浅谈橡胶使用炭黑的局限性

丁腈橡胶中炭黑的作用概述说明1. 引言部分内容如下：1.1 概述丁腈橡胶是一种重要的弹性体材料，广泛应用于汽车、建筑、医疗等领域。

然而，纯丁腈橡胶的性能有限，无法满足某些特定需求。

为了改善丁腈橡胶的性能，炭黑被引入其中，并起到了至关重要的作用。

1.2 文章结构本文将从以下几个方面对炭黑在丁腈橡胶中的作用进行概述说明：2. 丁腈橡胶和炭黑简介：对丁腈橡胶和炭黑进行简单介绍。

3. 炭黑在丁腈橡胶中的作用机制：探讨炭黑对丁腈橡胶性能的影响机制。

4. 炭黑对丁腈橡胶物理性能的影响：具体分析炭黑对强度、硬度、耐蚀性和耐候性等物理性能的改善作用。

5. 结论：总结炭黑在丁腈橡胶中的作用，并展望未来发展方向。

1.3 目的本文章的目的是为了深入研究并全面了解炭黑在丁腈橡胶中的作用。

通过分析炭黑对丁腈橡胶性能的影响，可以为材料工程师和科研人员提供参考，以便更好地应用丁腈橡胶和炭黑材料，以满足不同领域的需求。

同时，展望未来发展方向，有助于促进相关研究和技术创新。

2. 丁腈橡胶和炭黑简介2.1 丁腈橡胶介绍丁腈橡胶（NBR）是一种合成弹性体，具有优异的耐油性、耐溶剂性和耐磨性。

它是由1,3-丁二烯和丙烯腈共聚合而成，其中丙烯腈单体的含量决定了丁腈橡胶的耐油性能。

在常温下，丁腈橡胶表现出较高的物理强度和机械性能，因此广泛应用于汽车零部件、工业密封件、手套等领域。

2.2 炭黑介绍炭黑是一种碳基纳米材料，通常以团状或球形颗粒形式存在。

它由天然气或石油中的碳原子经过加热裂解而得，具有高比表面积和吸附能力。

在橡胶工业中，炭黑被广泛用作填充剂和增强材料。

根据其结构和特性的不同，可以分为硫化型炭黑和非硫化型炭黑两种类型。

- 硫化型炭黑是通过与橡胶共同加工硫化制成的。

它具有较高的增强能力和机械性能改善效果，且对热老化和耐磨性的提升效果显著。

- 非硫化型炭黑则主要用作填充剂，用于改善橡胶的加工性能和降低成本。

由于其特殊的表面化学性质和结构特点，炭黑可以有效地与橡胶相互作用，提高橡胶材料的综合性能，并满足不同应用领域对材料力学性能、防老化性能等方面的要求。

炭黑在橡胶中的分散橡胶是一种常见的高分子材料，广泛应用于汽车轮胎、橡胶管、橡胶密封件等领域。

为了提高橡胶的性能，通常需要添加一些填料，其中炭黑是最常用的一种。

炭黑的加入可以增加橡胶的强度、耐磨性和耐候性。

然而，炭黑的分散性对橡胶的性能有着重要的影响。

炭黑是一种由碳元素组成的黑色颗粒状物质，具有较大的比表面积和吸附性能。

在橡胶中，炭黑的主要作用是填充剂和增强剂。

填充剂的作用是填充橡胶分子链之间的空隙，增加橡胶的体积，并提高橡胶的硬度和强度。

增强剂的作用是增加橡胶的拉伸强度和耐磨性。

然而，如果炭黑不能均匀分散在橡胶中，会导致橡胶的性能不稳定，甚至影响到整个制品的质量。

炭黑在橡胶中的分散可以通过物理和化学方法来实现。

物理方法包括机械混炼、热炼、挤出和压延等。

机械混炼是最常用的方法，通过炭黑颗粒在橡胶中的剪切和磨擦作用，使炭黑分散在橡胶中。

热炼是一种将橡胶和炭黑加热到一定温度，使之融合在一起的方法。

挤出和压延是将橡胶和炭黑混合物通过挤出机或压延机加工成所需形状的方法。

这些物理方法都可以有效地改善炭黑在橡胶中的分散性。

除了物理方法，化学方法也可以用于改善炭黑在橡胶中的分散性。

化学方法主要是通过表面改性来增加炭黑与橡胶之间的相容性。

常用的表面改性剂有硅烷偶联剂、胺类化合物和酚醛树脂等。

这些表面改性剂可以与炭黑表面发生化学反应，形成化学键，从而增加炭黑与橡胶之间的相互作用力，提高炭黑在橡胶中的分散性。

炭黑在橡胶中的分散性对橡胶的性能有着重要的影响。

首先，炭黑的分散性直接影响到橡胶的物理性能。

如果炭黑不能均匀分散在橡胶中，会导致橡胶的硬度和强度不均匀，影响到制品的使用寿命。

其次，炭黑的分散性还会影响到橡胶的加工性能。

如果炭黑分散不良，会导致橡胶在加工过程中出现堵塞、断裂等问题，降低生产效率。

此外，炭黑的分散性还会影响到橡胶的耐候性和耐磨性。

如果炭黑分散不良，会导致橡胶在长期使用或恶劣环境下易老化、开裂和磨损。

为了改善炭黑在橡胶中的分散性，可以从以下几个方面入手。

橡胶厂炼胶间炭黑粉尘的危害与防治终橡胶厂炼胶间是橡胶产品生产中不可或缺的重要环节，其中炭黑是重要的炼胶原料。

然而，炭黑的生产和使用会产生大量的粉尘，对工人的身体健康以及环境污染都带来极大的危害。

本文将从炭黑粉尘的危害和防治措施两方面进行探讨。

炭黑粉尘的危害1. 对工人健康的危害炭黑粉尘是一种细微的颗粒，在产生的时候很容易被呼入到肺部，影响呼吸系统的健康。

长期工作在炭黑粉尘环境中的工人，易患上慢性支气管炎、肺气肿等呼吸系统疾病，影响身体健康。

2. 对环境的污染炭黑粉尘对环境也存在污染的危害。

在生产和使用过程中产生的炭黑粉尘，易被空气和水传播，影响周围环境的卫生和噪声水平。

同时，炭黑粉尘通过空气和水流进入自然界，对生态环境造成污染。

防治措施1. 加强工人的个人防护意识橡胶厂应加强工人的个人防护教育，提高工人的个人防护意识，如配备口罩、防护服等防护用具，避免炭黑粉尘接触周围的皮肤和呼吸系统。

2. 改善工艺流程橡胶厂应考虑从生产过程的角度出发，采用现代化的生产工艺流程，从源头上减少炭黑粉尘的产生。

可以通过改善生产设备、加强生产过程管理、应用新型低粉尘环保产品等方法来减少炭黑粉尘的产生。

3. 加强清洁管理橡胶厂应加强清洁卫生管理，经常清洁室内和设备表面及废弃炭黑存储区，保持工作环境的清洁和干燥，避免炭黑粉尘积存和扩散。

4. 定期检测和维护橡胶厂应定期检测和维护生产设备，确保设备运转正常，减少粉尘的泄漏和产生。

5. 管理废弃物废弃炭黑应妥善处理和储存，避免影响周围环境和乱排乱倒。

结论炭黑粉尘对人体、环境等造成的危害是不容忽视的，且问题与日俱增。

因此，对于橡胶厂生产炭黑的过程中应采取积极的预防和治理措施，加强粉尘污染防治工作，为工人的身体健康和自然环境承担应有的社会责任。

同时，还应加强相关法规和管理制度的制定和完善，遏制和减少粉尘污染的发生，保障人和环境的健康。

白炭黑在橡胶中的应用一、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。

橡胶炭黑分散不良原因
橡胶炭黑是一种常用的填充剂，可以提高橡胶材料的强度和耐磨性。

然而，有时候我们会遇到橡胶炭黑分散不良的问题，这给橡胶制品的质量和性能带来了困扰。

橡胶炭黑分散不良的原因有很多，下面我将从材料选择、生产工艺和设备操作等方面进行分析。

材料选择是影响橡胶炭黑分散效果的重要因素。

如果选择的炭黑粒径过大或表面积小，会导致炭黑分散不均匀。

此外，炭黑的含杂质也会影响分散效果。

因此，在选择炭黑时，应选择粒径适中、表面积大且纯度高的炭黑，以确保良好的分散效果。

生产工艺也是影响橡胶炭黑分散的关键因素之一。

在橡胶制品的生产过程中，橡胶和炭黑需要充分混合，以保证炭黑能够均匀分散在橡胶基体中。

如果混炼工艺不当，比如混炼温度过高或时间过长，会导致炭黑的分散性能下降。

因此，生产过程中应严格控制混炼温度和时间，确保炭黑能够充分分散。

设备操作也是影响橡胶炭黑分散的一个重要因素。

在橡胶制品生产中，橡胶和炭黑需要通过机械设备进行混炼。

如果设备的转速、搅拌方式等操作参数不合理，会导致炭黑分散不良。

因此，操作人员应熟练掌握设备的操作技巧，合理调整设备参数，以确保炭黑能够均匀分散。

总结起来，橡胶炭黑分散不良的原因主要包括材料选择不当、生产工艺不合理和设备操作不当等。

为了解决这个问题，我们应选择适宜的炭黑材料，优化生产工艺，并提高操作人员的技术水平。

只有这样，才能有效提高橡胶炭黑的分散效果，提升橡胶制品的质量和性能。

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。

炭黑等填料对氟橡胶性能的影响分析摘要：研究了3种填料（氟化钙、硫酸钡、炭黑）对氟橡胶力学性能及加工性能的影响。

结果表明，采用氟化钙对氟橡胶补强作用最明显，但降低了压缩永久变形性能；而炭黑对氟橡胶的综合性能改善最佳。

关键词：氟橡胶氟化钙硫酸钡炭黑氟橡胶是主链或侧链碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体。

氟原子的电负性极高，使得c-f键键能较大（大约110kj.mol-1），同时促使c-c主链键能提高（97kj.mol-1），并在f-h之间利用强范德华力形成氢键，且其原子半径（0.064mm）相当于c-c键的一半，因此能够紧密地排列在碳原子周围，对聚合物c-c 主链产生很强地屏蔽作用，从而赋予了含氟高聚物高度稳定性。

由于氟橡胶这种化学结构，使得氟橡胶基体与绝大多数填料之间并不存在化学作用，也很难找到一种合适的表面活性剂对填料进行表面改性处理，所以氟橡胶与现今普遍使用的填料之间的界面粘合强度较弱。

然而，填料却可增大体积、降低成本，改善力学性能及加工工艺性能等，对于氟橡胶这种昂贵的特种橡胶来说，其作用更加明显。

研究填充体系对氟橡胶力学性能及加工工艺性能的影响具有重要的意义。

本文选用了3种典型的填料（氟化钙、硫酸钡、炭黑）来探讨填料对氟橡胶性能的影响及其在使用上所体现的优缺点。

1、实验1.1 原材料氟橡胶26，门尼粘度[ml（1+10）121℃]为42，双酚af，bpp，ca（oh）2，活性氧化镁，n990，巴西棕蜡；氟化钙和硫酸钡。

1.2 需要的实验设备开炼机，xk13-021-003型；无转子硫化仪，gt-m2000a型；拉力机，gt-tcs-2000型；邵尔a型硬度计；平板硫化机，kshr100型；扫描电子显微镜，gsm-5900lv型。

1.3 试样制备基本配方氟橡胶，100；双酚af，2；bpp，0.5；ca（oh）2，6；活性氧化镁，3；巴西棕蜡，1；填料（氟化钙、硫酸钡、炭黑n990），变量。

炭黑对橡胶耐热老化性能的影响柴克鹏1，2，沈惠玲1（1.天津科技大学材料科学与化工学院，天津 300222；2.银川佳通轮胎有限公司，宁夏 银川 750011）摘要：研究炭黑对橡胶耐热老化性能的影响。

结果表明：在炭黑结构相同的条件下，随着炭黑粒径增大，胶料的门尼粘度减小，强伸性能降低，耐热老化性能提高；通过并用耐热老化性能好的炭黑可以改善胶料的耐热老化性能。

关键词：炭黑；粒径；天然橡胶；丁苯橡胶；耐热老化性能炭黑是目前橡胶工业中用量最大的补强剂。

炭黑粒径越小，它与橡胶分子的接触面越大，补强作用也越大。

小粒径炭黑能在橡胶中形成均匀、致密的橡胶-炭黑网络，赋予硫化胶较高的强伸性能和耐磨性能，但其混炼时难于分散，胶料生热也大；大粒径炭黑在橡胶中易分散，但形成的炭黑-橡胶网络稀疏，加之粒径分布较宽而导致网络不均匀，致使硫化胶的物理性能较低。

添加的炭黑粒径不同，硫化胶的耐热老化性能差异也较大。

本工作主要研究炭黑品种对橡胶耐热老化性能的影响，并将不同种品种炭黑并用以改善硫化胶的耐热老化 性能。

1 实验1.1 主要原材料天然橡胶（NR），牌号SIR20，印度尼西亚产品；丁苯橡胶（SBR），牌号1500E，中国石油兰州石化公司产品；氧化锌，山东海化金钟锌业有限公司产品；硬脂酸，张家港泰柯棕化有限公司产品；炭黑N220，N330，N375和N660，韩城黑猫炭黑有限责任公司产品；炭黑N326，龙星化工股份有限公司产品；炭黑N234和N550，卡博特化工（天津）有限公司产品。

1.2 试验配方（1）炭黑单用试验配方：NR，100；炭黑（变品种），40；氧化锌，5；硬脂酸，3；芳烃油，3；促进剂DM，1.1；硫黄，3。

（2）炭黑并用试验配方见表1。

1.3 主要设备与仪器1.45 L密炼机，德国克虏伯公司产品；XK-160型开炼机，广东湛江橡胶机械厂产品；GK270型密炼机，益阳橡胶塑料机械集团有限公司产品；T-10型电子拉力机和2000型无转子硫化仪，美国孟山都公司产品；M200型门尼粘度仪，北京友深电子仪器有限公司产品。

炭黑对橡胶耐久性的影响段㊀栋㊀编译㊀㊀人们对于表征橡胶用炭黑的本质及其相关性能有很大的兴趣.尽管研究表明天然橡胶中不同类型的炭黑有不同程度的补强性能,但适合微观分析的试验证据并不多.大多数研究,包括模量和拉伸强度的测试,热分析测试和光学显微镜都不能用来直接获得微观结构的细节.K a r d a n等人通过F T I R外部反射实验发现,当聚合物涂覆在基板上时,聚合物的每个结构子单元在外表面都有固定的取向.在外表面上的取向及其基板的粘附取决于其构象变化,聚合物与介质的相互作用对构象变化影响很大.本研究中,我们利用A T R F TＧI R光谱仪作为主要技术手段,分析在金属基板上的炭黑橡胶复合材料的聚合物结构变化.将涂覆在金属基板上的硫化橡胶的红外分析结果和搭接剪切实验结果联系起来可用于说明炭黑的补强机理.由于天然橡胶和其他橡胶结构相似,所以,从本研究推断得到的结构信息可以推广到其他橡胶Ｇ炭黑体系和密封系统中.１㊀实验Z e o nC h e m i c a l提供加入了不同种类炭黑的合成天然橡胶,也就是顺式聚异戊二烯(N i p o l I R２２００)的胶料,炭黑通过密炼机混炼加入,同样条件下在橡胶中加入过氧化物和加工助剂(V e rＧn a y专利配方).本研究采用了粒径从２０n m到２４０n m不等的８种不同类型的炭黑(表１).所有橡胶中都加入２０份炭黑.用K o b e l c oS t e w a r tB o l l i n g公司生产的宽２０英寸,直径１０英寸的双辊开炼机进行混炼,聚合物包辊后室温下逐渐加入其他配合剂.在１８０ħ下,利用A l p h a T e c h o l o g i e s (A k o r n)生产的M D R(流变仪)M o d e l２０００绘制出每一种混炼胶的扭矩值随时间(６m i n)的变化趋势,得到相应的硫化或流变曲线.为了测量和基板的粘合强度,将每一种橡胶样品和１英寸宽的不锈钢基板在１８０ħ下用一个特殊模具模压成型制备样品,模具下模中橡胶样品和基板的接触面积是１平方英寸(６．４５c m２),橡胶样品厚度为０．２５英寸(６．３５m m).成型之前,在不锈钢基板上涂刷０．０２５m m厚的一层V e r n a y研制的面涂粘合剂以提高基板和橡胶之间的粘合强度,涂刷后在室温下停放干燥一整晚.表１㊀本研究用到的炭黑炭黑类型D B P A,c m３/１００g N２S A,m２/gN９９０４３８N７６２６５２９N７７４７２３０N５５０１２１４０N３２６７２７８N３３０１０２７８N３５８１５０８０N２２０１１４１１４㊀㊀用I n s t r o n５５６５拉伸试验机测试硫化胶和金属基板之间的剪切强度以及每一个硫化试样的模量和伸长率.利用R e xG a u g e的D DＧ３型数显硬度计测试每一个硫化试样的邵尔A硬度.利用A g i l e n tT e c h n o l o g i e s的６１０型F T I R仪器测试所有试样的光谱.利用B r u k e r公司m q２０型NM R时域松弛仪器测试交联密度.２㊀结果和讨论我们分析的主要目标之一是对含有不同类型炭黑的天然橡胶复合物的结构进行表征.通常认为炭黑的粒径㊁结构㊁比表面积是影响补强作用的重要因素.然而,对橡胶补强前后结构的变化并不清楚.同样的,对加入不同类型炭黑后橡胶结构无序性的产生也不了解.这些结构上的变化都和橡胶Ｇ炭黑间的相互作用有关.尽管不同类型炭黑的含量是实现最终用途的关键因素,但是我们的研究中刻意将不同炭黑的含量都固定为２０份.炭黑含量保持一致可以确保我们对橡胶Ｇ炭黑间的相互作用有一个合理的认识.涂有粘合剂的金属面和加入不同炭黑的橡胶间的剪切力Ｇ位移测试曲线如图１所示.图１㊀加入不同炭黑的橡胶和金属粘结剪切强度Ｇ伸长量关系曲线图橡胶和粘合剂间的粘合在试验过程中没有破坏,不锈钢基板和粘合剂间的粘合也是如此.因此我们可以说测试得到的剪切值和橡胶的内聚力或者耐久性有关.氮表面积(由氮吸收能力决定的比表面积)和D B P A (邻苯二甲酸二丁酯吸收法,测量炭黑结构)都用来表征表１所示的每种炭黑的比表面积.炭黑是由一群被称为初级(一次结构)聚集体的原始粒子结组成.如果初级聚集体是由很多原始粒子组成并有很多的分支和链节,那就可以称之为高结构度炭黑.从图１可以看出,剪切强度随着炭黑比表面积(氮吸附法)和D B P A 数值的增加而增大.可以看出炭黑结构度(D B P A 值)对剪切强度增大的影响大于比表面积(氮吸附法)对剪切强度的影响.利用M D R 测试的每种橡胶的硫化曲线扭矩值见图２,可以直接表征试样的剪切模量,也说明不同类型的炭黑加入对橡胶的改变差别很大.每一条曲线上的MH 数值可表征试样的模量,随着炭黑比表面积和结构度增大而增大.同样的,炭黑结构度(D B P A 吸收值)对模量增大的影响大于比表面积(氮吸附法)对模量的影响.时域松弛NM R (T D ＧNM R )用来测定室温下每种橡胶的交联密度.图３显示了每种橡胶的松弛时间,松弛时间越小说明交联密度越高.图１㊁２㊁３都说明了炭黑初级聚集体和球形粒子的性能都是炭黑性能的重要因素.细的初级粒子赋予了炭黑更高的比表面积,浸润和分散需要的能量也更多,每一单元的炭黑结合的橡胶也更多,和粗炭黑相比对橡胶硬度的提升更多.硫化试样测得的拉伸强度见图４,也和橡胶中加入的炭黑的D B P A 吸收值显著相关.从图４可以明显看出,比表面积和结构度的改变对拉伸强度的影响很大,但比表面积的改变几乎不影响伸长率.利用振动光谱分析２种橡胶结构的变化时会讨论这些不同.图２㊀加入不同炭黑的顺式聚异戊二烯的硫化曲线(１８０ħˑ６m i n)图３㊀加入不同炭黑的顺式聚异戊二烯的T D ＧN M R 松弛时间(s)图４㊀加入不同炭黑的顺式聚异戊二烯的拉伸强度和伸长率分析红外测试结果时,我们的讨论首先集中在聚异戊二烯的结构上,然后讨论加入不同类型炭黑以后结构的变化.图５显示了本研究用顺式聚异戊二烯的A T RF T I R 光谱图.尽管没有完全理解,但是在高频的C H 伸展区包含大量的结构信息.２９６０c m －１和２８５３c m －１附近的谱带归属C H ３对称和不对称的伸展振动,同样,２９２７c m －１和２９１４c m －１附近的谱带归属亚甲基(C H ２)对称和不对称的伸展振动.甲基和亚甲基伸展振动的相对强度给出了金属表面上C －C 序列的取向.图５㊀本研究用顺式聚异戊二烯的A T RF T I R光谱图图６㊀加入不同炭黑的顺式聚异戊二烯的A T R 红外伸展区㊀㊀对于顺式聚异戊二烯及其胶料,图６和图７显示了C H 键伸展㊁弯曲和摇摆振动的谱图.N ３３０和N ９９０因为粒径和比表面积的巨大差异性,作为特例显示在这些图(图６㊁７)中.此外,图１中的剪切强度结果和图２中的M D R 结果表明N ３３０炭黑补强性极好,而N ９９０补强效果比较弱.从图６可以明显看出,加有N ３３０炭黑㊁N ９９０炭黑和不加炭黑的橡胶在C H 伸展区处存在巨大的强度差异.这些差异与炭黑和聚异戊二烯之间的相互作用有关.图７㊀加入不同炭黑的顺式聚异戊二烯的A T R 红外弯曲振动区域㊀㊀从图７可看出,当顺式聚异戊二烯中加入N ３３０炭黑后,１４４７c m －１处吸收谱带和１３７５c m －１处吸收谱带强度比值有所增加,然而加入N ９９０炭黑后,两处谱带强度的比值有轻微下降.这２个谱带被认为与可以自由旋转的C －C 键的反式构象及偏转构象的弯曲振动有关.红外结果表明,本研究用到的其他炭黑也显示出同样的行为.顺式聚异戊二烯的C＝H 面弯曲振动对应的８３３c m －１处的吸收峰作为参考峰与不同聚合物进行比较.我们注意到,随着炭黑D B P 吸收值的增加,光谱中１４４７c m －１处的波峰与１３７５c m －１处峰值的比值也随之增加.因此,我们猜想炭黑和橡胶之间的相互作用导致橡胶形成了一个强表面吸收层,使一些构象消失.此外应该说明的一点,T h e r m a x ９９０惰性炭黑使得橡胶弹性网络结构内部化学交联增加,这可能和生产商介绍的表面化学结构有关,这会使得C H ２键弯曲振动强度急剧下降,但是补强炭黑不会参与到网络结构的任何交联.这个结论和我们得到的NM R 结果㊁拉伸测试完全一致,也和最近报道的天然橡胶中加入炭黑后的１H NMR 松弛结果一致.该研究中的松弛结果说明天然橡胶硫化过程中,补强炭黑造成的交联密度下降比惰性炭黑更高.因此,炭黑初级聚集结构或者高结构聚集不是通过缠绕或者机械锁定补强橡胶结构.３㊀结论高炭黑比表面积可以补强强度相关性能,比如橡胶内聚力.炭黑粒子聚集在一起(初级结构)后因为范德华力聚集形成的结构(二级结构)在补强橡胶和提高硫化聚异戊二烯内聚力方面起到重要作用.橡胶和炭黑间的相互作用力导致了一些常见构象消失,这是因为聚合物形成了一个强表面吸收层.我们有一些证据表明,补强炭黑不参与弹性体内部网络结构的交联,而是炭黑的初级和高级聚集结构通过网络结构的缠结或机械锁定力来补强橡胶结构.红外结果说明补强机理促进了橡胶结构中的反式构象.参考文献:１㊀M a h m o u dK a r d a n 等,R u b b e rW o l d ,V o l ．２５６,N o ．５(２０１７),３０~３４。

炭黑的危害及其减少方法炭黑是一种广泛应用于工业和消费品制造的材料，具有良好的导电性、抗紫外线和增强机械强度等特性。

然而，长期接触炭黑可能对人体健康和环境造成潜在危害。

本文将详细介绍炭黑的危害，并提出减少炭黑使用的方法。

一、炭黑的危害1. 对人体健康的危害炭黑微粒可能通过空气中的呼吸道进入人体，对呼吸系统造成刺激和损害。

长期暴露于炭黑环境中的人群容易患上支气管炎、咳嗽和哮喘等呼吸系统疾病。

此外，炭黑的微粒大小有时可进一步渗入血液，对心血管系统造成潜在的危害。

2. 对环境的危害炭黑的制造和使用过程会产生大量的废水和废气，其中含有有害化学物质和重金属。

这些废物会直接排放到大气和水体中，对生态系统造成污染；同时，处理这些废物也会消耗大量的资源和能源，加剧环境负担。

二、减少炭黑使用的方法为了降低炭黑对人体健康和环境的危害，以下是几种减少炭黑使用的方法：1. 寻找替代材料寻找能够替代炭黑的材料是降低炭黑使用的一种有效方法。

例如，在橡胶制造领域，可以使用由可再生资源制成的生物基填料代替部分炭黑。

这样不仅能减少炭黑的使用量，还可以提高产品的可持续性。

2. 引入炭黑再生技术炭黑再生技术是一种将废旧炭黑进行回收再利用的方法。

通过回收和加工废旧炭黑，可以获得与新炭黑相似的性能，减少对新炭黑的依赖，并降低废弃物的产生。

3. 加强排放控制与治理对炭黑制造和使用过程中产生的废水和废气进行严格的排放控制与治理，是减少环境污染的重要步骤。

企业应加强废水和废气处理设备的建设和维护，并严格执行排放标准，确保废物的规范处理。

4. 提高生产工艺效率通过改进生产工艺流程和设备，可以提高炭黑的利用率，减少资源和能源的浪费。

例如，采用高效的反应器和节能设备，减少不必要的废物产生，提高生产效率和产品质量。

5. 推广环保意识和科学知识加强对炭黑危害的宣传教育，提升公众的环境保护意识和科学知识，可以增加人们对炭黑减少的认识，促使企业和个人更多地采取环保举措。