沉淀法白炭黑在橡胶产品中的应用

压紧 密度／
（Ｍ ｇ －ｍ
２０ ８
２０ ５
２０ ５
２０ ３
２０ ５
ｏ ２８ ｏ ３ ０ ｏ． ｏ ３ ３０ ０ ｏ １ ７
十基 筛亲物 质量 丹 数（ Ｏ目） １ ３ ５目湿筛余物 质 ２ 量丹 数 一 一 一 一 ００５ ０ 一 一 ｏ８ ｏ ８ ．０ ５ —
作者 简介 ： 武玉斌 （ ９ ０ ） 男， 东ｌ 凡， １７ 一 ， 山 临沂 罗地 砸 白炭黑青 岛有 蛰 司工程师 ． 士 ． 硕 主要 腻 事白炭 黑 在椽腔 中的 应 用与开
发工咋
灼烧 臧量（ ０ １０ ０℃） ／
％ ４ ｌ ｆ ４ ５ ４ ０ ４ ０ ４ ５
本文主要介绍 沉淀法 白炭黑工业化生产工艺
和 基 本特 性 ， 及 沉 淀 法 白 炭 在 橡 胶 产 品 中 的 以
应 用情 况 。
二氧 化硅质量 丹数
０９ ０ ２ ０９ ０ ９ ０ ３ ３ ９ ３ ３ ９ ６８ ６９ ６８ ６７ ６９
ＣＩ Ａ ＇￣３比表 面积／ Ｚ
（ ｇ ） １２ ６ １０ ６ １５ ６ １０ ２ １０ ６
Ｂ Ｔ 比表 面积／ Ｅ
（ ｍ２日 ） １５ ６ ２０ ４ １８ ６ １５ ２ ２０ ６
Ｄ ＯＰ吸油值／
【 （ ０ ） ｍＩ １ ０ｇ ］ ・
维普资讯
第２ 期
武 玉斌 等
淀 法 自 嵌黑 在 橡 胶 产 品 中 的应 用
沉 淀 法 白炭 黑 在 橡 胶 产 品 中 的应 用
武玉斌． 王连 祥
罗地亚 白炭黑青 岛有限 公司， 山东 青岛 ２６４ ６ ０
摘要 ：介翊 丁沉淀法 白费黑 在橡胶 产品中 的应用情况 沉淀法 白戋黑 作为 活性 补强填 料， 具有高 比表面 积 、 活 高 性 、 殊的表 面特性和 颗粒形 志结拘 及独特的 钧理化学 特性， 日色 和浅 色填 料中补 强性 能和表 面活性 优异 ． 特 在 广瑟 用 于 橡腔鞋 底、 轮眙 、 胶管 、 胶带 、 肢辊 、 梅腔密封 件等产 品 白炭 黑发展方 向是高 分散性 、 精细化 、 造粒化和 表面改 性。 关键 词： 沉淀法 白炭黑 ｝ 橡胶产 品 ； 应用 中围 分娄号 ： Ｔ。３ ０ ３ ＴＯ ３ ＴＱ ３ ３ ８； ３ ２； ３ ３ 分献标 识码 ： Ｂ 文章编号 ： ０ ０ ８ ０ ２ ０ ０ ． ０ ３０ ｉ０ —９ Ｘ（０ ２）２ ０ ８ — ４

白炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展燕鹏华，梁 滔（中国石油兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060）摘要：介绍白炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展。

通过白炭黑表面接枝改性和偶联剂改性以及白炭黑与其它填料插层复配，可增强白炭黑与橡胶间的相互作用，改进白炭黑的补强效果。

白炭黑用于天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等中，胶料网络结构增强，物理性能和抗湿滑性能改善，滚动阻力降低。

未来白炭黑研究应集中在白炭黑的界面属性方面，以进一步发挥白炭黑作为补强填料的优势。

关键词：白炭黑；改性；填充；补强；橡胶白炭黑即水合无定形二氧化硅，它是一种大比表面积、高结构、高活性的补强填充材料，因其具有特殊的表面结构、颗粒形态以及物理和化学性质，应用十分广泛[1-2]。

根据制备方法不同，白炭黑可分为气相法白炭黑和沉淀法白炭黑[3]。

气相法白炭黑是球链状结构，外比表面积大，表面羟基少；沉淀法白炭黑是低结构的球状物，孔隙率高，内外比表面积均较大，表面羟基多。

沉淀法白炭黑主要以石英砂、纯碱、工业盐酸、硫酸、硝酸或二氧化碳为原料，原料便宜、易得，生产工艺和设备较简单，产品价格低，目前在市场上占据主导地位，产量约占白炭黑产量的85%。

气相法白炭黑主要以硅氧烷（尤其是六乙基硅氧烷）、四氯化硅等为原料，反应条件易控制，产品纯度高，但原料价格较高，产率低。

近年固特异开发了用稻壳灰制备白炭黑的新技术[4]。

目前，在橡胶补强剂中白炭黑用量仅次于炭黑，但与橡胶的相容性较差，加工性能不如炭黑[5]。

随着欧盟REACH法规和轮胎标签法规的相继实施，橡胶及其制品的环保化迫在眉睫，再加上浅色制品的需求，白炭黑改性及应用研究越来越受到重视。

1 白炭黑改性白炭黑表面有大量的羟基，导致其易团聚，在使用过程中白炭黑通常需要改性，以提高其分散性。

白炭黑改性的方法主要有物理改性和化学改性，本文主要关注化学改性。

宋英泽等[6]以正硅酸乙酯为硅源，氨水为催化剂，乙烯基三乙氧基硅烷为改性剂，采用溶胶-凝胶法制备了乙烯基官能化的白炭黑。

白炭黑
一、简介
，因其为白色，且主要物性及用途与炭黑相似而得名。

白炭黑的主要成份是SiO
2
白炭黑按生产方法的不同可分为沉淀白炭黑（沉淀水合二氧化硅）和气相法白炭黑（气相二氧化硅），两种产品的生产方法不同，性质及用途也有很大区别，以下介绍的产品是用硫酸沉淀法生产的，也即沉淀法白炭黑，以下所涉及的白炭黑均为沉淀法白炭黑。

白炭黑各指标在应用中的作用
1、比表面积
白炭黑补强作用的大小，主要取决于它的比表面一般随比表面积增大，橡胶制品的各项强度指标均增大，但回弹性降低，撕裂强度降低，且不耐磨，混炼时分散困难，生热高，胶料门尼粘度大，易焦烧，因此，不同配方，不同用途，要求比表面积也不一样，比表面积对硫化橡胶物理机械性能的影响不是始终如一的。

2、吸油值
吸油值大小体现的是结构度的高低，吸油值大，结构度小，硫化胶的伸强度一般较大，抗张强度和硬度较大，特别是耐磨耗较小，但伸长率较低。

3、900℃灼烧减量
表现的是表面羟基过多时，易造成橡胶复合材料的结构化，使材料变脆。

影响加工性能，并且硫化胶易掉块，且表面羟基对硫化促进剂有强烈的吸附作用，延长硫化时间。

4、105℃加热减量
反映粒子空隙中自由水的多少，过少时，胶料结构化程度高炼胶变得困难，若加热减量为零，则白炭黑毫无用处，一般控制在6%左右较合适。

5、PH值
一般在7左右，PH值升高（酸性减小），胶料硫化速度加快。

、
6、可溶性盐
越少越好，但越少，成本越高。

性 能 等明显 优势 。另外 值得 强调 的一 点就是 这些
产 品 混入快 而且 容易 分散 ， 而缩 短混 炼 时间 ， 从 达
１ 工 艺
用于硅 橡胶 的特 种 白炭 黑 中 Ｓｐ ｒ ａ ９ ｉｅｎ ｔ２ ８的
比表 面积最 大 ， 大约 ２ ０ ／ （ ２ 。采 用 Ｓｐ ｒ ０ ｍ。 ｇ 图 ） ｉｅ－
机 包括两 个 高粘 度 的 行 星式 搅 拌 器 ， 个高 速 分 两
配 器和一 个 刮刀 （ 于 刮擦容 器 的侧壁 ） 用 。这种 变 速 （ １ １ ｒｍｉ） 星 式 刮刀 是 由 １ １２ ｐ电 １ ～１ ０ ／ ｎ 行 ～ ／ｈ 动 机驱动 的 。而单 独 高 剪 切 式 转 子一 子 混 炼 机 锭
为展 现不 同产 品在 ＨＴＶ 硅橡胶 中的各 种性 能， 选用 了尽 可 能简 单 的配 方进 行 应 用实 验 ：０ １０ 份 ＶＭＱ 硅 橡胶 ；０份 白炭 黑 ；． ４ ３ ２份 加 工 助 剂 ； １ ０ 的硫 化剂 Ｄ Ｐ（ ，一 甲基一 ，一 ． ＨＢ ２ ５二 ２ ５二特 丁基 过氧 ） 己烷 。
到节 能降耗 的 目的 。
’
硅氧烷工业 中， 合成 白炭黑主要用作 硅橡胶 补 强 剂 以获得足 够 的物理 机械 性 能从 而满 足应 用要 求 。总体来说 ， ｖ ｎ ｅ ｕｓ Ｅ ｏ ｉ Ｄ ｇ ｓａ销售 的牌 号为 Ｓｐ ｋ ｉ— ｅ ｔ ｍａ 的特殊 白炭 黑（ Ａｅｏｉ工艺 生产 的气 相法 按 ｒｓ ｌ
能 适合 用于 特殊 的硅橡 胶用途 。沉 淀法 白炭 黑可
以赋予 气相 法 白炭 黑达 不 到 的 性 能 ， 此类 产 品 的 成 功源 于沉 淀法 白炭黑 的混炼 快捷 简易 以及 动态 性 能好 （ 压缩 永 久 变 形 ） 而 这 正 是 ＨＴＶ 硅 橡 胶 ， 所 需要 的 ， 亚洲 最 大 应用 产 品之 一 的按 键 垫 产 如 品就要求 具有 这些性 能 。

什么是白炭黑？白炭黑在橡胶中的重要指标应用很多朋友们都知道白色的二氧化硅粉体有个俗名叫白炭黑，但你是否知道它这个称呼的缘由是什么呢？白炭黑与炭黑的关联在了解白炭黑“WhiteCarbonBlack”之前我们应该了解一下与它的名称来源密切相关的炭黑“CarbonBlack”。

人们早在3000多年前就掌握了烧烟制墨技术，但长期以来炭黑的生产技术发展缓慢，直到1872年，世界上才首次出现了炭黑工业的规模生产，同时产生了“CarbonBlack（炭黑）”这一术语，这就是近代炭黑工业的开端。

1912年英国人莫特（Mottee）发现了炭黑对橡胶的补强作用，特别是显著提高轮胎耐磨性能以后，自此炭黑的需求量迅速增长，并逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。

炭黑作为橡胶工业的补强材料已有百来年历史在第一次世界大战期间，由于生产炭黑的能源材料紧缺，德国开始使用沉淀法生产的白色二氧化硅替代炭黑，而白色的无定型二氧化硅因物性及用途与炭黑相似而得名白炭黑（WhiteCarbonBlack）。

再后来，由于汽车及其运输业的高速发展、炭黑生产用原料的涨价和节能减排的要求，又使白炭黑成为橡胶行业补强材料的佼佼者。

目前，白炭黑用在彩色橡胶制品中可以完全替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。

轿车“绿色轮胎”及冬季轮胎的制造是白炭黑的拿手好戏，白炭黑用于轮胎，使其获得更低的滚动阻力和改善轮胎的抓地力，从而提高汽车燃油效率。

这些具有高燃油效能等的节能型轮也被称作“绿色轮胎”。

如今我们所说的白炭黑已经不单纯是一种在橡胶配方中用作炭黑的替代品，而是一种X-射线无定形的硅酸和硅酸盐的白色超细粉体的总称，这类粉体材料具有非常广泛的应用，根据制备路线不同，主要分为沉淀法白炭黑及气相法白炭黑两大类。

一．白炭黑的制造白炭黑的制备多采用两种方法，即煅烧法和沉淀法。

煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑，它是以多卤化硅（SiClx）为原料在高温下热分解，进行气相反应制得。

17《广东橡胶》2020年 第10期白炭黑在合成橡胶中的应用研究进展崔小明摘 要：白炭黑是橡胶制品的重要补强填充剂，在橡胶领域具有广阔的应用前景。

本文介绍了白炭黑单独使用或者与其他填料或补强剂一起使用在合成橡胶中的应用研究进展，提出了今后的发展方向。

关键词：白炭黑；补强剂；合成橡胶；应用研究白炭黑是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的统称，具有多孔性，内表面积大，高分散性，质轻，化学稳定性好等特点。

尤其是通过有机氯硅烷、硅氧烷、硅烷偶联剂以及醇类化合物等对其表面进行改性或者与其它橡胶共混并用，可使白炭黑的表面羟基与化学物质发生反应，消除或减少其表面活性硅醇基的量，使产品由亲水变为疏水，增大其在聚合物中的分散性，进一步提高产品的附加值，拓展产品的应用领域[1]。

本文介绍了白炭黑单独使用或者与其他填料或补强剂一起使用在合成橡胶中的应用研究进展，提出了今后的发展建议。

1 单独应用研究进展青岛科技大学高分子科学与工程学院杨卫宾等[2]采用乳液共混法制备白炭黑/乳聚丁苯橡胶(ESBR)复合材料，研究ESBR胶乳破乳的影响因素、机理和动力学过程以及复合材料性能。

结果表明，添加白炭黑或改性白炭黑的ESBR胶乳使用饱和氯化钠溶液的破乳效果改善；ESBR胶乳的絮凝程度随着饱和氯化钠溶液用量的增大而增大，破乳后期破乳速率迅速增大。

乳液共混法制备的白炭黑/E S B R复合材料的拉伸强度比传统机械共混法制备的白炭黑/E S B R复合材料降低，耐磨性能不具优势，但低温抗湿滑性能明显改善。

中国石化北京北化院燕山分院解希铭等[3]从力学性能、动态压缩疲劳生热、动态力学性能等方面对比了分别由SnCl4和SiCl4偶联的SSBR与白炭黑所制备复合材料的性能，并探讨了2种S S B R 与白炭黑的相互作用。

结果表明，与用S n C l4偶联所制备的SSBR相比，经SiCl4偶联制得的SSBR 与白炭黑的相互作用力更强，白炭黑的分散性更好。

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。

沉淀法白炭黑
一、产品特性：
沉淀法白炭黑（简称白炭黑）是橡胶工业常用的补强剂，它的化学名称是水合二氧化硅（Si O₂）或称胶体二氧化硅。

因为它在橡胶中有类似炭黑的补强性而且是白色粉末或细小粒子。

所以人们又称它为白炭黑。

目前白炭黑的制法大多数是采用硫酸溶液与硅酸钠溶液进行化学反应的方法。

因此法制得的白炭黑性能优良、成本也较低廉。

二、使用范围：
白炭黑在橡胶工业中应用最广，在制作胶鞋中它是彩色橡胶或透明鞋底的最佳补强剂。

在轮胎制作中常用它提高胶料对骨架材料或纤维的粘性。

在胶辊制作中它不仅能提高硫化胶的硬度和耐磨性，而且能提高胶料与金属辊芯的粘着力。

白炭黑绝大部分用于橡胶工业，只有一小部分用于其它工业，例如作农药辅料，还有油墨、油漆、塑料、日用化工产品也常用白炭黑，但用量不大。

三、参数指标（HG/T3061-1999）：。

二、国内白炭黑生产需求现状和发 展趋势
1.产能和产量 2010 年， 我国沉淀法白炭黑生产企业约有 60 家，总生产能力为 118 万吨，（其中外资企业 6 家,产 能 31.5 万吨）；全年产量预计在 86 万吨左右。 主要 分布在橡胶和制鞋工业集中的华东和中南地区，特 别是在福建、山东、江苏和湖南 4 省。 产能在 5 万吨 以上的企业有 6 家，分别是盈创嘉联白炭黑（南平） 有限公司、株洲兴隆化工实业公司、福建省漳平市 正昌化工有限公司、 山东联科白炭黑有限公司、无 锡恒亨白炭黑有限公司和三明同晟化工有限公司。
81.0 9.5
23.0 5.7 7.3 5.0
2010～2015 年均递增/％ 4.2 0 0 5.0 5.4 2.5 4.5 4.8 4.4 4.0
3. 轮胎用白炭黑 在轮胎行业中，过去白炭黑主要用于子午线轮 胎的带束层，以增强钢丝和橡胶的粘合性。 也有些 轮胎企业用于子午线载重轮胎的胎面，以提高胎面 的抗刺扎和抗崩花性， 其用量较少， 一般为 10～15 份。 上世纪 90 年代以来，由于西欧对环保和节能的 要求日益严格，开始在乘用胎中加大白炭黑在胎面 胶中的用量，发现可以显著降低滚动阻力，还能保 持较好的抗冰、湿滑性。 1991 年,米其林公司研制出 胎面胶全用白炭黑的“绿色轮胎”，其滚动阻力可比 一般轮胎降低约 30%， 节油及减少汽车废气 5%以 上。 然而在国外，白炭黑售价较高，加上偶联剂和胶 料加工增加的费用，轮胎成本显著增加，而且全用 白炭黑的轮胎，其耐磨性和抗静电性都不好。 因此， 在生产低滚动阻力轮胎时，多采用炭黑和沉淀法白 炭黑并用的配方，以取得最佳的性能/成本效果。
12.6
5.3
南昌 3 万吨/年暂时停产；日本 1.5 万吨/年工厂停产；泰国扩建新增 1.5 万吨/年。

炭黑/白炭黑混合填料在丁腈橡胶中的流变性能朱永康编译摘要：填料是添加到胶料中以获得补强性能的一种常用添加剂。

填料通常采用双辊开炼机混合，这样会导致填料附聚，降低补强效率。

为了获得更高的补强效率，必须通过制备母炼胶来尽可能减少填料附聚。

本文研究了炭黑/白炭黑(CB/SiO2)混合填料的胶体稳定性，以及典型混炼和母炼胶加工在NBR硫化胶生产中的效率。

用球磨机将20 wt%配比为100/ 0、75 /25、50/50、25/75和0/100的炭黑/白炭黑混合填料分别分散于氢氧化钠(NaOH)中。

结果表明，经过48h的球磨后，炭黑和白炭黑分散体的ζ-电势、粒径和粘度稳定下来。

炭黑/白炭黑配比为50/50的混合填料填充NBR母炼胶具有最高的流动阻力。

与炭黑填充胶料相比，白炭黑补强NBR母炼胶的流动阻力更高，这是由于白炭黑粒子尺寸更细所致。

不过，白炭黑补强丁腈橡胶的焦烧时间和硫化时间均比炭黑补强丁腈橡胶慢，因为白炭黑会使促进剂失去活性。

配比为50/50的炭黑/白炭黑混合填料具有最高的T max和ΔT，而配比为100/0和0/100的炭黑/白炭黑混合填料的差别则微不足道。

根据ζ电势分析推断，炭黑和白炭黑分散体是稳定的，粒径随球磨时间的增加而减小。

关键词：炭黑/白炭黑混合填料；丁腈橡胶；流变性能1 引言丁腈橡胶(NBR)是一种具有良好的伸长率、满足要求的拉伸强度和耐油性的合成橡胶。

其性能受丙烯腈和丁二烯比的影响。

随着其中丙烯腈含量的增加，丁腈橡胶的极性和玻璃化转变温度(T g)增大。

丁腈橡胶可用白炭黑(SiO2)和炭黑(CB)之类的填料补强，白炭黑为极性填料，炭黑为非极性填料。

较低的填料结构可使硫化胶内的载荷分布更均匀，从而具有更好的补强效果。

典型的填充胶料通过双辊开炼机混炼，会导致填料发生附聚，而附聚的填料会导致补强效率降低。

因此，为了获得更高的补强效率，必须最大限度地减少填料附聚。

可以通过制备母炼胶来减少附聚。

沉淀法白炭黑用途
白炭黑是一种高性能填料材料，由于其优异的物理和化学性质，可以广泛应用于橡胶、油漆、涂料、塑料、印刷油墨、造纸、化妆品等行业。

其中，沉淀法白炭黑因其纯度高、分散性好、比表面积大等特点，被越来越多地使用。

橡胶行业是白炭黑的主要应用领域之一。

白炭黑能够提高橡胶制品的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能，同时还能提高橡胶制品的耐老化性和耐候性，延长使用寿命。

白炭黑在轮胎、橡胶管、密封件、胶带等制品中的应用非常广泛。

油漆、涂料和塑料行业也是白炭黑的重要应用领域。

白炭黑可以提高涂料和塑料制品的光泽度、强度、抗刮擦性和耐久性等性能，同时还能提高其遮盖力、分散性和稳定性。

白炭黑广泛应用于墙面涂料、汽车漆、电子产品外壳、塑料制品等领域。

除此之外，白炭黑还可以用于造纸、化妆品、食品等行业。

在造纸工业中，白炭黑被用作填料和涂料，可以提高纸张的光泽度和质感。

在化妆品行业中，白炭黑被用作清洁、吸附和美白剂，可以提高化妆品的质量和效果。

在食品行业中，白炭黑被用作食品添加剂，可以增加食品的稳定性、均匀性和质感。

总的来说，沉淀法白炭黑具有广泛的用途和应用前景，是一种非常重要的工业材料。

随着科技的不断进步和产业的不断发展，白炭黑的应用领域还将不断扩大和深化。

- 1 -。

沉淀法白炭黑在橡胶产品中的应用赵　杰,刘　甲,钱海燕(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009) 摘　要:主要介绍了沉淀法白炭黑在橡胶产品中的应用情况,指出了白炭黑今后的发展方向。

因白炭黑作为补强填料,具有高比表面积、高活性、特殊的表面特性和形态结构及独特的物理化学特性,在白色和浅色填料中补强性能优异,广泛应用于橡胶鞋底、轮胎、胶管、胶带、胶辊、橡胶密封管等产品。

随着人类环保意识的增强和轮胎工业的发展,特别是“绿色轮胎”的快速发展,白炭黑的应用范围还将进一步扩大,许多专用品种将会应运而生,以满足不同用户的需求。

白炭黑发展方向是高分散性、精细化、造粒化、表面改性。

关键词:沉淀白炭黑;橡胶;补强填料 中图分类号:T Q127.2 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2009)07-0009-03Appli ca ti on of prec i p it a ted sili ca i n rubber productsZhao J ie,L iu J ia,Q ian Haiyan(School of M aterial Science and Engineering,N anjing U niversity of Technology,N anjing210009,China) Abstract:App licati on of p reci p itated silica in rubber p r oducts was intr oduced and devel opment directi on of p reci p itated silica in future was als o pointed out.A s the reinf orcing filler,p reci p itated silica has excellent reinf orcing perfor maces in white-and light-fillers due t o its large s pecific surface area,high activity,s pecial surface character,mor phostructure as well as s pecial physical-and che m ical-p r operties.It has been widely used in the fields of rubber s oles,tyres,rubber tubes,adhesive tapes,rubber r oll,rubber seal p i pe and s o on.W ith the elevati on of envir on mental consci ousness and devel opment of tyre in2 dustry,es pecially the devel opment of‘green tyre’,app licati on fields of p reci p itated silica will be extended and many s pecial breeds will be p r oduced s o as t o meet the needs of different consu mers.Devel opment directi on of silica is in high dis persivi2 ty,fineness,granulati on,and surface modificati on. Key words:p reci p itated silica;rubber;reinforcing fillers 沉淀法白炭黑具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧和电绝缘性好等优异性能,是一种重要的补强填充剂。

沉淀白炭黑在脱酸型硅酮密封胶中的应用研究以α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为主粘料、气相白炭黑和沉淀白炭黑为补强填料、配合醋酸型交联剂、催化剂制备出单组分脱酸型硅酮密封胶。

考查了不同规格的沉淀法白炭黑及其加入量对密封胶综合性能的影响。

结果表明，随沉淀白炭黑比表面积的增大，密封胶的性能提高、应力发白现象减弱，在配方中的质量分数可增加。

标签：沉淀白炭黑；硅酮密封胶；应力发白单组分室温硫化（RTV）硅橡胶是将所有成分混合包装在一个密封容器（软管或封筒）内，使用时从密封容器中挤出，接触空气中的湿气后交联成弹性体的一类有机硅产品[1]。

根据硫化副产物的结构，可分为醋酸型、酮肟型、醇型、胺型、酰胺型及丙酮型等6类，目前使用最广泛的是前3种。

脱醋酸型单组分RTV硅橡胶有刺激性气味，对金属有一定的腐蚀性，但对玻璃等材料的粘接性非常好，主要用于建筑密封剂，对玻璃、瓷砖、铝框格等材料的接缝密封。

制备脱醋酸型单组分RTV硅橡胶，填料的选择至关重要。

如建筑结构的玻璃装配用密封剂要求外观浅色透明，只能使用气相白炭黑作填料[2]，但由于气相白炭黑的价格较高，没有竞争优势，因此，目前高档透明硅酮密封胶的市场份额绝大部分被国外公司抢占。

沉淀白炭黑是橡胶和塑料工业中常用的补强填充剂之一，其价格便宜，在低档脱酸型硅酮密封胶中的使用量非常大，但在高档酸性透明硅酮密封胶中的应用并不成熟。

主要现象包括沉淀白炭黑表面羟基多、含水率高，导致密封胶易固化、贮存期短；存在拉伸后应力发白的现象，密封胶表面易渗油，影响产品外观。

本文针对上述问题进行系统研究，并成功将沉淀白炭黑应用到高档透明硅酮密封胶中，从而大幅度降低了成本。

1 实验部分1.1 主要原料及仪器α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷（25 ℃，80 000 mPa·s），自产；白油（C400H），道达尔石油广州有限公司；气相白炭黑（BET=150 m2/g），卡博特投资有限公司；沉淀白炭黑（BET=100 m2/g、150 m2/g、200 m2/g），通化双龙股份有限公司；醋酸型交联剂（G401），杭州硅宝化工有限公司；二丁基二月桂酸锡，上海试剂一厂。

白炭黑填充胎面胶填料分散度定量分级系统赵冬梅编译摘要：如果白炭黑在橡胶中的分散度能够达到炭黑的分散水平，那么使用沉淀法白炭黑替代炭黑在轿车轮胎胎面胶中应用，将能够改善轮胎的某些实际使用性能，包括提高湿滑路面的牵引性，降低滚动阻力，同时还能保持胎面胶的磨耗性能，使用寿命与炭黑补强轮胎相当。

欧盟制定了强制性的轮胎标签法规，要求所有的轮胎必须加贴标签，标明轮胎的湿路面防滑性能级别、滚动阻力等级和滚动噪声水平，达不到法规限值要求的轮胎禁止销售。

在这样的背景条件下，高分散性白炭黑在胎面胶中的应用比例有望进一步提高。

ISO11345标准规定了炭黑/白炭黑补强填充材料在橡胶中的分散度目测对比的快速评估方法，将填料分散度划分为10个等级。

但是，这种分级方法完全依靠主观判断，而且在显微镜放大倍率为100X倍时，直径V〜23pm的聚集体颗粒根本观察不到。

在实际应用中，只有聚集体颗粒结构尺寸V〜lym的白炭黑才具有补强胎面胶的作用，能最大限度提高胎面胶的耐磨性。

高分散性白炭黑Eecosil350MG是一种专门为轿车轮胎胎面胶开发的产品。

为了方便区分和评价高分散性白炭黑(HDS)和易分散性白炭黑的分散效果，开发了一种基于1000X倍放大倍率的扫描电子显微镜显微照相的填料分散度定量分级系统，分散度划分为10个等级，1级分散效果最差，10级分散最佳。

我们研究了3种典型的轿车轮胎胎面胶配方试验胶料，选择了7种商业化生产的CTAB比表面积不同的HDS和易分散性白炭黑，混炼工艺分为3种，分别是三段、四段和五段混炼。

用图像识别软件定量分析每一张显微照片的白色区域面积所占的百分比，依此建立白炭黑补强胎面胶填料分散度的定量分级系统。

该系统能够同时生成填料颗粒尺寸分布图，很容易识别是否存在尺寸〉〜5pm的聚集体颗粒，据此区分高分散性白炭黑与易分散性白炭黑在轿车轮胎胎面胶中应用的差别。

关键词：胎面胶；混炼；填料分散度；聚集体尺寸分布；填料分散度定量分级系统1前言沉淀法白炭黑与炭黑一起作为双组分混合补强填充材料在轮胎中应用己经很普遍，在不同的橡胶配方中添加白炭黑可改善硫化胶的某些物理性能。

沉淀法白炭黑理化指标对橡胶性能的影响沉淀法白炭黑是一种重要的橡胶填料，在橡胶工业中起到增强橡胶性能、改善加工性能和提高橡胶硬度的作用。

其理化指标的变化将直接影响到橡胶的性能。

以下将详细介绍沉淀法白炭黑的几个重要理化指标对于橡胶性能的影响。

首先，白炭黑的纯度和比表面积会对橡胶的增强效果产生很大影响。

纯度高的白炭黑通常含有较少的杂质，其表面活性也较低，能与橡胶更好地结合，增强橡胶的拉伸强度和弹性模量。

而比表面积较大的白炭黑表面积能提供更多的增强增加与橡胶之间的摩擦力，改善橡胶的耐磨性和抗裂开裂性能。

其次，沉淀法白炭黑的粒径对橡胶的性能也有一定的影响。

粒径较小的白炭黑能更好地分散在橡胶基体中，形成更为均匀的填充网络结构，增加与橡胶基体的接触面积，有效提高橡胶的增强效果和加工性能。

此外，较小的粒径还能减少填料的剪切效应，降低橡胶加工过程中的热量损失。

再次，白炭黑的结构特征对橡胶的性能也有一定的影响。

白炭黑的结构类型可以通过结构参数如结晶度、结晶度指数和等温吸附等进行表征。

结晶度高的白炭黑通常具有更高的硬度和强度，但也会降低橡胶的拉伸伸长率和韧性。

而较低结晶度的白炭黑则能改善橡胶的流动性和加工性能，使橡胶更容易填充模具，提高成型品的表面质量。

此外，沉淀法白炭黑的pH值也会对橡胶性能产生一定的影响。

pH值的变化会直接影响白炭黑表面的电荷状态和溶胶的稳定性，进而影响白炭黑与橡胶基体的分散稳定性和填充效果。

一般来说，较适宜橡胶填充的白炭黑pH值为酸性或近中性，过高或过低的pH值都会对橡胶的增强效果产生不利影响。

另外，白炭黑的热稳定性也是一个重要的指标，主要用于衡量填料在橡胶复合材料加工和使用过程中的热分解性能。

热稳定性好的白炭黑通常能在高温下保持稳定的填充效果，不会发生严重的炭化和气泡产生，保持橡胶制品的性能稳定，延长使用寿命。

综上所述，沉淀法白炭黑的纯度、比表面积、粒径、结构特征、pH 值和热稳定性等理化指标都对橡胶的性能产生重要的影响。

研究表明， 克服轮胎滚动阻力消耗的燃油占汽车 总油耗的’ 而仅由胎面产生的滚动阻力就 ! ( ! )， 占轮胎滚动阻力的 ! * )。在胎面胶中采用表面
白炭黑白度高， 粒子细， 使用透明白炭黑制得 的硫化胶透明度高， 而且可提高胶料的综合物理 性能， 因此白炭黑作为主要的补强填充剂广泛应
表! 气相法白炭黑的技术性能
［ ］ ! 。 料
! 白炭黑的分类 ! " ! 沉淀法白炭黑 沉淀法白炭黑又称水合二氧化硅， 其二氧化 硅质量分数为 " ， 白度约为 $ 平均 1 ( .!" 1 $ 2 2 3，
7 ! 比表面积/ ・ 粒径! !!! " "4 5， 2!# ( "5 6 ， # 7 ! ・ 8 * 9吸收值 ! 1 0 "!1 / ": 5 $ " 3 的白炭 6 。 黑是沉淀法产品， 因气相法白炭黑价格昂贵， 橡胶
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［ ］ ! 用 。经气相法白炭黑补强的硅橡胶物理性能
滚动阻力可 改性后的白炭黑替代炭黑 + " " # 后，
［ ］ 下降, 国外轮胎生产厂家多在 # )左右 - 。因此，
胎面胶中并用高分散性白炭黑， 以有效改善轮胎 性能。目前， 白炭黑正越来越多地在轿车轮胎胎 面胶中替代炭黑。其优异性能使其也成为现代冬 用和全天候轮胎的优选补强剂。 除此以外， 白炭黑还用于其它几乎所有的轮 胎部件中。如加入 . 改善胶 / / 0 气密层胶料中， 料的透气性和透水性； 用于轮胎胎体和带束层中， 改善胶料与钢丝帘线的粘合力 （例如间 甲 白粘 1 1 合体系） ； 在轮胎胎侧胶中用白炭黑部分替代炭黑 可大幅度提高胶料的耐久性能， 改善耐屈挠和抗 冲击性能， 提高耐臭氧老化性能； 用于载重轮胎的 胎圈包布中可提高胶料的尺寸稳定性， 并提高其 耐切割性和耐撕裂性。沉淀法白炭黑还可使轮胎 获得很高的雪路面牵引性。 白炭黑 在 轮 胎 中 应 用 的 典 型 配 方 见 表 ,! %

一、沉淀法白炭黑的定义沉淀法白炭黑是一种重要的工业原料，广泛应用于橡胶、塑料、油墨、油漆、化工等领域。

它具有高比表面积、高吸附性能、良好的光学性能和电学性能，被称为工业颜料和增白剂的“黑钻石”。

二、沉淀法白炭黑的生产过程1. 原料准备：主要原料为甲烷、二氧化硅、二氧化碳等。

2. 气相反应：原料气体在高温条件下通过反应生成一氧化碳和硅粉末。

3. 气固分离：将生成的气体和固体分离。

4. 氧化：将硅粉末氧化形成沉淀法白炭黑产物。

5. 洗涤和干燥：对产物进行洗涤和干燥处理得到成品。

三、沉淀法白炭黑的危害沉淀法白炭黑的生产过程会释放大量一氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等有害气体，对环境造成污染，同时也对生产工人造成一定的危害。

沉淀法白炭黑被纳入了我国的限制类行业。

四、我国对沉淀法白炭黑的管控政策1. 环保要求：生产企业需符合国家环保政策，实施资源综合利用和废水、废气的处理。

2. 安全生产要求：生产企业必须严格遵守国家安全生产规定，采取有效措施确保生产过程中的安全。

五、沉淀法白炭黑行业的发展趋势1. 技术创新：随着科技水平的不断提高，沉淀法白炭黑行业将加大技术创新力度，提高生产工艺和产品质量。

2. 环保标准：随着国家环保意识的提高，沉淀法白炭黑行业将更加重视环保，采取更加严格的环保措施。

3. 国际合作：沉淀法白炭黑行业将加强与国际企业的合作交流，引进先进技术和管理经验，提升整体竞争力。

总结：沉淀法白炭黑作为一种重要的工业原料，在我国属于限制类行业。

生产企业需严格遵守环保和安全生产要求，加强技术创新，提高产品质量，努力推动行业健康发展。

六、对于沉淀法白炭黑行业的新的政策和发展趋势作为限制类行业的一部分，沉淀法白炭黑行业受到监管越来越严格，政策法规也在不断更新。

我国政府提出了更加严格的环保标准和安全生产要求，对企业的排放和生产工艺提出了更加严苛的要求。

新的政策要求企业必须全面考虑生产过程中的环境影响，并采取有效措施减少废弃物的排放，加强环境监测和治理。