－５．９－７．６－１４．５－５．７－８．１－１２．２－１５．４－１４硬度增加２．１０．２０．７２．１１．８２．３１．８４．１１００％定伸应力变化,％１５．２２４．２２０．３３０．３２０．９２０．６３５．３２５４∗条件:７０ħˑ７０h表５㊀动态测试数据胶料N RＧ１N RＧ２N RＧ３N RＧ４N RＧ５N RＧ６N RＧ７N RＧ８炭黑N２２０N３２６N３３０N３３９N５５０N６５０N７６２N７７４静态刚度,N/m m５５６５７２５８１５３５６３０６１７５０５５５２K∗(１０H z/５％应变),N/m m８８６８７１９０８８３２１．０１１９８７７７６８８８t n aδ０．２５５０．２４９０．２３８０．２３００．２３２０．２２２０．２１１０．２３８K∗,份１４．３１１．６１３．３１３．９１３．０１２．７７．８８．９１~５０H z K∗比率１．４７１．４５１．４１１．４２１．３４１．３３１．４０１．４２１~５０H z t n aδ比率０．９４０．９８０．９５０．９５１．０１１．０１１．０１１．００㊀㊀这似乎表明,弹性模量Kᶄ和粘性或损耗模量Kᵡ,随频率增加的方式是相同的.我们预计聚合物随着频率的增加而变硬,而数据表明,基质的能量吸收也会同时上升.本研究未包含的其他特性有耐磨性和屈挠寿命,预计这两种特性视炭黑的类型不同而有所不同.较小粒径的炭黑能赋予较好的耐磨性,较大粒径的炭黑能延长屈挠寿命,减少生热.还对胶料成本有影响,与用量和各种炭黑的价格有关.２㊀结论众所周知,炭黑补强天然橡胶取决于粒径和结构对标准物理特性的影响,但如何影响工程特性,包括阻尼和刚度,还没有对大范围的炭黑进行详细的研究.从本研究中我们得出以下结论:１)观察到对标准物理性能的影响,即较小粒径的炭黑具有较高的伸长率和拉伸强度,而较大粒径的炭黑可赋予较高的１００％定伸应力.２)炭黑的类型对热老化没有特别的影响,对压缩永久形变可能会有很小的影响.３)粒径大小和结构对动态刚度的增强通常与标准物理性能的效应相对应.４)按份来计算对K∗的贡献时,中等粒径N ５５０炭黑与３００系列炭黑接近.５)动态刚度和硬度或１００％定伸应力之间没有相关性.６)t a nδ反映的阻尼特性不只是与粒径大小有关,而且随结构降低而增大.７)炭黑补强几乎不影响聚合物对频率变化的响应.参考文献:１㊀R．J．D e lV e c c h i o等,R u b b e rW o r l d,V o l．２５３,N o．２(２０１５),２０~２２５２。

炭黑对硫化胶性能产生的影响

炭黑对硫化胶性能产生的影响一、硬度硬度是硫化胶的重要特征之一。

近年来，由于橡胶制品应用范围的日益广泛，使用条件越来越苛刻，所以，硬度的重要性日益突出。

在硫化胶的配方设计中，影响硬度的主要因素有，炭黑的品种、配合量及操作油等，另外也与硫化程度有关。

硬度随硫化胶交联密度的增加而增加。

首先，炭黑的配合量增加，硫化胶的硬度增加。

但是结晶橡胶的的硬度增胶幅度要大于非结晶橡胶，所以在同一炭黑配合量下，结晶橡胶的硫化胶硬度要高于非结晶橡胶。

第二，炭黑的粒径与硫化胶的硬度关系紧密，粒径越小，硫化胶的硬度越大，在橡胶用系列炭黑中，N110的硬度是最高的，也是粒径最小的橡胶用炭黑。

第三，炭黑的结构越高，硫化胶的硬度越大，在同等粒径下，高结构的炭黑比第结构的炭黑的硫化胶的硬度大。

二、定伸应力定伸应力实际上是反映了硫化胶网状结构在外力作用下抵抗变形的能力。

它是衡量炭黑补强性重要尺度。

硫化胶的定伸应力与炭黑的配合量有关。

定伸应力的根本影响是硫化胶料交联密度的效果，交联密度增加，硫化胶的定伸增加。

首先，硫化胶的配合量增加，在炭黑粒子周围形成的交联数量增加，定伸增加，硬度也增加。

从这一层面上讲，硬度与定伸具有同样的相关性。

即凡可增加硬度的因素，都增加胶料的定伸。

第二，炭黑的高，则硫化胶的定伸高。

炭黑的粒径与定伸的关系与硬度不一样，硬质炭黑是随着粒径的减小，定伸减少；在软质炭黑中，随在炭黑粒径的增加定伸减少，粒径在37nm 为最大值。

最后，炭黑的表面活性也影响炭黑的定伸，表面活性高的炭黑定伸高。

三、拉伸强度拉伸强度表征制品能够抵抗拉伸破坏的极限能力。

他同耐磨性，抗撕裂强度成为硫化胶质量的三大补强标准。

首先，炭黑配合量增加而增加。

其次，炭黑的比表面积与拉伸强度呈正比关系，而炭黑结构对拉伸强度相关性不太明显。

但在炭黑配合量较高或较低时拉伸强度受炭黑结构的影响较大。

四、耐磨性胶料的耐磨性与粒径的关系比较紧密，也是炭黑型号分类的依据之一。

炭黑结构对轮胎胶料性能的作用论文

炭黑结构对轮胎胶料性能的作用论文炭黑结构对轮胎胶料性能的作用论文橡胶是性能最为优良的材料之一，广泛应用于诸多工程领域，如汽车、民用建筑和电气领域。

业已清楚地确认，未加填充材料的橡胶其物理强度非常低，几乎没有什么实用价值。

填料是添加到胶料中的配合剂，其目的在于补强胶料或降低胶料的成本。

不仅如此，填料也可用来改良未硫化橡胶和硫化橡胶的物理性能。

典型的填充材料包括炭黑、硅酸钙、碳酸钙和粘土。

填料可分为黑色填料和白色填料（非黑色填料）。

黑色填料在橡胶工业中的用途比白色填料广泛，用于轮胎、胶管、电缆等行业。

与此同时，白色填料则用于制鞋行业、一般橡胶制品行业以及汽车行业。

除了传统的白色填料外，近些年来，在利用生物质材料（如油棕废料、稻壳）作为胶料的填料方面，相关业界开展了大量的工作。

炭黑是添加到胶料中的最受欢迎的填料，这归因于其提高硫化橡胶的强度性能的能力，而未添加填料的纯胶硫化物则不具备这种能力。

一般说来，橡胶工业中使用的炭黑品种分为不同类型，例如N-200ISAF（中超耐磨炉黑）系列，N-300HAF（高耐磨炉黑）系列，N-500FEF（快压出炉黑）系列和N-660GPF（通用炉黑）系列。

然而，对于任何给定的橡胶配方，选择炭黑品种时必须考虑到最终产品的预期物理性能、加工方法和成本。

众多研究已经发现，在胶料中添加炭黑乃是因为它具有提高机械性能的能力。

不过，关于炭黑品种在轮胎胎面胶中的作用，除了屈指可数的研究论文外，依然有许多课题有待于开展。

据悉，迄今为止，尚未就考察炭黑结构如何影响未硫化胶料和硫化胶料开展具体的工作。

本研究针对在NR和NR/SBR并用胶料中，炭黑的不同结构如何影响硫化胶的流变性能及物理性能进行探讨。

1材料与方法1.1材料在本研究中，用天然橡胶（NR）和NR/SBR（丁苯橡胶）并用胶来考察胶料的硫化特性和机械性能的影响。

所使用的`炭黑品种为N339/N375和N550/N660，由卡博特（马来西亚）公司提供。

炭黑对橡胶加工性能影响

4.其他
4
LOGO 炭黑的粒径结构对混炼的影响
• 1.炭黑的粒径对混炼的影响有哪些? • 2.炭黑的结构对混炼的影响有哪些? • 3.炭黑胶料混炼时间与分散程度/流变性能/橡
胶力学性能关系图 • 4.炭黑性质对混炼胶黏度的影响？
5
LOGO 粒径大小的影响
• 粒径越细的填料特点
混炼困难、吃料慢、耗能高、生热高、分散困难
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。
LOGO 炭黑及无机填料的分散性
炭黑一般与无机填料在橡胶中的分散性有本质区别
影响因素？
C
TITLE
D
TITLE
结构度表面活性
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LOGO 其他方面的影响
除了以上四点还有什么对黏度有重要影响呢？
回答：炭黑的粒径对黏度同样有着重要的影响，粒子越细则胶料黏度越高，因为粒子小，比表面积大，结合橡胶增加。
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LOGO 炭黑粒径对黏度的影响
16
LOGO 影响情况怎样？
粒子越细结构度越高填充量越大表面活性越大
填料的性质对橡胶加工性能的影响
NO.4
LOGO
1
LOGO
炭黑
混炼影响
压延压出
硫化影响
2
LOGO 讲义的三个部分
1.炭黑的粒径结构对混炼的影响 2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂 3.炭黑及无机填料的分散性
4.其他
3

炭黑性质对胶料焦烧性能的影响

比Ｎ２２０炭黑窄和小，因此Ｎ２３４炭黑的焦烧时间比Ｎ２２０炭黑短。从硫化速度分析。Ｎ１１５炭黑最快，Ｎ２３４炭黑居中，而Ｎ２２０炭黑最短。
表３不同原料油配比生产之Ｎ２２０炭黑指标及胶料物性分析数据
注：表中ＡＴ＿一乙烯焦油；Ⅱ’＿—。蒽油；ａ卜—镍焦油
硫变条件：ＥＫ＇１２１ＸＩＯＳ／ＳＰ焦烧条件：ＥＫＴ２００１Ｍ
由于采用煤焦油生产的炭黑表面活性较低，炭黑的表面官能团少，与橡胶问交联密度低所致。由表３还可以看出：填充用乙烯与蒽油配成混合油生产的Ｎ２２０炭黑的胶料，其焦烧时间最
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炭黑性质对胶料焦烧性能的影响
作者：作者单位：陈新中江西黑猫炭黑股份有限公司，江西景德镇 333000
本文链接：/Conference_7325535.aspx
焦烧条件：ＥＩｑｌ２００１Ｍ
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１７０。Ｃ、６ｒａｉｎ１２７。Ｃ
由以上实验数据可知：Ｎｌ１５炭黑虽然在此种
３．３采用不同的原料油生产的同种Ｎ２２，０炭黑。
其焦烧时间及硫化速度的比较
配方胶料中所加的质量份较低，但因其表面积非常高，其焦烧时间最短，扭力矩最高，而Ｎ２３４炭黑与Ｎ２２０炭黑虽然吸碘值相近，但结构性存
响
配方示例：（质量份）天然橡胶６０，顺丁橡胶４０，硫磺１．４，促进
剂ＭＢＳＯ．８，氧化锌４．０，硬脂酸２．０，防老剂
ＰＡＮＡ
１．０，防老荆ＣＰＰＤ１．０，防老荆ＢＬＥ
１．０，
石蜡１．０，Ｎ２２０炭黑７０，操作油１０，防焦剂ＰＶＩ
（选用）。
胶料的焦烧是指胶料在存放或操作过程中产生早期硫化的现象。配合炭黑的胶料在加工过程中（如挤出、压延等），胶料因生热而有可能发生焦烧。炭黑在硫化反应时的作用如同催化剂，使硫化起始反应更快发生。炭黑在硫化反应中主要影响项目有焦烧时间、硫化速度及最大扭力距。炭黑的比表面积、结构、表面酸碱性、表面活性均影响胶料的焦烧时间及硫化速率。炭黑比

白炭黑对胶料工艺性能和硫化胶性能的影响

⽩炭⿊对胶料⼯艺性能和硫化胶性能的影响⼀、⽩炭⿊对胶料⼯艺性能的影响（1）胶料的混炼与分散⽩炭⿊由于⽐表⾯积很⼤，总趋向于⼆次聚集，加之在空⽓中极易吸收⽔分，致使羟基间易产⽣很强的氢键缔合，进⼀步提⾼了颗粒间的凝聚⼒，所以⽩炭⿊的混炼与分散要⽐炭⿊困难得多，⽽且在多量配合时，还容易⽣成凝胶，使胶料硬化，混炼时⽣热⼤。

为获得良好的分散，就要求初始混炼时，保持尽可能⾼的剪切⼒，以便使⽩炭⿊的这些聚集体粒⼦尽可能被破坏，⽽⼜不致使橡胶分⼦链发⽣过多的机械降解。

为此，⽩炭⿊应分批少量加⼊，以降低⽣热。

适当提⾼混炼温度，有利于除掉⼀部分⽩炭⿊表⾯吸附⽔分，降低粒⼦间的凝聚⼒，有助于⽩炭⿊在胶料中的分散。

（2）⽩炭⿊补强硅橡胶混炼胶中的结构控制;⽩炭⿊，特别是⽓相法⽩炭⿊是硅橡胶最好的补强剂，但有⼀个使混炼胶硬化的问题，⼀般称为“结构化效应”。

其结构化随胶料停放时间延长⽽增加，甚⾄严重到⽆法返炼、报废的程度。

对此有两种解释，⼀种认为是硅橡胶端基与⽩炭⿊表⾯羟基缩合；另⼀⽅⾯认为硅橡胶硅氧链节与⽩炭⿊表⾯羟基形成氢键。

防⽌结构化有两个途径，其⼀是混炼时加⼊某些可以与⽩炭⿊表⾯羟基发⽣反应的物质，如羟基硅油、⼆苯基硅⼆醇、硅氮烷等。

当使⽤⼆苯基硅⼆醇时，混炼后应在160~200℃下处理0.5~1h。

这样就可以防⽌⽩炭⿊填充硅橡胶的结构化。

另⼀途径是预先将⽩炭⿊表⾯改性，先去掉部分表⾯羟基，从根本上消除结构化。

(3）胶料的门尼粘度⽩炭⿊⽣成凝胶的能⼒与炭⿊不相上下，因此在混炼⽩炭⿊时，胶料的门尼粘度提⾼，以致于恶化了加⼯性能，故在含⽩炭⿊的胶料配⽅中软化剂的选择和⽤量很重要。

在IIR中往往加⼊⽯蜡烃类、环烷烃类和芳⾹烃类，⽤量视⽩炭⿊⽤量多少及门尼粘度⼤⼩⽽异，⼀般可达15-30%。

在NR中，以植物性软化剂如松⾹油、妥尔油等软化效果最好，合成的软化剂效果不⼤，矿物油的软化效果最低。

（4）胶料的硫化速度⽩炭⿊粒⼦表⾯有⼤量的微孔，对硫化促进剂有较强的吸附作⽤，因此明显地迟延硫化。

顺丁橡胶和白炭黑对炭黑-天然橡胶复合材料性能的影响

顺丁橡胶和白炭黑对炭黑/天然橡胶复合材料性能的影响
作者：项璞玉，于晓波，何子峰，刘豫皖，吴友平， XIANG Pu-yu， YU Xiao-bo， HE Zi-feng， LIU Yu-wan， WU You-ping
作者单位：项璞玉,XIANG Pu-yu(北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京,100029)，于晓波,何子峰,YU Xiao-bo,HE Zi-feng(北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029)，
刘豫皖,LIU Yu-wan(风神轮胎股份有限公司,河南焦作,454003)，吴友平,WU You-ping(北京化工大学有
机无机复合材料国家重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室
,北京100029)
刊名：
橡胶工业
英文刊名：China Rubber Industry
年，卷(期)：2014,61(5)
本文链接：/Periodical_xjgy201405001.aspx。

炭黑对天然橡胶动态性能的效果和影响

作者简介：王楠（1982-）,女,中国刑警学院（沈阳）英语专业，讲师，从事英语教学工作并编译发表多篇不同学科专业文章。

收稿日期：2019-08-07炭黑是一种应用于橡胶胶料中基础的微粒状的补强材料，能够提高像SBR 非结晶性聚合物的胶料强度，并且提高所有加入炭黑弹性体胶料的坚韧性（挺度），炭黑粒子按照平均粒径尺寸分类，还与粒子配位络合物进行划分，反应在炭黑粒子的结构上。

目前炭黑的整个系列是从N -110划分分类到N -990，炭黑的结构是从低到高划分的，最为常用的炭黑则是从200系列到700系列，下面选出8个炭黑品级以考察在炭黑相同粒径尺寸内的粒径分布和机构，表1列出了每种炭黑系列品级的特性。

（1）N -220通常应用于轮胎的小粒径尺寸的炭黑。

（2）N -326非常低结构因数的300系列的炭黑。

（3）N -330用于轮胎的标准300系列的炭黑。

（4）N -339高结构因数的300系列的炭黑。

（5）N -550特殊品级初始快压出炉炭黑。

（6）N -650通常补强级炭黑。

（7）N -762较大粒径轮胎胎侧胶用炭黑。

（8）N -774备用（可替代的）轮胎胎侧胶用炭黑。

上面介绍的300系列炭黑都是重要的有结构效应的炭黑，而700系列炭黑也具有重要的应用，那么就很有必要来测定它们在胶料中实际应用的区别。

炭黑的使用量是有变化的，最终要达到补强的水平，目标是达到邵尔A 硬度70度，便于进行对比。

但是即使都采用2个700系列炭黑，它们的差别也不是很明显。

在这种情况下要将它们在相同的炭黑量前提下进行比较，才能够获得较好的对比差别。

基础胶料配方是采用了高品质级天然橡胶，其它炭黑对天然橡胶动态性能的效果和影响王楠　编译(中国刑事警察学院，辽宁　沈阳　110854)摘要：介绍了不同炭黑系列的特性，对不同胶料的基础配方进行了实验，经过了胶料混炼和模压硫化等操作，通过检测和分析讨论胶料的流变性能数据及其它标准物理数据之间的关联，确定了炭黑对胶料的标准物理性能上的影响。