白炭黑补强原理范文
气相法白炭黑在橡胶补强中的应用
２ ６
橡 胶 参 考 资 料
２１ ０ ２年
注 ： １Ｄ ＝二 甲基 二 氯硅 烷 ； （ ） ＤＳ ＨＭＤＳ 六 甲基 二 硅 氮 烷 ； ４一 八 甲 基 环 四硅 氧 烷 ； Ｄ ＝ 聚 二 甲基 硅 氧 烷 ；（ ） 水 气 相 法 白 炭 黑 ＝ Ｄ Ｐ ＭＳ ２疏 标 注 以词 尾 “ ” “ ” Ｒ ，Ｒ 的意 思 是“ 排斥 ”
３ 亲水 型 与疏水 型气 相 法 白炭 黑
亲水 型和疏 水型气 相法 白炭黑 的表面 活性 如
他 气相 氧化 物如 二氧 化钛 或氧 化铝 。赢创 一德 固 赛 旗下 商标 名 为 Ａｅｏ ｉｅＴｉ ２ ｒ ｘｄ Ｏ２Ｐ ５和 Ａｅｏ ｉｅ ｒ ｘｄ Ｐ ２的二氧 化钛 ， Ｆ 与其 他 添 加 剂 相 组合 可 用 作 硅 橡 胶热 稳定 剂 。 生 反 应 。反 应 Nhomakorabea如 下 ：
２ ＋ Ｏ２ ２ ２ Ｈ２ — Ｈ Ｏ
图１ Ｓ ｉ 密 度 为 １７个 Ｓ ＯＨ ． ｉ 基 团／ ｍ＇的 Ａ ｒｓ２ ０ ＯＨ ｎ ｅｏｉ ０ ｌ 气 相 法 白炭 黑 的 分 子 模 型
２ 气相法 白炭黑的改性与物理化学特性
通过 不 同的化学 物质 （ 如硅 烷 、 硅油 和官 能硅 烷） 对亲 水型 气相法 白炭 黑进 行处 理 ， 可 由此 而获
６ ０多年 已经 过去 了。１ ４ ９ １年 ， 固赛 开始 为轮 胎 德 行业研 发 一种 白色 填充 材 料 ， 以替 代 只 能 由石 用 油生产 的 炭 黑 填 料 。 １ ４ ９ ３年 ， ｒ ｓ 被 注 册 为 Ａｅｏ ｉ ｌ 德 固赛 的气 相 法 白炭 黑 的商 标 。在 同 一期 间 ， 也 就是 ２ ０世 纪 ４ ０年 代 初 ， 宁 玻 璃 （ ｏｎｎ 康 Ｃ ｒ ｉｇ Ｇｌｓ） 陶 氏化学 （ ｏ Ｃ ｅ ｃ １组建 的一 个合 ａ ｓ和 Ｄ ｗ ｈ ｍｉａ） 资企业 生 产 出 了 聚 硅 氧 烷 材 料 。２ Ｏ世 纪 ４ Ｏ年
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。
白炭黑的制备及性能研究
2014 届毕业论文偶联剂原位改性白炭黑/NR的制备及性能研究院、部：材料与化学工程学院学生姓名：张进泉指导教师：李艳花职称助教专业：高分子材料与工程班级：高本1001完成时间： 2014年5月摘要白炭黑是橡胶最主要的白色透明补强剂，但是因为白炭黑表面具有亲水性硅醇基团，使得其与烃类橡胶的相容性比炭黑差。
因为白炭黑分散性能较差，容易发生团聚，故而填充大量白炭黑会使得胶料的定伸应力达不到较好的效果，而且填充后的橡胶的压缩变形和磨耗及加工性能都比炭黑要差。
偶联剂Si69的加入，能够降低白炭黑胶料的粘度并改善加工性能，提高硫化胶的力学性能。
但由于 Si69 改性白炭黑填充仍存在许多问题，Si69 的分子量大，在混炼过程中需要较长的时间和较高的温度才能与白炭黑充分反应。
本论文选用了Si69 作为改性剂，探讨了在高温密炼机上制备白炭黑原位改性天然橡胶的工艺。
研究了:偶联剂Si69 的不同用量对白炭黑增强天然橡胶NR 胶料的性能的影响；与常规开炼机混炼改性的天然橡胶NR进行了力学性能的比较；对原位增强改性后的天然橡胶NR的结构、填料和聚合物之间的相互作用以及白炭黑在天然橡胶NR基体中的分散情况等进行了研究。
结果表明：偶联剂Si69不仅能够提高白炭黑填充天然橡胶NR的性能，而且当偶联剂Si69的用量与天然橡胶的用量为4:100（质量比）是，效果最佳。
关键字：天然橡胶NR；白炭黑；硅烷偶联剂Si69ABSTRACTSilica is the main white transparent rubber reinforcing agent. However, because the silica’s surface has hydrophilicity silanol groups, its compatibility with the hydrocarbon rubber is inferior to carbon black. Because of poor dispersion of silica so it tends to to agglomeration easily, and therefore filled a lot of white carbon black in it will make the rubber compound modulus reach bad results , what is more,after filling the rubber’s compression and processing performance is worse than carbon black .But coupling agent Si69 capable of reducing the viscosity of the silica gel material and improve the processing performance , improve the mechanical properties of vulcanized rubber.But Si69 modified silica-filled rubber still has a lot of problems, such as the large molecular weight.In this paper, I chose the silane coupling agent Si69 as a modifier, discussed the process for improving the modified and natural rubber silica with high temperature in the mixer. Discussed :the coupling agent Si69’s different impact on reinforcing natural rubber’s NR compound performance; Mechanical properties’ compare between natural rubber and NR in conventional open mill mixing; Researches between the filler and the polymer matrix of natural rubber NR dispersion interactions and situ silica modified natural rubber NR structure.The results showed that: a coupling agent Si69 silica filler can not only improve the performance of natural rubber, NR, and when the amount of the amount of coupling agent Si69 natural rubber is 4:100 (mass ratio) is best.Keywords: Natural rubber NR；Silica；Silane coupling agentSi69目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 绪论 (1)1.1 Si69 原位改性白炭黑增强 NR的研究综述 (1)1.1.1 Si69 原位改性白炭黑增强 NR的基本性质与应用发展 (1)1.2 原位改性白炭黑增强天然橡胶NR的原材料 (1)1.2.1 天然橡胶NR (1)1.2.2 白炭黑 (2)1.2.3 硅烷偶联剂 (2)1.2.4 氧化锌 (3)1.2.5 硬脂酸 (3)1.2.6 橡胶硫化促进剂 (3)1.2.7 防老剂 (4)1.2.8 硫化剂-升华硫 (4)1.3 本课题研究的目的及意义 (4)1.3.1 本课题的研究目的和意义 (4)2 实验部分 (5)2.1 实验原料及仪器 (5)2.1.1 实验原料 (5)2.1.2 实验配方 (6)2.1.3 实验仪器 (6)2.2 实验样品制备 (7)2.2.1 白炭黑/Si69接枝共聚物的制备 (7)2.2.2 Si69接枝天然橡胶NR 的制备 (7)2.2.3白炭黑接枝天然橡胶NR 的制备 (7)2.2.4 Si69改性白炭黑增强天然橡胶NR的样品的制备 (8)2.3 测试与分析 (9)2.3.1扭矩/时间测试 (9)2.3.2 红外光谱测试 (9)2.3.3 洛氏硬度测试 (9)2.3.4 拉伸性能测试 (9)3 实验结果与讨论 (11)3.1 白炭黑与偶联剂Si69的性分析 (11)3.1.1抽提分析 (11)3.1.2扭矩变化测试结果与分析 (11)3.1.3红外光谱结果与分析 (12)3.2 天然橡胶NR与偶联剂Si69的反应性分析 (13)3.2.1扭矩变化测试结果与分析 (13)3.3 天然橡胶NR与白炭黑/偶联剂Si69的交联性能分析 (13)3.3.1扭矩变化测试结果与分析 (13)3.3.2红外光谱结果与分析 (14)3.5 Si69常规改性样品与原位改性样品的力学性能分析 (14)3.5.1实验结果 (14)3.5.2力学性能比较 (15)3.6 不同组分的Si69原位改性白炭黑增强天然橡胶NR的样品的力学性能分析. 153.6.1实验结果 (15)3.6.2力学性能比较 (16)4 实验结论参考文献致谢 (20)1 绪论1.1 Si69 原位改性白炭黑增强 NR的研究综述1.1.1 Si69 原位改性白炭黑增强 NR的基本性质与应用发展炭黑填充橡胶的门尼粘度小于白炭黑填充橡胶,一般而言，这是因为填料在聚合物母体中的絮凝程度而导致的。
炭黑、白炭黑论文
白炭黑表面接枝改性及其在橡胶中的应用白炭黑经过表面改性之后应用于橡胶中，可以取得良好的补强效果。
除了补强之外，延长制品使用寿命防止其因老化而丧失使用价值是橡胶工业研究的另一主题。
本文制备出表面接枝防老剂的白炭黑，以解决传统橡胶配方中白炭黑与橡胶相容性差、防老剂易挥发及抽提等问题，并考察其对丁苯橡胶(SBR)及天然橡胶(NR)补强及防老性能的影响。
首先采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(A187)与对氨基二苯胺(PPDA)反应，制备防老偶联剂，并用~1H-NMR、HPLC-MS、FTIR对其结构进行表征。
然后将所得产物与白炭黑反应制备表面接枝防老剂的白炭黑，采用FTIR、XPS、TG 及TEM对其进行表征。
结果表明，改性后白炭黑表面成功接枝了防老偶联剂，表面吸附水明显减少，并且随着防老偶联剂用量的增加白炭黑表面接枝密度呈现出先迅速增大后逐渐保持平缓的趋势。
将所得表面接枝防老剂改性白炭黑用于补强SBR，考察其对SBR补强及防老性能的影响。
研究发现当改性白炭黑用量为50份时，胶料的加工性能及力学性能均较佳。
将其与相应的含50份炭黑、未改性白炭黑、Si69及A187改性白炭黑胶料进行对比，RPA分析表明，防老偶联剂改性白炭黑胶料转矩下降，正硫化时间明显缩短，并且Payne效应减小，与基体相容性提高，分散性得到明显改善。
硫化胶的力学性能随着防老偶联剂用量的增大逐渐提高，并最终达到与炭黑及Si69改性白炭黑硫化胶同等水平；A187改性白炭黑硫化胶力学性能略差。
与炭黑硫化胶相比，改性白炭黑硫化胶具有更好的动态性能，即低温下滞后损耗更大而高温下滞后损耗更小。
热氧及湿热老化实验表明，改性白炭黑硫化胶比添加防老剂4020的硫化胶更加稳定，其老化后拉伸强度、拉断伸长率均优于对比硫化胶；但是改性白炭黑硫化胶的耐臭氧老化性能较差。
TGA与甲苯抽提实验证明，改性白炭黑胶料中的防老剂不挥发、耐抽提。
在NR胶料中，RPA分析表明表面接枝防老剂的改性白炭黑补强胶料转矩下降，正硫化时间远短于未改性及Si69改性白炭黑胶料而与炭黑胶料相当，填料网络化程度降低，分散性优异且结合胶含量高于炭黑胶料及Si69改性白炭黑胶料。
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。
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
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。
沉淀法白炭黑对弹性体的补强作用
沉淀法白炭黑对弹性体的补强作用黄祖长 编译 在橡胶应用中,沉淀法白炭黑是传统的补强填料。
就运动鞋底而言,该白色补强填料能改善耐磨性与抗撕裂性,并可以制成任意颜色。
在工业橡胶制品中,沉淀法白炭黑常用于提高抗撕裂性或用于降低生热性。
在轮胎工业中,已使用这些沉淀法白炭黑来提高卡车和重型车辆轮胎的抗撕裂性,还用于提高子午线轮胎中金属帘线与橡胶的粘着性。
近年来,沉淀法白炭黑已扩展到了客车轮胎应用中。
一种新型的Rhodias白炭黑由于其良好的分散性而促进了“绿色轮胎”的发展,这种轮胎滚动阻力小并改善了湿路面抓着力,使用寿命长。
以前,在使用传统白炭黑时,从未获得过这种综合平衡的性能,这可能与所用的白炭黑具有特别高的分散性及白炭黑聚合物间良好的相互作用有关。
我们用3种不同的变形区域,尤其是在发生Payne效应的小变形(变形幅度小于100%)区域解释了这种特殊性能。
Payne效应是用应变幅度增大时,最大损耗模量(G″)状态引起的贮存模量(G′)的增量来表征。
已提出了若干种机理,对应于各种不同的局部机理可分下列几类:(1)填料渗透网络的破坏与再生;(2)界面上聚合链的吸附与解吸附;(3)由粘合到表面的橡胶产生的主体聚合物的解缠结;(4)白炭黑表面环绕的玻璃状橡胶壳的应变2软化。
在本研究中,我们使用不同的特种白炭黑填充胶料,以便在沉淀法白炭黑在橡胶内良好分散时区辩这些描述。
1 试验部分111 试样“绿色轮胎”胎面胶的基体材料主要是溶聚丁苯橡胶(S2SBR)。
我们使用了一种由Bayer公司商品化的溶液聚合型丁苯橡胶,商品名为Buna VSL552521,该橡胶的充油量为3715%,含有55%乙烯21,2和25%苯乙烯。
这种橡胶使用的主要填料是称之为Z 1165M P的高分散性白炭黑(Rhodia公司提供)。
本研究使用的这种白炭黑和其他白炭黑的某些特性示于表1。
我们还将这些白炭黑与N347炭黑进行了对比。
表1 沉淀法白炭黑的主要特性典型分析Z1165MPZ1115MPZ1205MPZ175MP BET N2吸附比表面积,m2/g165115205175 CTAB吸附比表面积,m2/g160110200170p H 6.5 6.5 6.5 6.2湿度(2h×105℃),%710615710615灼烧减量(1000℃),%11101111 简而言之,沉淀法白炭黑是用酸(常用硫酸溶液)中和硅酸钠而获得的。
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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。