炭黑
炭黑简介演示
采用先进的自动化控制系统，实现生产过程的智 能化和数字化管理。
资源循环利用
加强炭黑生产过程中的废弃物回收和资源再利用 ，降低生产成本。
新应用领域的开发
高性能材料
将炭黑应用于高性能复合材料、先进陶瓷等领域，拓展其在高端 制造业的应用。
新能源领域
探索炭黑在太阳能电池、锂离子电池等新能源领域的应用，推动清 洁能源的发展。
工艺流程
原料经过高温裂解，产生 炭黑蒸气，再经过急冷和 凝结成炭黑颗粒。
产品特点
热裂法炭黑具有高色素、 高纯度等特点，适用于制 造高级橡胶、塑料等产品 。
03
炭黑的应用领域
轮胎
轮胎是炭黑应用的主要领域之一，炭黑可以提高轮胎的耐磨性和抗疲劳性，延长 轮胎的使用寿命。
炭黑在轮胎制造中还起到增强胎面硬度和降低轮胎滚动阻力的作用，从而提高轮 胎的燃油经济性和行驶稳定性。
炭黑简介演示
汇报人： 2024-01-08
目录
• 炭黑定义与性质 • 炭黑的生产工艺 • 炭黑的应用领域 • 炭黑的市场现状与前景 • 炭黑的环保问题与对策 • 未来炭黑技术的发展趋势
01
炭黑定义与性质
定义
01
炭黑是一种由烃类物质不完全燃 烧或热裂解形成的黑色固体微粒 ，通常用作橡胶、塑料等高分子 材料的补强剂和填充剂。
橡胶制品
橡胶制品是炭黑应用的另一个重要领域，包括汽车零部件、 电线电缆、密封件、胶管等。
炭黑在橡胶制品中起到补强、增塑、填充等作用，提高制品 的力学性能、耐热性、耐油性、耐腐蚀性和电气性能。
油墨和涂料
油墨和涂料中添加炭黑可以改变颜色和遮盖力，同时提高 油墨和涂料的耐磨性、耐候性和耐化学腐蚀性。
炭黑的特殊结构和性能使其在高端油墨和涂料领域具有广 泛的应用前景。
工业炭黑制作过程
工业炭黑制作过程一、炭黑的概述炭黑是一种由热解或燃烧有机物材料得到的黑色粉末状碳素材料，具有极高的比表面积和吸附性能。
它广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、化妆品等工业领域。
二、炭黑的制备方法1. 火焰法制备火焰法是目前炭黑工业生产中最主要的方法之一。
该方法通过将碳氢化合物物料（如重油、天然气等）喷入燃烧室中，在适当的氧气供应下，使物料燃烧产生的烟气冷却凝结，生成炭黑。
这种方法制备的炭黑颗粒较小，比表面积高，质量稳定，广泛用于橡胶行业。
2. 热解法制备热解法是将有机物料在高温下分解得到炭黑的方法。
通常使用的有机物料包括煤、石油焦、天然气等。
这种方法的特点是制备过程中无需使用火焰，可以得到颗粒较大的炭黑。
热解法制备的炭黑主要用于涂料、油墨等工业领域。
三、炭黑的制备工艺流程1. 原料准备：根据制备要求选择合适的有机物料作为原料，并进行必要的预处理，如破碎、干燥等。
2. 喷雾进料：将原料以喷雾的形式进入燃烧室，与适量的氧气一起燃烧。
燃烧过程中产生的烟气中含有有机物的碳原子。
3. 烟气冷却：烟气经过冷却设备，使烟气中的炭黑颗粒冷却凝结，形成炭黑粉末。
4. 分离除尘：炭黑粉末与烟气通过除尘设备进行分离，去除其中的杂质颗粒。
5. 热处理：将分离后的炭黑粉末进行热处理，以提高其结构和性能。
6. 包装储存：经过质量检验合格的炭黑粉末进行包装，并进行储存，待用于下游的应用领域。
四、炭黑制备过程中的关键技术1. 燃烧工艺控制：控制燃烧室中的氧气供应量、温度等参数，以确保原料充分燃烧，生成高质量的炭黑。
2. 冷却设备设计：设计合理的冷却设备，使烟气中的炭黑颗粒能够充分冷却凝结，形成粉末状的炭黑。
3. 除尘技术：采用有效的除尘设备，去除烟气中的杂质颗粒，确保炭黑粉末的纯度和质量。
4. 热处理工艺：在适当的温度和时间条件下，对炭黑进行热处理，以改善其结构和性能。
五、炭黑制备过程中的环境保护措施1. 控制废气排放：采用合理的燃烧工艺和除尘设备，减少废气中的有害物质排放，保护环境。
各种炭黑牌号用途
各种炭黑牌号用途炭黑是一种常见的碳质颜料，广泛应用于橡胶、塑料、墨水、涂料、油墨、化妆品等领域。
根据其物理和化学性质的不同，炭黑可以细分为多个牌号，每种牌号都有不同的用途。
下面是一些常见的炭黑牌号及其用途：1.N220：N220是一种高效能炭黑，具有较高的耐磨性和拉伸强度，广泛应用于橡胶制品的加工中。
它能够提高橡胶的抗拉、抗撕裂、硬度和耐磨性能，常用于制作汽车轮胎、工业胶管、输送带等。
2.N330：N330是一种多功能炭黑，具有中等的加工性能和耐磨性，广泛应用于橡胶制品、塑料制品、涂料等行业。
它能够增加橡胶制品的耐磨性、硬度和张力强度，被广泛用于制作轮胎、胶管、电线和电缆等。
3.N550：N550是一种颗粒较大的炭黑，具有较高的抗撕裂性能和耐磨性，广泛应用于橡胶制品、涂料和塑料制品中。
它能够提高橡胶制品的耐磨性、抗撕裂性和抗切割性能，被广泛应用于工业胶管、密封制品、运动鞋底等。
4.N660：N660是一种较大颗粒的特种炭黑，具有较高的加工性能和耐磨性，广泛应用于橡胶制品和工业产品中。
它能够提高橡胶制品的耐磨性、耐裂纹性和韧性，被广泛用于制作轮胎、高速医用橡胶手套、运动器材等。
5.N774：N774是一种特殊的炭黑，具有较强的电导性和耐候性，广泛应用于橡胶制品和电子材料中。
它能够提高橡胶制品的电导性、抗紫外线照射性能和耐候性能，被广泛用于制作电缆、导电橡胶制品等。
6.N990：N990是一种高强度的炭黑，具有较高的硫磺吸附能力和电导性，广泛应用于橡胶制品和印刷油墨中。
它能够提高橡胶制品的硬度和抗拉伸强度，被广泛用于制作高性能轮胎、印刷油墨等。
除了以上牌号外，还有许多其他炭黑牌号，如N326、N375、N6600等，在不同的应用领域中有着特殊的用途。
总的来说，炭黑作为一种重要的颜料和填料，广泛应用于橡胶、塑料、油墨等行业，为产品提供了增强机械性能、调节颜色和提高耐久性等重要功能。
各种炭黑牌号的不同特性能够满足不同产品的需求，提高产品的品质和性能。
炭黑的各个型号及用途
炭黑的各个型号及用途炭黑是一种常见的工业材料，具有广泛的用途。
下面将介绍炭黑的各个型号及其主要用途。
1. N220型炭黑：N220型炭黑是一种高耐磨、高强度的炭黑。
其主要用途包括轮胎、工业橡胶制品、泡沫橡胶、轴承润滑材料等。
由于其具有较高的抗撕裂性能和耐化学溶剂性能，因此也广泛应用于塑料和油墨等工业。
2. N330型炭黑：N330型炭黑是一种中等强度的炭黑。
它通常用于橡胶制品，例如轮胎、橡胶管、传动带等。
N330型炭黑还可以用于制作橡胶鞋底、橡胶垫等制品，其优良的耐磨性能和强度使得其在橡胶工业中得到广泛应用。
3. N550型炭黑：N550型炭黑是一种中等耐磨、高抗撕裂性能的炭黑。
它主要用于轮胎、工业橡胶制品、化学品的涂料和制造材料。
N550型炭黑在橡胶制品中被广泛用于高强度胶带、传动带、汽车密封件和工业橡胶制品等方面。
4. N660型炭黑：N660型炭黑是一种较高硫含量的炭黑，具有较好的耐磨性能和耐化学性能。
它主要用于轮胎、皮革、橡胶制品和工业胶带等方面。
由于其较高的硫含量，N660型炭黑还可以用于制备橡胶制品中的硫化促进剂，从而提高橡胶制品的硫化效果。
5. N772型炭黑：N772型炭黑是一种低耐磨性的炭黑。
它主要用于橡胶制品、涂料和塑料等。
N772型炭黑具有较大的表面积和吸附性能，可以有效地提高橡胶制品和塑料的加工性能和物理性能。
此外，炭黑还有其他一些特殊型号，如高品质炭黑、低挥发炭黑和特种颜料炭黑等，这些炭黑通常应用于特殊领域，如高级橡胶制品、电子材料和食品包装等。
高品质炭黑在高级橡胶产品（如工程橡胶制品、电缆芯和高强度输送带等）中应用广泛。
低挥发炭黑主要用于橡胶制品和食品包装，以减少有害物质的挥发。
特种颜料炭黑主要用于涂料、塑料和印刷油墨等行业，以增加颜料的黑度和色彩稳定性。
总的来说，炭黑的各种型号具有各自独特的物理和化学性质，适用于不同的工业领域。
炭黑的应用范围非常广泛，其中最主要的应用领域是橡胶制品，如轮胎、橡胶管等。
洁净煤技术：炭黑
03
三、炭黑的生产工艺
01
炉法
02
接触法 热裂解法
03
炉法工艺根据 原料不同可分为
气炉法 油炉法 油气炉法
三、炭黑的生产工艺
用蒽油生产中超耐磨炭黑的工艺流程
油炉法
原料油
反应炉
废热锅炉
热空气 急冷水
列管冷却器
冷空气
空气预热器
造粒机
产品
造粒机旋风 气体 分离器
尾气
脉冲袋 滤器
炭黑
风冷器
旋风 分离器
FOUR
第四部分
小结
小结
1 炭黑的分类 2 生产炭黑的原料 3 炭黑的生产工艺
思考题
什么是炭黑？炭黑 有哪些用途？
生产炭黑的 方法有哪些?
谢谢观看！
二、生产炭黑的原料
煤 焦 油 煤经高温干馏的产品之一
二、生产炭黑的原料
目前我国炭黑工业用油中有3/4来自煤焦油
原
料
油
主 要
高温干馏
是
煤焦油
蒽油 一蒽油 二蒽油 防腐油
低温和中温干馏煤焦油和气化焦经蒸馏切取的馏分也是优质原料油。
第三部分
THREE
炭黑的生产工艺
三、炭黑的生产工艺
01
炉法
生产橡胶炭黑
原料
• 天然气 • 乙炔气
已预热的 反应炉
隔绝空气
• 间歇或连 续热裂解
• 产生 炭黑
一、炭黑的分类
按炭黑用途可分为
橡胶 炭黑
色素 炭黑
导电 炭黑
一、炭黑的分类
占炭黑总产量 的90％左右
01 橡胶炭黑
炭黑对橡胶的补强作用
加入炭黑后 橡胶制品的模量、硬度、 耐磨性和抗撕裂性 提高
碳黑和炭黑有什么区别
碳黑和炭黑有什么区别
碳黑和炭黑虽然只有一字之差，但是它们存在明显的不同。
1. 生产方法：碳黑是通过燃烧碳质物和蒸汽裂解烃得到的，相比于炭黑过程中对煤或沥青的需求较小，并且对环境的污染也较少。
而炭黑是通过烟煤或石油沥青的裂解过程中产生的副产物，所以炭黑的生产成本相对较低，同时也带来了环境污染问题。
2. 材料成分：炭黑主要成分是碳素元素，但同时也含有杂质和其他元素，如氢、氧、氮、硫等，其中碳素含量大于95%。
而碳黑是一种碳氧化合物，其主要成分是碳和氧元素。
3. 性质差异：炭黑比碳黑更硬，优异的加工和耐磨性能使炭黑广泛用于轮胎、橡胶、涂料等领域。
而碳黑的特性使其成为用于墨水、印刷油墨、塑料等领域的主要添加剂。
4. 应用范围：炭黑在橡胶和墨水的生产中应用广泛。
碳黑也广泛应用于天然橡胶、合成橡胶、塑料和沥青等领域，其在橡胶制品中的应用也越来越普遍。
总的来说，碳黑和炭黑在生产方法、材料成分、性质和应用范围等方面都存在明显的差异。
在实际使用时，需要根据不同的行业和需求进行选择。
什么是炭黑
什么是炭黑炭黑，一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
比重1.8-2.1 由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。
此外还有“槽黑”“炉黑”。
按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。
一、黑度与粒径黑度直接与炭黑的粒径相关，粒径越小，比表面积愈大，炭黑的黑度越高。
这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体，但是其比表仍能起作用，原生粒子细，则凝聚体的比表面积越大。
所显现的颜色更黑，防紫外线作用更佳。
由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以着色力更强。
但是当粒径减小时，由于蓝光被优先吸收，为此色调变成棕相。
细微原生粒子赋予炭黑更大的比表面积，同时增加分散难度，一般通过表面处理可调整润湿性和改善分散性。
二、结构炭黑粒子不仅以原生粒子形式存在，而且在生产熔结成凝聚体。
这种凝聚体是由原生粒子经化学键结合。
在凝聚过程中，由大量链枝的原生凝聚体构成的炭黑称为高结构炭黑。
而原生凝聚体由较少链枝原生粒子组成的炭黑，则称为低结构炭黑。
炭黑的结构即炭黑聚集体的形态，一般链枝越多越密其结构越高，反之则结构越低。
三、表面化学性炭黑的生产方法不同其表面化学性能各异。
炭黑表面具有不同的含氧官能团（如羧基、内脂基、酚基、羰基等）。
一般含氧官能团高的炭黑，挥发份高，其色调可调性能好，其流动度也较高。
炭黑样品加热至825±25oC后以百份重量损失表示炭黑挥发份。
炭黑含氧基因越多，挥发份也越大。
四、吸湿性和密度炭黑是一种表面积大的物质，因此有一定的吸湿性。
中炭黑的吸湿量主要由表面积大小来决定。
可加强措施，尤其在包装、贮存和运输的过程采取办法以减少产品的吸湿性。
因为水分（吸湿量）过高会对加工过程带来麻烦，所以要求对某些品种炭黑有特殊包装。
炭黑在塑料行业中的应用一、着色用炭黑色素炭黑一般都能较好的给塑料着色，可根据着色特性或物化性能选用色素炭黑，着色用炭黑的品种的选择基本上都是随成品必须达到的黑度而定。
炭黑的基本常识
炭黑的基本常识一，什么是炭黑？产品分册：“碳黑是碳（主要为石油衍生物）经过不完全燃烧形成的精细粉末状的准石墨结构物质，表观呈纯黑色粉或者粒状。
碳黑（无机颜料）不溶于水；有酸碱性之分，燃烧后产生二氧化碳。
碳黑的主要成分是碳，同时包含微量氢，氧，硫（含硫量），灰份（灰分），焦油（甲苯透光率）和水份（加热减量）。
”为了准确把握这一概念，可参看下图和所附电镜照片：碳元素——→准石墨结构——→聚集体——→附聚体——→粒状炭黑（原粉）生（一次结构）（二次结构）←（纳米 nm ）∣（微米μm ）→依靠范德华力（分子间作用力），一次结构的炭黑聚集体会附聚成附聚体（又称二次结构）。
在涂料、油墨或塑胶中，在外力的作用下，炭黑的二次结构变成一次结构，分布在体系中。
而粒状炭黑是为了满足储存、运输、防止污染的需要，经过湿法或干法造粒而生成的粒径更大的炭黑颗粒。
二．什么是颜料碳黑？据2005年统计数据显示，碳黑的全球年产量接近800万吨，其中90%以上为橡胶碳黑，用于橡胶补强用途和汽车轮胎；只有大约10%作为色素用于油墨，塑胶和涂料，称为颜料碳黑（pigment carbon black），色素碳黑(coloring carbon black)或者特种碳黑(special carbon black)。
最稳定的颜料：有很好的耐热性，耐化学性和耐光性。
三．碳黑的用途炭黑具有优良的着色(coloring)、导电(conductive)或抗静电(antistatic)以及紫外线吸收(UV absorption)的功能，因此炭黑可以作为橡胶(rubber) ，轮胎（tyre）等工业中的填充剂，涂料、油墨、塑料、化纤、皮革等工业的着色剂，以及导电剂、抗静电剂、紫外光屏蔽剂等被广泛应用。
四，碳黑技术工艺（生产方法）全球碳黑生产工艺一般为炉法、接触法（主要为槽法和无槽气法）和热解法。
我们正在使用的是最重要也是最常用的生产工艺--炉法和气法。
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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。
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ASTM-1765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。
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。
（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：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，表3-2是橡胶用炭黑的分类命名。
表3-2 橡胶用炭黑粒径分类ASTM系列粒径范围nm 典型炭黑品种ASTM名称英文缩写中文名称1~10N100 11~19 N110 SAF 超耐磨炉黑N200 20~25 N220 ISAF 中超耐磨炉黑N300 26~30 N330 HAF 高耐磨炉黑N400 31~39 N472 XCF 特导电炉黑N500 40~48 N550 FEF 快压出炉黑N600 49~60 N660 GPF 通用炉黑N700 61~100 N765 SRF-HS 高结构半补强炉黑N800 101~200 N880 FT 细粒子热裂法炭黑N900 201~500 N990 MT 中粒子热裂法炭黑S200 20~25 S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑（中超耐磨炉黑型）S300 26~30 S315 HAF-LS-SC 代槽炉黑（超耐磨炉黑型）§3-3 炭黑的性质炭黑的粒径（或比表面积）、结构性和表面活性，一般认为是炭黑的三大基本性质。
用于高性能轮胎的白炭黑/炭黑翟俊学，张萍，赵树高青岛科技大学高分子科学与工程学院，山东青岛266042高性能轮胎是近年来轮胎行业广为关注的重点研究课题之一，在轮胎胎面胶的配合体系研究及应用中，研究重点一方面致力于新型橡胶的开发以及通用橡胶的改性或并用，另一方面侧重于补强填料的开发或改性，二者都是影响轮胎胎面胶滚动阻力、抗湿滑性能、耐磨性能等行驶性能的重要因素。
众所周知，纳米级尺寸的硬相粒子，可以显著提高橡胶的物理机械性能，而白炭黑/炭黑是2种具有高表面活性、高分散度的纳米级尺寸粒子，尤其粒子表面存在的各种官能团，可以和橡胶产生强烈的相互作用。
因而研究白炭黑/炭黑对轮胎行驶性能的影响是非常重要的。
本文讨论了近年来在白炭黑/炭黑的开发、改性及在高性能轮胎中的应用等方面的技术成果。
1 白炭黑体系白炭黑已经被广泛应用于轮胎行业中，特别是高分散性沉淀法白炭黑，不仅能降低滚动阻力，还有助于改善抗湿滑性能，但其缺点也很明显，即加工工艺比较复杂，而且白炭黑之间强烈的相互作用使其在橡胶中的分散比较困难，虽然加入硅烷偶联剂有利于白炭黑的分散，同时降低胶料的门尼粘度，但分散仍然不够均匀，而且还提高了胶料的定伸应力。
在实际工业生产中，采用动态反应性混炼(140-160℃，3-4min，3段甚至4段混炼)可以得到部分改善，即白炭黑和硅烷偶联剂混炼时在高温下保持一段时间，使二者充分反应，从而提高白炭黑的分散性。
有的研究采用并用树脂或脂肪酸酯来改善白炭黑的分散性，同时可以降低混炼胶的粘度，而且对硅烷偶联反应产生最小的影响。
白炭黑还有一个静电问题，白炭黑胶料的电阻较高，因此一般不单用白炭黑，至少掺10份炭黑，以减少静电。
表1是典型低滚动阻力轮胎胎面胶的配方。
表1 典型低滚动阻力胎面胶配方━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━组分用量/份─────────────────────高乙烯基SSBR① 75高顺式BR② 25白炭黑[表面积150-190(m^2/g)] 80芳烃操作油(高粘度) 32.5氧化锌 2.5硬脂酸 1防老剂6PPD 2微晶蜡 1.5炭黑N330 变量③硅烷变量④硫黄 1.4促进剂CBS 1.7促进剂DPG 2━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━注：①苯乙烯质量分数0.12、乙烯基质量分数0.46，Tg为-42℃。
②顺式质量分数和0.98，Tg为-104℃。
③白炭黑的用量占炭黑总量的50%以下。
④硅烷偶联剂用量为白炭黑用量的8%-10%。
1.1 白炭黑Willam等人研究了胎面胶中高分散白炭黑、易分散白炭黑和普通白炭黑之间的区别。
他们发现白炭黑胶料的交联时间较长，门尼粘度随白炭黑用量的增加而增大；60℃时胶料的损耗因子随白炭黑用量的增加而增大，其中高分散白炭黑胶料的损耗因子最低，力学性能也最好。
总之，目前在胎面胶配方中，白炭黑的用量占炭黑总量的50%以下，硅烷偶联剂的用量为白炭黑用量的8%-10%，这样既可使轮胎的耐磨性和抗湿滑性保持较高的水平，又可降低轮胎的滚动阻力，但各种白炭黑的混炼工艺性能仍然未能得到有效改善。
胡庆福等人以CO2混合气体和水玻璃为原料，在助剂作用下，采用CO2沉淀法制取高补强白炭黑，并得到其最佳工艺条件为水玻璃浓度35g/L，反应温度70℃，助剂质量分数为0.7%，反应时间60min。
即使在单独使用该白炭黑补强后，硫化橡胶样品的扯断强度达到12.3MPa。
1.2 白炭黑改性白炭黑和硅烷偶联剂并用可以有效降低轮胎胎面的滚动阻力并提高抗湿滑性能。
按照硅烷偶联剂的应用范围可分为2类，硫代氰基硅烷(Si-264)和四硫醚硅烷(Si-69)等用于非炭黑填充的硫黄硫化胶料。
该偶联剂中的甲氧基和乙氧基在反应的过程中与白炭黑表面上的硅醇基团反应形成强键；而硫官能团在硫化过程中与硫黄和促进剂反应，并与聚合物链形成硫键(硫链长度由存在的硫黄量所决定)。
另一大类包括含其它官能团如氯、氨基、乙烯基、甲基丙烯基或环氧基的硅烷，它们主要用于非硫黄硫化体系；这些官能团要求与硫化的体系相匹配，才能在硫化过程中与聚合物的键合达到最佳效果。
目前在胎面胶配方中最常使用的偶联剂是多硫硅烷，通常为双(3-三乙氧基硅-1-丙基)四硫化物，一般称为TESPT。
包括奥斯佳有机硅公司生产的硅烷偶联剂，名为Silquist A1289；另一硅烷偶联剂Si-69，是由德固萨公司生产的。
这2种产品虽然称为四硫化物，但实际上是多硫化物的混合物，每个分子中平均有3.6个硫原子，硅烷与白炭黑的偶联作用主要由硅烷中硫的质量分数(即二硫、三硫、四硫和更高硫原子数硫键)的分布决定。
研究表明，将多硫化硅烷中硫键的平均硫原子数从3.6降至2，可以提高低滚动阻力胎面胶的工艺性能，但其物理性能和60℃时的tanδ值有所下降。
通过在低硫原子数硫键混炼胶中加入硫，使总硫质量分数达到四硫化物的水平，则其大部分物理性能和动态性能就不会下降。
若把额外的硫加到硫化剂中，则可保持其优异的工艺性能。
但是硅烷偶联剂的反应必须要有水分的参与，水分质量分数在0.06以上的白炭黑胶料的性能基本相同，而水分质量分数较低的白炭黑会对胶料的性能有不利影响。
Mandal S K等的研究发现许多硫代磷酰基有机物可以和白炭黑发生反应，在白炭黑填充NR中产生异丙醇，从而形成了白炭黑和橡胶的分子桥Si-O-P，这些化合物的行为类似于硅烷偶联剂。
Ou Y C等研究了烷基化白炭黑对橡胶补强效果的影响，发现白炭黑烷基化后提高了其和橡胶基体的相容性，更容易在NR和SBR中分散，所得硫化胶具有更小的tanδ。
但是，烷基化后白炭黑的增强效果明显减弱，这是因为聚合物与填料之间，以及填料与填料之间的相互作用减弱所致。
二硝基二胺类偶联剂是近年来继硅烷类和钛酸酯偶联剂后发现的又一类较好的偶联剂，用它改性的白炭黑能有效地改善硫化胶的动态性能。
该类偶联剂中具有代表性的是N,N’-双-(2-甲基-2-硝基丙基)-1,6-二胺基己烷(BNAH)。
它对聚合物与填充剂之间的偶联机理是，经过加热产生1个活性二元游离基，该游离基的两端分别与橡胶和填充剂反应，交联结构为-CH2NH(CH2)6NHCH2- ，即在聚合物与填充剂之间形成了1个烷基长链。
该类偶联剂可广泛地应用于橡胶与各种炭黑、无机纤维及无机填料之间的偶联。
将其应用于炭黑配合体系，在不延长焦烧时间的前提下，可以降低硫化胶的压缩疲劳生热与损耗因子。
BNAH用于橡胶与无机填料之间的偶联，不仅可以提高硫化胶的动态性能(如降低生热与损耗因子)，而且可以提高硫化胶的拉伸强度与耐撕裂性能。
贾红兵等人综合研究了各种偶联剂如硅烷类、钛酸酯类及表面活性剂苯磺酸钠等对白炭黑进行表面改性，从而改善橡胶与填料之间的结合作用，提高橡胶材料的耐磨性能。
耐磨性的优劣顺序为：硅烷类偶联剂>表面活性剂>钛酸酯类偶联剂。
有日本专利介绍胎面胶料用改性松香/白炭黑填充后，门尼粘度大幅下降，抗湿滑性能增加，同时滚动阻力变化不大。
这种改性松香是一种软化温度在150℃以下的醇性酯，是用松香或马来酸酐改性松香与甘油等等多元醇反应得到的。
1.3 炭黑/白炭黑双相填料炭黑/白炭黑双相填料是一种独特的橡胶补强填料，特别适用于轮胎，它是用卡博特公司开发的独特的技术生产的。
传统的炭黑90%-99%由碳元素组成，氧和氢是其它主要成分，而这种新型填充剂是由分散在炭黑相中的白炭黑相构成。
这种新型填充剂的主要特点是提高了烃类弹性体中橡胶-填充剂的相互作用，而降低了填充剂-填充剂的相互作用。
研究结果表明，与炭黑胶料和白炭黑胶料相比，双相填料只需要使用少量的偶联剂，而对胶料滞后损失和耐磨性能的平衡改进很大，胶料的tan δ值在低温下较高，在高温下较低，同时耐磨性能有所提高。