炭黑补强
气相法白炭黑补强作用研究
气相法白炭黑补强作用研究气相法白炭黑的重要应用领域－－复合绝缘子（广州吉必盛宣传部）气相法白炭黑是一种重要的无机功能材料，有着广泛的应用，在硅橡胶和特种橡胶中主要用作补强剂，其补强效果甚至超过碳黑。
在硅橡胶中加入气相白炭黑后，可使胶料拉伸强度提高20倍左右，撕裂强度提高40倍，且透明度高。
气相白炭黑用于丁睛橡胶、羟基丁腈橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶中，制造出的油田用橡胶件的性能，与采用沉淀白炭黑或炭黑的胶料比，具有更高的硬度、拉伸强度，以及较好的耐磨性和较低的水膨胀性。
气相白炭黑对橡胶的补强性能主要取决于白炭黑粒子的大小、结构和表面化学性质。
通常情况下，粒子的大小以平均粒径或比表面积表示，其测定方法有电子显微镜法或BET吸附法。
在TEM 电镜下对气相白炭黑进行观察，白炭黑粒子呈球形颗粒，它们并不是以单个的粒子存在，很多个白炭黑粒子聚集成在一起，这些聚集体又附聚在一起形成带空隙的结构，在基料中经分散静止后形成三维网状结构，这种三维网状结构是一种动态的、暂时的结构，在外力的作用下会发生变形，空隙的形状和大小也会随之发生变化，很有“揉性”。
在TEM电镜下还可以观察到白炭黑粒子的表面布满了很多微孔，这种微孔从粒子的表面延伸到里面，不过微孔很小，橡胶分子很难进入。
对气相白炭黑进行红外测试，可以发现粒子的表面有大量的硅烷醇基团（SiOH），有两种羟基存在，一是孤立的自由羟基，以一定的间距“联”在颗粒的表面；二是连生的、形成氢键的缔合羟基，在颗粒的内部则是以Si-O-Si结合。
由于表面的氢键作用，使之形成的附聚体既发达又牢固。
气相白炭黑在基料中形成的这种三维网状结构起到了骨架作用，从而对硅橡胶和特种橡胶具有很好的补强作用，补强作用的大小与这种网状结构的形状和牢固程度有直接的关系。
白炭黑粒径越小，比表面积越大，形成的附聚体的刚性越强，粒子与胶料的接触面大，结合点多，对橡胶的补强性能越好，硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性也高，但弹性下降，因此混炼黏度增大，加工性能恶化。
《炭黑补强机理》课件
炭黑在橡胶中的分 散
影响橡胶性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶性能下降 影响加工性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶加工困难 影响使用寿命：炭黑分散不均匀会导致橡胶使用寿命缩短 影响环保性能：炭黑分散不均匀会导致橡胶环保性能下降
炭黑在橡胶中的分散状态：炭黑在橡胶中的分散状态直接影响其补强效果
导电性：炭黑可以提高橡胶的导电性
提高橡胶的 耐磨性
增强橡胶的 抗老化性
改善橡胶的 抗撕裂性
提高橡胶的 导电性
硬质炭黑：提高橡胶的硬度和耐磨 性
半硬质炭黑：综合硬质和软质炭黑 的优点，提高橡胶的综合性能
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软质炭黑：提高橡胶的弹性和抗撕 裂性
特种炭黑：具有特殊的补强效果， 如导电性、磁性等
炭黑分散的影响因素：炭黑的粒径、表面活性、橡胶的粘度、温度等
炭黑分散的方法：机械搅拌、超声波分散、高速剪切等
炭黑分散的效果评价：通过观察炭黑在橡胶中的分散状态，以及测试橡胶的力学性 能等指标来评价炭黑分散的效果
提高炭黑表面活性：通过表面处理提高炭黑表面活性，使其更容易分散在橡胶中
控制炭黑粒径：选择合适的炭黑粒径，使其更容易分散在橡胶中 提高橡胶流动性：提高橡胶流动性，使其更容易与炭黑混合 加入分散剂：加入适当的分散剂，提高炭黑在橡胶中的分散效果
密度：相对密度为1.82.1
电导率：低电导率
光学性质：黑色，不透 明，有光泽
炭黑是一种无定形碳，具有高度分 散性和多孔性
石墨层之间通过范德华力相互连接， 形成三维网络结构
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炭黑的晶体结构主要由石墨层和碳 原子组成
简述炭黑补强的机理
简述炭黑补强的机理炭黑是一种常用的填料，其在橡胶、塑料、涂料等领域中具有广泛的应用。
其中，炭黑补强效果显著，是炭黑应用最为重要的方面之一。
本文将从分子水平和宏观特性两个层面探讨炭黑补强的机理。
一、分子水平1. 炭黑表面化学性质炭黑表面具有大量含氧官能团和含氮官能团，这些官能团与聚合物分子间可以形成氢键、范德华力等相互作用力，增加了聚合物与炭黑之间的相互作用。
2. 粒径效应由于炭黑颗粒粒径较小，其表面积较大，因此可以提供更多的接触面积来增加与聚合物分子之间的相互作用。
同时，由于小颗粒直径可导致更高的比表面积和更高的曲率半径，并且可以在聚合物中形成比较均匀的分散态势，从而增加了聚合物与填料之间的相互作用。
3. 分散效应当填充剂（如炭黑）添加到聚合物中时，它们倾向于聚集在一起形成团簇，这些团簇可以导致机械性能的下降。
为了避免这种情况，通常需要使用分散剂来保持填料的分散状态。
炭黑表面上的官能团可以与分散剂形成键合，从而增强其分散效果。
二、宏观特性1. 硬度和强度添加炭黑可使聚合物硬度和强度提高。
这是因为炭黑具有高比表面积和高曲率半径，可以增加与聚合物之间的相互作用力，并且通过增加填充剂体积分数来增加聚合物体系的密实性。
2. 耐久性添加炭黑可提高聚合物的耐久性。
这是因为炭黑具有很好的耐久性和化学稳定性，可以防止紫外线、氧化和其他环境因素对聚合物产生负面影响。
3. 电导率由于炭黑具有良好的导电性能，在某些应用中可以用作导电填料。
当填充剂浓度较低时，其导电特性主要取决于填充剂颗粒之间的距离和填充剂与聚合物之间的相互作用力。
当填充剂浓度较高时，其导电特性主要取决于填充剂颗粒之间的连通性和电子传输。
综上所述，炭黑补强机理涉及到分子水平和宏观特性两个层面。
在分子水平上，炭黑表面化学性质、粒径效应和分散效应是影响补强效果的关键因素；在宏观特性方面，硬度、强度、耐久性和电导率是炭黑补强机理的重要表现形式。
这些因素相互作用，共同促进了炭黑在橡胶、塑料、涂料等领域中的广泛应用。
白炭黑补强硅橡胶机理
白炭黑补强硅橡胶机理白炭黑是一种常用的填料，可以用来补强硅橡胶材料。
它具有高比表面积、优异的增强效果和抗老化性能，因此被广泛应用于橡胶制品的生产中。
补强硅橡胶的机理主要包括物理机械作用和化学作用两个方面。
首先，白炭黑的高比表面积能够提供更多的接触面积，增加与硅橡胶的物理结合力。
其次，白炭黑的颗粒形状和尺寸能够增加硅橡胶的机械强度，提高其抗拉强度和耐磨性。
在物理机械作用方面，白炭黑填料与硅橡胶基体之间形成了一种物理上的键合关系。
白炭黑颗粒的高比表面积使其能够与硅橡胶分子链相互作用，形成一种物理上的吸附作用。
这种吸附作用能够增加硅橡胶的黏附能力和内聚力，使其具有更好的拉伸性能和耐磨性。
在化学作用方面，白炭黑填料还能与硅橡胶基体发生化学反应，增强其化学键合力。
白炭黑的表面含有许多活性基团，可以与硅橡胶中的官能团发生反应，形成化学键。
这种化学键能够提高硅橡胶的耐热性、耐油性和耐腐蚀性，使其在复杂的工作环境中具有更好的稳定性和耐用性。
除了物理机械作用和化学作用，白炭黑还能够通过改变硅橡胶的微观结构来提高其性能。
白炭黑填料的加入可以改变硅橡胶的晶粒尺寸和分布，使硅橡胶具有更细密的结构和更均匀的分布。
这种微观结构的改变能够提高硅橡胶的物理力学性能，使其具有更好的弹性和韧性。
总的来说，白炭黑补强硅橡胶的机理是通过物理机械作用、化学作用和微观结构调控三个方面来实现的。
白炭黑的高比表面积和颗粒形状能够增加硅橡胶的物理强度和黏附能力，而其表面的活性基团则能够与硅橡胶发生化学反应，增强其化学性能。
此外，白炭黑的加入还能够改变硅橡胶的微观结构，进一步提高其性能。
因此，白炭黑作为一种常用的填料，能够有效地补强硅橡胶材料，提高其综合性能，广泛应用于橡胶制品的生产中。
天然气半补强炭黑指标
天然气半补强炭黑指标天然气半补强炭黑指标是衡量炭黑质量的重要参数之一。
炭黑作为一种重要的工业原料，在橡胶、塑料、油墨、涂料等多个行业中广泛应用。
而天然气半补强炭黑指标则是评价炭黑质量优劣的关键指标之一。
天然气半补强炭黑指标主要包括比表面积、碳黑结构、石墨化程度和芳烃含量等几个方面。
比表面积是炭黑的一个重要物理性能指标，它反映了炭黑的填充性能和增强效果。
通常情况下，比表面积越大，炭黑的填充性能越好，增强效果也越明显。
碳黑结构指的是炭黑中芳香核与链状结构的比例，它直接影响炭黑的性能表现。
石墨化程度则反映了炭黑中石墨结构的含量，它与炭黑的导电性和抗磨性等性能密切相关。
芳烃含量是指炭黑中含有的苯和其它多环芳烃的含量，它对炭黑的增强效果和抗老化性能有一定影响。
天然气半补强炭黑指标的优劣直接影响着炭黑在各个行业中的应用效果。
比如，在橡胶工业中，天然气半补强炭黑指标好的产品能够有效提高橡胶制品的强度和耐磨性；在塑料工业中，优质的天然气半补强炭黑能够提高塑料制品的硬度和强度；在油墨和涂料行业中，高质量的天然气半补强炭黑能够提高油墨和涂料的黑度和遮盖力。
为了获得优质的天然气半补强炭黑产品，制造商通常需要从以下几个方面进行控制。
首先，要选择合适的原材料。
天然气半补强炭黑的原材料主要来自于石油沥青和天然气碳氢化合物，制造商需要选择质量好、纯度高的原料。
其次，要采用适当的生产工艺。
制造商需要根据产品要求，合理控制炭黑的石墨化程度、比表面积等指标。
此外，还需要对生产过程进行严格的质量控制，确保产品符合标准要求。
最后，在产品的应用过程中，制造商需要与用户密切合作，根据具体使用情况进行调整和优化，以达到最佳的应用效果。
天然气半补强炭黑指标是衡量炭黑质量的重要参数，它直接影响着炭黑在各个行业中的应用效果。
制造商需要选择合适的原材料，采用适当的生产工艺，并进行严格的质量控制，以获得优质的天然气半补强炭黑产品。
只有如此，才能满足各行业对炭黑的需求，推动相关产业的发展。
炭黑补强
炭黑基本上是由“碳素”构成的，而白炭黑是由“二氧化硅和水”组成的。
白炭黑比重稍大，其平均粒径较小。
因此，自炭黑的比表面积大，其吸油值大在物理性能方面，白炭黑的着色俄耐撕裂性、粘性和耐曲挠疲劳性等占优，而炭黑的耐磨性、回弹性、耐候性和耐光性等更佳。
比较一下两者的表面官能团，在物理性能方面的差异就显而易见了。
炭黑表面存在极其少量的含氧官能团，有羧基和酚式羟基等酸性基、氧萘式结构筹碱性基、羧基和醌基等中性基。
不过，由于官能团数量太少，所以炭黑是疏水性的(图3)。
有代表性的炭黑N330(HAF)含氧0．7％、鱼0．4％和碳97．9％，其官能团种类似乎很多。
但其数量很少，所以各种官能团难以量化。
炭黑是按氮吸附比表面积和硫化速度来分类的，炭黑是用各种有机化合物不完全燃烧制得的，按生产方法分为炉黑、槽黑、热裂炭黑和灯烟黑等。
炉黑是在炉内不完全燃烧烃类来生产的。
槽黑通过天然气火焰接触槽钢来生产。
热裂炭黑是热解天然气所得。
灯烟黑是将烃放人敞口的浅底锅内燃烧后制成的。
另一方面，白炭黑表面的基本构造如图4a所示存在号Si—OH键或莹si—O—si釜键。
其衾面可认为能用水覆盖，是亲水性的。
善Si—OH键窿温度和／或分作—盯F与暑si-0一si鲁键之间存在平续反密。
关于炭黑补强性的原因，有许多说法。
不过，大多认为是起因予橡胶与炭黑混炼时形成了结合橡胶。
有种看法是，结合橡胶是由与炭黑表面相互作用生成的受束缚成分、包容在炭黑粒子熔合生成的聚集体的孔隙问的胶相(炭黑凝胶相)和混炼过程中橡胶分子链披切断后再连接形成的胶相(橡胶凝胶柑)组成的。
虽然要阐述形成的主要醵显得太复杂。
但是通过溶剂抽提混炼有炭黑的未硫化胶料，作为未被抽提而残余的胶料，可测定结合橡胶的数量。
下面’，通过具体的例子来推论结合橡胶与炭黑的结合情形和炭黑的分散状况。
作为带容易与炭黑反应的官能团的SBR，众所周知有锡改性SBR。
因此，合成了图5所示的各种SBR所合成的4种SBR是：未改性SBR、与之构造相同而终端带sn C键的SBR、未改性SBR和低分子量锡改性SBR的共混物以及支链用锡化合物改性的sBR。
改善白炭黑在胶料中补强作用的方法
人们在不断寻求各种方法以进一步提高白炭
黑等填料的分散，同时提高填料与橡胶之间的相
互作用。直接添加少量的分散剂是一种方便的方 法。一般认为分散剂属于金属皂基混合物。相对 于橡胶大分子，分散剂是小分子，又具有表面活性 剂的双亲结构。因此，分散剂的引入起到了增塑 润滑作用，可以弱化大分子之间的缠结，同时，分
般地说，大部分能够与白炭黑的表面羟基发生化
学反应的易挥发物质均可作为改性剂。 白炭黑的结构改性是在生产过程中对白炭黑 进行分子设计，将亲水性的白炭黑改性成程度不 同的疏水性、两亲性的或带反应活性的白炭黑。 最近几年，国外出现了一种生产方法，叫硅酯水解 法，产品称为ＷＰＨ，所得二氧化硅极细，最大粒径
键；活性羟基与有机大分子链上的氢形成氢键；白 炭黑粒子间的相互作用、白炭黑一聚合物一白炭 黑与白炭黑聚集体间的“桥”链构成了空间网络 结构。其补强的机理可归结为以下两点：一是白
散剂还利于缠结的解除。目前国内文献对分散剂
重要的作用，但必须使其在填充体系中能够均匀 分散，才能达到满意的效果。Ｓｉ６９使用方法主要
包括直接混合法和预处理法两种。直接混合法是 将二氧化硅、生胶与Ｓｉ６９按一定比例均匀混合， 然后再加入其它助剂，以免阻碍偶联剂与聚合物
的合成及其对性能的影响也只作了初步研究，加 之对其组成的不明确，一般将其统称为加工助剂。
的混合物口Ｊ。
并均匀分散在二氧化硅表面进行处理；湿式处理
则是在二氧化硅的制作过程中，用偶联剂处理液
此外，设法在组成胶料的聚合物分子上附加
可以和白炭黑粒子相结合的官能团（胺、酰胺、烷 氧基硅烷、环氧基、羟基等），使白炭黑可以直接
橡胶炭黑补强原理
橡胶炭黑补强原理
橡胶炭黑补强是橡胶工业中的一种重要技术。
其原理是将炭黑粒子加入到橡胶中，通过物理和化学作用，提高橡胶的强度、硬度、耐磨性和耐老化性能。
炭黑是一种黑色粉末，由天然气或石油等碳质原料经过高温热解、气相沉积等工艺制成。
炭黑具有高比表面积、分散性好、耐高温、耐化学腐蚀等特点，是一种重要的工业材料。
橡胶和炭黑之间的相互作用是橡胶补强的基础。
橡胶分子链中的双键可以与炭黑表面上的羟基、羧基、胺基等官能团发生物理吸附或化学反应，形成强的分子键合力。
这种键合力可以有效地改善橡胶的力学性能。
在橡胶生产过程中，炭黑的添加量通常在10%-50%之间。
炭黑的种类、粒径、表面活性等因素都对橡胶补强效果有影响。
一般来说，表面活性高、粒径小的炭黑补强效果更好。
除了炭黑外，还有其他补强剂，如硅石、白炭黑、碳纤维等。
它们与橡胶分子链的作用方式不同，但都可以提高橡胶的力学性能。
在实际应用中，橡胶炭黑补强技术已经广泛应用于轮胎、输送带、密封件、管道和鞋底等领域。
不同用途的橡胶制品对炭黑的要求也不同，需要在炭黑的种类、添加量、分散性等方面进行调整。
橡胶炭黑补强技术是橡胶工业中的重要技术之一。
通过合理的炭黑选择和添加量，可以有效地提高橡胶制品的力学性能和耐用性，为橡胶制品的应用提供了有力支持。
白炭黑补强原理
白炭黑补强原理引言白炭黑作为一种特殊的化学物质，在工业生产和科学研究中得到广泛应用。
其具有高度的吸附性、光学性能和导电性等特点，被广泛用于橡胶、塑料、油墨、涂料等领域。
然而，白炭黑本身的力学性能较差，为了提高其强化效果，科学家们通过不断研究和实验，揭示了白炭黑补强的原理。
白炭黑的结构特点白炭黑是一种纯白色、无定形的粉末状物质。
其化学成分主要由富勒烯、多壁碳纳米管和氧化硅组成。
富勒烯和多壁碳纳米管为纳米级颗粒，具有较高的比表面积和晶体结构的稳定性。
氧化硅则为无机化合物，与富勒烯和碳纳米管形成了独特的复合结构。
白炭黑补强的机制白炭黑补强的本质是通过填充和界面相互作用来增强复合材料的力学性能。
具体来说，白炭黑通过以下方式实现补强效果：填充效应白炭黑的较大比表面积使其能够充分填充在复合材料的基体中，从而减小了基体材料的微观缺陷。
这种填充效应可以有效地阻碍裂纹的扩展，并提高复合材料的刚性和强度。
跳跃效应白炭黑作为纳米级颗粒，其大小和基体材料之间存在很大的差异，这种差异会导致介面张力和应力集中。
当外界施加力量时，白炭黑颗粒和基体之间的界面会出现断裂和位移现象，从而吸收和分散应力，提高复合材料的韧性。
锚固效应白炭黑的表面具有较高的表面能和活性官能团，能够与基体材料发生化学吸附和物理吸附作用。
这种吸附作用可以形成更强的界面粘合力，从而增加了复合材料的界面强度和耐久性。
桥接效应白炭黑的富勒烯和碳纳米管结构具有良好的空间网络结构，可以在基体材料中形成桥梁效应。
这种桥梁效应可以有效地分散和排列基体材料中的纤维和颗粒，进一步提高复合材料的均匀性和强度。
白炭黑补强在工业中的应用基于白炭黑补强的原理，科学家们已经在工业生产中广泛应用了白炭黑。
以下是一些典型的应用领域：橡胶白炭黑可以提高橡胶制品的力学性能和耐磨性。
在橡胶制品中添加适量的白炭黑，可以改善橡胶的断裂强度、抗张强度和耐磨性，延长橡胶制品的使用寿命。
塑料白炭黑可以增强塑料制品的刚性和强度。
乙炔炭黑的作用是什么
乙炔炭黑的作用是什么
乙炔炭黑的作用是什么
乙炔炭黑主要作用是导电、导热、着色、补强。
乙炔炭黑主要用途是：
1、乙炔炭黑制造干电池，可改善导电性能,增加放电量与延长放电时间。
2、乙炔炭黑电池极板，包括铅酸蓄电池、锂电池、锂离子电池等。
3、导电、防静电橡胶、硅胶及塑料，比量小、补强好、耐腐蚀、加工性好、易控制导电率。
4、电缆屏蔽料、附件及包裹材料。
5、特种轮胎及轮胎用胶囊，起补强、导热作用，用它补强的硫化胶具有很高的定伸强度和硬度，物理性能好。
6、特种轮胎及轮胎用胶囊。
乙炔炭黑用于轮胎中可起补强、导热作用，用它补强的硫化胶具有很高的定伸强度和硬度，物理性能良好。
7、电磁波绝缘和气体分散电极、触媒材料、微波吸收材料。
微波吸收材料主要由吸波剂和基体材料构成。
由吸波材料的工作原理可知，吸波材料的吸波能力与吸收剂的吸收能力有密切关系。
乙炔炭黑属于电损耗型的无机吸波材料，具有良好的吸波功能，且价格便宜。
1。
白炭黑补强原理
白炭黑补强原理
白炭黑是一种常见的填充剂，常用于改善聚合物的力学性能和耐久性。
它是一种粒状物质，通常由碳黑和硅酸盐组成。
在填充聚合物中，它
常常与其他填充剂一起使用，如玻璃纤维和丝状石墨。
白炭黑与其他填充剂相比，具有许多优点。
首先，它可以提高聚合物
的拉伸强度和模量。
其次，它可以提高聚合物的硬度和耐磨性。
最后，它可以改善聚合物的阻燃性能。
白炭黑作为填充剂的主要作用是增加聚合物的机械强度。
它通过增加
聚合物中固体颗粒的数量来实现这一目的。
这些颗粒的大小和形状对
聚合物性能有重要影响。
一般情况下，粒径小的填充剂可以提高聚合
物的强度和模量，而大粒径的填充剂则能提高聚合物的韧性。
除了机械性能之外，白炭黑还可以改善聚合物的耐热性和耐化学腐蚀性。
这是因为白炭黑具有高度的表面活性，能够在聚合物中形成一层
紧密的涂层，防止其他化学物质与聚合物发生反应。
白炭黑对聚合物的增强作用主要是靠其高表面积来实现的。
表面积越大，填充剂对聚合物的增强作用就越强。
同时，白炭黑的表面性质也
对其增强作用有重要影响。
例如，表面具有化学反应性的白炭黑可以
与聚合物形成化学键，从而实现更高的增强效果。
总之，白炭黑是一种重要的聚合物填充剂，具有显著的增强作用。
它可以提高聚合物的力学性能、耐久性和阻燃性能，对于制造高性能聚合物制品具有重要的意义。
橡胶补强用炭黑百年史话
用 木 材修 建 的 ， 隔不 久便 因 为发 生 火灾 而焚 毁 。 时 这座炭 黑 工厂 乃 至后来 ２ Ｏ世 纪 中 叶 的所 有 工 厂 ， 采用 的都是 同一 种 生 产 工 艺 ， 固 态 碳 沉 积 在 金 即
属表 面上 ， 将其 “ ” 来便 获 得 炭黑 产 品 。 刮 下 这些 工 艺 中 当时 使 用 最 广 泛 的 当 推 槽 法 工 艺 ， 工 艺是 利 用 天 然 气 作 为 原 料 。这 一 时 期 的 该
碳 ， 氢则 是气 体 副产 品 。 而 通 常认 为 ， 一种 炭黑 生 产 工 艺 是 由怀 特 （ ． 第 Ｊ Ｋ． ｉｈ） 明的 ， 人是 美 国费 城 的一 位 油 墨 制 Ｗｒ ｔ 发 ｇ 此 造 商 。他 的 初 衷 旨在 帮 助 生 产 出一 种 新 型 亮 光
漆。
入橡 胶 内可 大 大 延 长 轮 胎 的使 用 寿命 ， 因为 这 么
第 １ 期
专
、
朱 永 康 ． 胶 补 强 用 炭 黑 百 年 史话 橡
鍪 胶 补 强 用 炭 黑 百 年 史 话 橡
最
朱 永康
编 译
摘
要 ： １０年 里 ， 黑 的 发 展 已 经 对 橡 胶 补 强 产 生 了 重 要 的 影 响 。本 文 将 介 绍 炭 黑 在 橡 胶工 业 中 的 发 展史 ， 讨 论 炭 在 ０ 炭 并
炭黑 于 ２ Ｏ世 纪 初被 用 于橡 胶 中， 时这 么 做 当
此 ， 在 几 千年前 ， 早 古代 中国 人就 利 用 一 种类 似 炭 黑 的物 质 ， 即所 谓 的 “ 烟炱 ” 为颜 料 （ ） 用 。 作 墨 使
今 天 ， 如我 们都 知道 的那 样 ， 黑 是 这 种 在 正 炭
白炭黑补强原理
白炭黑补强原理
白炭黑是一种常用的填充剂，其具有良好的增强效果。
白炭黑的增强原理可以归纳为以下几点：
1. 填充效应：白炭黑填充在聚合物基础体系中，可以增加复合
材料的体积，从而提高其硬度、强度和刚度等力学性能。
2. 表面修饰效应：白炭黑表面通过物理吸附或化学反应等方式
与聚合物基体表面相互作用，在界面处形成一层薄膜，可以改善界面的相容性和黏着性，提高复合材料的承载能力。
3. 阻隔效应：白炭黑具有较高的比表面积和孔隙率，可以有效
地阻隔氧气和水分的渗透，从而提高聚合物基体的抗氧化和耐水性能。
4. 热稳定效应：白炭黑具有较好的热稳定性能，在高温下不易
分解，可以降低复合材料在高温条件下的脆化和老化现象。
综上所述，白炭黑的增强原理主要包括填充效应、表面修饰效应、阻隔效应和热稳定效应等多个方面，这些效应相互作用，使得白炭黑成为一种有效的增强剂。
- 1 -。
EPDM胶料的性能研究__白炭黑补强EPDM胶料
胶料的硫化温度均为 160 e 。 113 白炭黑的表面处理
白炭黑的表面改性处理分为现场改性处理 和预处理改性, 方法如下。
( 1) 白炭黑的现场改性处理 直接将偶联剂加入胶料中, 在混炼中偶联 剂才开始与白炭黑表面相接触, 进行改性。具 体分为 A 和 B 两种方法: A) 在开炼机上, 先加 入偶联剂混炼均匀 后, 再加入 白炭黑, 混炼均 匀, 混炼温度为 30~ 50 e ; B) 先按 A 方法进行 混炼, 然后将此胶料在 160 e 的双辊开炼机上 高温返炼 5 min, 下 片冷却后 再加入其 它配合 剂。
中, 使用 H-i Sil 255 补强的效果 最好, TS3 透明 白炭黑次之, 蓟县白炭黑最差。这表明, 白炭黑
品种对补强橡胶的最终性能有决定性的影响。 目前, 国内白炭黑在品质( 粒度、结构性、表
白炭黑补强原理范文
白炭黑补强原理范文白炭黑（白碳黑）是一种由炭黑生产中产生的副产品，其主要成分是二氧化硅(SiO₂)。
白炭黑具有较高的比表面积和吸附性能，因此在多个工业领域得到广泛应用，如橡胶、塑料、油墨、涂料和建筑材料等。
在材料科学领域，白炭黑也被用作补强填料。
补强填料的应用旨在提高材料的力学性能，增强其刚性和强度，使其具有更好的抗拉、抗压和抗磨损能力。
补强填料的作用方式可以通过以下几个原理来解释。
1.增加材料的比表面积：白炭黑具有非常高的比表面积，这意味着单位质量的白炭黑所包含的颗粒数更多。
填加白炭黑后，颗粒与基础材料之间的接触面积增加，从而提高了材料的摩擦力和粘合力。
这种增加接触面积的效果会导致材料的力学性能得到改善，如增加抗拉强度和刚性。
2.填充效应：白炭黑的形态和粒径可以影响填充效应。
当白炭黑的颗粒相对较大时，可以填充材料中的空隙和裂缝，从而增加了材料的整体密度和均匀性。
填充效应改善了材料的抗震性能和耐久性，降低了材料受力时的应力集中。
3.表面亲和性：白炭黑具有一定的亲水性，可以增加填料与基础材料之间的相互作用。
这种相互作用可以提高材料的粘附性能，增强材料的界面结合强度。
表面亲和性还可以改善填料在复合材料制备过程中的分散性和胶凝性。
4.纳米尺寸效应：由于白炭黑的颗粒尺寸通常在纳米级别，因此材料中的纳米尺寸效应也会对补强原理产生影响。
纳米尺寸的白炭黑颗粒具有更大的比表面积和更好的分散性，可以更有效地改善材料的力学性能。
纳米填料也可以通过与基础材料相互作用，改善其热稳定性和耐候性。
总的来说，白炭黑作为补强填料在材料科学中具有广泛应用。
通过增加材料的比表面积、填充效应、表面亲和性和纳米尺寸效应，白炭黑可以改善材料的力学性能，增加其刚性和强度，并提高材料的耐磨损和耐候性。
白炭黑的使用还可以改善材料的加工性能和稳定性，使得材料在不同应用领域具有更多的可能性。
天然气半补强炭黑用途
天然气半补强炭黑用途
天然气半补强炭黑是一种高品质、高性能的炭黑产品，其主要用途是作为橡胶、塑料、涂料、油墨、电缆、建筑材料等工业领域的填充剂、增强剂和着色剂。
在橡胶工业中，天然气半补强炭黑主要用于改善橡胶的物理性能和机械性能。
通过添加适量的天然气半补强炭黑，可以提高橡胶的强度、耐磨性、耐臭氧性、耐寒性等，从而使橡胶制品具有更好的耐久性和使用寿命。
此外，天然气半补强炭黑还可以提高橡胶的加工性能，使橡胶在加工过程中更易于塑性变形和成型。
在塑料工业中，天然气半补强炭黑主要用于增强塑料的机械性能和耐候性。
通过添加适量的天然气半补强炭黑，可以提高塑料的强度、刚度、耐热性、耐紫外线辐射性等，从而使塑料制品具有更好的耐久性和使用寿命。
此外，天然气半补强炭黑还可以提高塑料的加工性能，使塑料在加工过程中更易于塑性变形和成型。
在涂料和油墨工业中，天然气半补强炭黑主要用于调节涂料和油墨的颜色、光泽度、流变性等性能。
通过添加适量的天然气半补强炭黑，可以改变涂料和油墨的光学性能和流变性能，从而使其更符合用户的要求和需求。
在电缆和建筑材料工业中，天然气半补强炭黑主要用于提高电缆和建筑材料的防火性能和耐久性。
通过添加适量的天然气半补强炭黑，可以降低电缆和建筑材料的燃烧性能和氧指数，从而使其更加安全和耐久。
此外，天然气半补强炭黑还广泛应用于特殊橡胶制品（如高压胶管、汽车胶管、密封件、胶辊、传送带等），高档塑料制品，硬质合金行业，石墨行业，高档耐火材料行业，导电涂料行业等领域。
还用于干电池行业做吸电液剂，以及做导热橡胶制品、防静电橡胶制品等。
如需了解更多信息，建议咨询化学专家或查阅化学相关书籍。
橡胶炭黑补强原理
橡胶炭黑补强原理
橡胶炭黑是一种常见的橡胶补强材料，它通过添加炭黑颗粒到橡胶中，能够显著提高橡胶的力学性能和耐磨性能。
炭黑补强原理涉及到炭黑颗粒的物理属性和橡胶基体的化学结构。
首先，炭黑是一种碳纳米颗粒，具有大比表面积和高比表面积活性。
当炭黑与橡胶基体混合时，炭黑颗粒能够填充橡胶的空隙，增加橡胶间的物理相互作用力，从而增加橡胶的拉伸模量、强度和硬度。
此外，炭黑的高比表面积活性也能吸附橡胶链端的自由基，从而促进橡胶分子间的交联反应，进一步增加橡胶的强度和硬度。
其次，炭黑还具有催化效应。
在橡胶加工过程中，加热和加速剂等因素都会产生自由基，这些自由基能够导致橡胶分子的交联反应。
炭黑能够吸附这些自由基，进而进一步促进橡胶分子间的交联反应，形成更强的交联结构，增强橡胶的力学性能和耐久性能。
除了以上两个原理，炭黑还具有良好的分散性和亲和力。
由于炭黑颗粒表面带有极性功能团，能够与橡胶基体中的丙烯酸或羟基等活性基团形成氢键或物理吸附作用，从而增加炭黑和橡胶间的结合力，并促进炭黑的分散。
当炭黑充分分散在橡胶中时，能够最大程度地发挥其补强效果。
总体来说，橡胶炭黑补强原理涉及到多种物理和化学作用。
通过增加橡胶链间的
物理作用力、促进分子间的交联反应、优化炭黑的分散和亲和力等方式，能够显著提高橡胶的力学性能、耐久性能和耐磨性能。
因此，炭黑是一种重要的橡胶补强材料，广泛应用于汽车轮胎、橡胶密封件、工业橡胶制品等行业中。
chap2 2 白炭黑补强
的相互作用，因此，要对白炭黑进行改性。
白炭黑填充橡胶硫化胶的性能
白炭黑的改性
白炭黑的改性集中在表面改性，有
多种方法，但在橡胶工业中，通常使用的
是通过填料表面对某些改性剂的吸附进行
表面化学改性和物理改性。
白炭黑的改性
白炭黑的改性
硅烷改性白炭黑主要有两种方法:干法和湿法。
干法有两种混合方法。一是用液态改性剂或稀释的改性剂 喷在一定温度下搅拌翻动的填料中混合；二是在聚合物混
炼时将改性剂与填料一起加入机械混炼。
湿法也有两种混合方法。一是改性剂水溶液，乳液或改性 剂直接加到填料水悬浮液中搅拌反应、除水、干燥；二是 填料悬浮于改性剂的溶液中，让其吸附改性剂，再除溶剂， 干燥。
对硫化促进剂有较强的吸附作用，因此明显地迟延 硫化。
白炭黑表面吸附水与焦烧时间的关系
为了避免这种现象，一方面可适当地提
高促进剂的用量；另一方面可采用活性剂，使
活性剂优先吸附在白炭黑表面，使得白炭黑表
面的硅烷醇基团被遮蔽， 可有效阻止促进剂被
吸附ห้องสมุดไป่ตู้防止迟延硫化现象，。
活性剂一般是含氮或含氧的胺类、醇类、醇胺类
白炭黑补强体系
白炭黑
合成二氧化硅(二氧化硅的微细粉末) 因具有仅 次于炭黑的补强性而被称为白炭黑。
白炭黑根据制造方法大致可分为湿法白炭黑 (水合硅酸) 和干法白炭黑(无水硅酸) 两种。 干法白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂， 但其成 本较高, 而且加工性能方面也有一定难度，因 此，橡胶通常使用湿法白炭黑。
这样既可减少或消除白炭黑表面的硅醇基团，又可增加白
炭黑的用途
炭黑的用途
炭黑的用途
1、用于橡胶轮胎行业，特殊用途的炭黑主要作用是着色，用于油墨涂料等行业内。
2、炭黑可以用作橡胶的补强剂和填料，其消耗量约为橡胶消耗量的一半，橡胶用炭黑占炭黑总量94％，其中约60％用于轮胎制造。
也用作油墨、涂料和塑料的着色剂以及塑料制品的紫外光屏蔽剂。
3、炭黑是人类最早开发、应用和目前产量最大的纳米材料，其既可以用作橡胶制品的补强剂，也可用于塑料、油墨、着色剂、导电剂、合成革、干电池、电子元件、印染、水泥等方面。
4、碳黑可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。
碳黑，又名炭黑。
5、炭黑的用途很广，品种也很多，有补强炭黑，超耐磨太黑，色素炭黑，按照生产工艺还有湿法炭黑，干法炭黑，喷雾炭黑；按照生产原料有煤焦油炭黑，天然气炭黑等等。
还有白炭黑和黑炭黑。
1。
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1．按制造方法分 （1）接触法炭黑：接触法炭黑，其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆
盘法炭黑。
槽法炭黑转化率大约为5%。其特点是含氧量大（平均可达 3%），呈酸性，灰分较少（一般低于0.1%）。 （2）炉法炭黑： 炉法炭黑的特点是含氧量少（约1%），呈碱性，灰分较多 （一般为0.2%~0.6%），这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。
传统橡胶补强：CB、白CB、有机树脂、 纤维、聚合物共混等 新兴补强：纳米技术
炭黑补强体系
1．炭黑的生产、分类与命名
2．炭黑的组成与结构
3．炭黑的物理和化学性质 4．炭黑对橡胶的补强作用 5．炭黑对橡胶工艺性能的影响 6．炭黑的补强机理
§１橡胶补强与填充的历史与发展
年发明了二氧化硅气相法白炭黑。
近年来无机填料的发展也很快，主要表现
在粒径微细化、表面活性化、结构形状多
样化三方面。从填料来源看对工业废料的
综合利用加工制造填料发展也较快。
§2 炭黑的生产、分类和命名 一．炭黑的定义
炭黑是由许多烃类物质（固态、液态或气 态）经不完全燃烧或裂解生成的。它主要由碳元
素组成，其微晶具有准石墨结构，且呈同心取向， 其粒子是近乎球形的粒子，而这些粒子大都熔结 成聚集体。
（3）热裂法炭黑：转化率30%~47%。炭黑粒子粗大，补
强性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量达99%以上。
（4）新工艺炭黑：新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄， 着色强度比传统的高十几个单位，形态较开放，表面较光 滑。N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭 黑。
2．按作用分：
橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。
在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉， 当时可能是为了防止光老化。后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。
在Hancock发明混炼机后，常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。
1904年，S. C. Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa，但当时并 未引起足够的重视。
在炭黑尚未成为有效补强剂前，人们用氧化锌作补强剂。一段时间后， 人们才重视炭黑的补强作用。
我国是世界上生产炭黑最早的国家。 1864年美国开始研制炭黑。 1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。炭黑的补强性不仅使它得到
广泛的应用，而且也促进了汽车工用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑，炉黑 生产满足了轮胎工业发展的要求。70年代在炉黑生产工艺基础上进行 改进，又出现了新工艺炭黑。这种炭黑的特点是在比表面积和传统炭 黑相同的条件下，耐磨性提高了5%~20%，进一步满足了子午线轮胎 的要求。
基本概念：
补强是指能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性同时获得明显提高的作
用。目前使用的补强剂通常也使橡胶的其他性能发生变化，如硬度和定 伸应力提高，通常也产生一些不利影响，如弹性下降，滞后损失增大、 压缩永久变形增大等。橡胶工业用的主要补强剂是炭黑和白炭黑。
填充是指在橡胶中加入一种物质后能降低成本、增大体积或改善加工性能
炭黑成为支持橡胶工业发展的重要材料。炭黑
的用途除了用作以汽车轮胎为主的橡胶制品的 补强剂外， 还可用作印刷油墨、涂料、塑料等 的黑色颜料， 以及赋与电池活性物质以导电性 的填充剂等。但是，从数量上看，炭黑在像胶
工业中的需求量占绝对多数， 而这其中约
75% 又用于汽车轮胎。
1939年首次生产了硅酸钙--白炭黑，1950
炭黑的生产
§2 炭黑的生产、分类和命名 二．炭黑的分类 炭黑是橡胶工业的主要补强剂。为适应橡胶工业的 发展要求，人们开发了五十余种规格牌号的炭黑。以前炭
黑分类有按制法分，也有按作用分，后来发展了ASTM1765这种新的分类方法。这种方法的出现结束了以前分类 混乱、缺乏科学表征炭黑的状况，但其缺点是没有反映出 炭黑的结构度。炭黑的几种分类方法分述如下。
典型炭黑品种
ASTM系列 1~10 N100 11~19 N110 SAF 超耐磨炉黑 粒径范围nm ASTM名称 英文缩写 中文名称
N200
N300 N400
20~25
26~30 31~39
N220I
N330 N440
SAF
HAF FF
中超耐磨炉黑
高耐磨炉黑 细粒子炉黑
N500
N600 N700 N800 N900 S200
硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑，如超耐 磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。
软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补
强炭黑、热裂法炭黑等。 这种分类方法比较粗略，主要是根据炭黑的性质及 对橡胶的补强效果来分类命名的。
3．按ASTM标准分类 我国在80年代开始采用美国ASTM-1765-81分类命名法。该命名 法由四个字组成，第一个符号为N或S，代表硫化速度。其中N表示正 常硫化速度；而S表示硫化速度慢。N及S符号后有三个数，第一位数 表示炭黑的平均粒径范围；第二位和第三位数无明确意义，代表各系 列中不同牌号间的区别。其粒径按电镜法测得的数据划分为10个范围， 橡胶用炭黑粒径范围在11-500nm之间。
40~48
49~60 61~100 101~200 201~500 20~25
N550
N660 N765 N880 N990 S212I
FEF
GPF SRF-HS FT MT SAF-LS-SC
快压出炉黑
等，如减少半成品收缩率、提高半成品表面平坦性、提高硫化胶硬度及 定伸应力等作用。传统常用的填充剂主要是无机填料，如陶土、碳酸钙、 滑石粉等 注意: 有些填充剂兼有补强和增容作用，两者难于绝对界定，都是以 主导作用来定类的。
迄今,橡胶补强可采取以下几种途径实现: ①炭黑补强 ②浅色补强剂(以白炭黑为主)补强 ③树脂补强 ④短纤维补强。 从补强材料的外形来分，上述①和②呈粉体状， ③呈树脂状,而④ 为纤维状。 它们的补强机理也各不相同：①和②通过橡胶与补强剂之间形成 结合橡胶;③是通过共混引入树脂的特性(以刚性为主) ,赋予共混物以 较好的力学性能;而④则借助于短纤维在橡胶基质中的有规取向而使复 合物得到增强。