下载文档原格式
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。
白炭黑白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。
白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。
能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。
耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
与具有相同硬度和耐磨性的炭黑填充物相比，胎面胶中含有沉淀法白炭黑可改善其抗裂口增长性及撕裂强度。
与其他橡胶比较，白炭黑可以相对容易和迅速地与环氧化天然橡胶(ENR)混合。
且产物的增强效果也最好。
在含有ENR的胶料中，白炭黑的增强效果和炭黑N330相似。
在SBR／BR共混体系中加入沉淀法白炭黑制成的乘用车胎面胶的滚动阻力减少50 ，而干、湿牵引性没有明显的改变。
Evans等介绍了一种超高增强沉淀法白炭黑，这种白炭黑用于胎面胶有以下优点：在不使用偶联剂时，胎面胶的滚动阻力降低而冰牵引性能提高；使用偶联剂后可减少胶料的焦烧、硫化时间，改善其抗裂口增长性，提高其扯断伸长率、硬度和300 定伸应力，同时不影响炭黑。
虽然白炭黑与炭黑并用为轮胎胎面胶增强剂时能明显改善胶料的撕裂强度，且能抑制胎面胶老化龟裂，防止胎面产生裂口裂纹，但是这种胶料的耐磨性稍差，扯断变形较大，生热大实际使用过程中，白炭黑必须经改性后才能弥补胶料性能的不足。
与炭黑相比，白炭黑表面有一层均匀的硅氧烷和硅烷醇基，硅烷醇基的存在使白炭黑表面易于进行化学反应，这使白炭黑表面可相对容易地进行改性常用于白炭黑表面处理的偶联剂是双(3一三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷(TESPT)，这种有机硅烷可与橡胶及填料反应，在填料和聚合物分子间引入共价键，从而改善聚合物与填料间的作用。
研究发现，使用TESPT后，含2O份沉淀法白炭黑和4O份N332炭黑的胶料可使滚动阻力降低，而胎面胶的磨耗性能和湿牵引性能改变很小。
导电炭黑的应用1 概述随着经济发展和技术进步，对导电性功能高分子材料的需求显著增长。
炭黑填充型（或称添加型）导电高分子材料，是指以普通高分子材料为基体或载体，与导电炭黑进行复合而制得的一种功能材料。
导电炭黑亦称特种炭黑或专用炭黑，因其性能优异、价格相对低廉，被导电和防静电行业广泛使用。
炭黑填充型导电高分子材料已逐步形成一个新兴的化工产业，包括功能高分子材料、特种和新型涂料、辐射交联材料、特种和新型橡胶塑料制品等十余类，日益受到人们广泛的关注，广泛应用于矿用管材、电缆屏蔽、活性炭加工、航天航空、电子电器、石油化工、交通车辆等国民经济诸多领域。
2 导电炭黑的种类部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。
表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号近年来，临淄华光化工厂和九江亚米特石化有限公司一直致力于SHELL导电炭黑的研发，且兼顾了成本和性能的平衡，应用于不同的领域，SHELL导电炭黑的导电性能得到了广大用户的认可。
3 导电炭黑的应用领域导电炭黑是复合型导电材料的重要填料。
复合型导电材料一般根据其体积电阻率的大小划分为半导电体、防静电体、导电体、高导电体。
各类用途的体积电阻率列于表2炭黑填充型导电高分子材料主要作为防静电、半导电用途，其应用实例列于表3。
表2 高分子材料各类用途的体积电阻率表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例4 导电性的影响因素4.1 炭黑性能的影响将炭黑填充到高分子材料中，都会降低其体积电阻率，其降低程度取决于炭黑粒子性能及其填充量。
当炭黑的其他特性相同时，其原生粒子越细，原生聚集体越小，高分子混合物的体积电阻率就越低。
炭黑结构的增加，高分子混合物的体积电阻率将减小。
高导电性的炭黑基本性能必须是粒径小，比表面积大，结构高度发达，浮获π电子的杂质少，石墨化程度高和具有多孔性。
高分子材料中，炭黑含量的多少，直接影响到导电网络的形成，要赋予高分子材料导电性，其炭黑含量必须达到临界浓度。
不同的导电炭黑在同一高分子材料中的临界浓度不同。
橡胶用炭黑的分类及用途 It was last revised on January 2, 2021橡胶用炭黑的分类及用途：命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的，由4个系统构成。
第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。
N代表正常（normal）硫化速度，S代表缓慢（slow）硫化速度。
后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。
第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。
（这些都是由国家标准的）N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10％-20％，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。
主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。
硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。
主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。
N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。
主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。
N774适用于各种橡胶，本品是除热裂法炭黑之外的粒径最大（产品粒径为80-170nm）、结构最低的炭黑品种，多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品，以及电线、电缆等本品在胶料中可以大量填充，其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。
本品亦可代替热裂法炭黑使用。
热裂解法炭黑：橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料，在隔绝空气的条件下无火焰燃烧，裂解生成，称热裂解法炭黑，碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。
碳黑N990优点主要表现在：一、粒子尺寸和分布，平均粒子尺寸为280nm,氮表面积7-11平方米/克，吸磺值为10克/公斤，CTAB法表面积为9平方米/克；二、粒子聚集度很小或说结构很低，显示为许多单独的球形炭黑粒子，基他部分由为数不多的熔接粒子组成，对比其它品种炭黑，整体聚集度很低。
1. N110OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION2. N115OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION3. N121OTHER NAMESuper Abrasion Furnace Black; SAFThe particle size of carbon black N110 is the smallest among those of the rubber carbonblacks. Carbon black N110 has standardstructure. Its iodine adsorption value is 145g/kg,and DBP adsorption is 113cm3/100g.Carbon black N110 is used in the treadstrength conveyor belt and industrial rubberarticles etc.Carbon black N110 is has the smallest particle diameter, highest reinforcement and abrasion resistance. When mixing, it shall be welldispersed to avoid coking due to over-hightemperature. It can be used with anti-cokingagent or other carbon black if necessary.Super Abrasion Furnace Black; SAFCarbon black N115 has similar physical andchemical properties as carbon black N110. Itsiodine adsorption value is 160g/kg, and DBPadsorption is 113cm3/100g.Carbon black N110 is used in the treadstrength conveyor belt and industrial rubberarticles etc.Same as carbon black N110.Super Abrasion Furnace Black-high Structure (New Technology); SAF-HS(New Technology)PHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION4. N220OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION5. N234OTHER NAMECarbon black N121 is super abrasion furnace black-high structure, made in new technology. It has small particle size and high structure. Its iodine adsorption value is 121g/kg, and DBP adsorption is cm3/100g.Carbon black N121 is used in the tire treadperformance.Intermediate Super Abrasion Furnace Black;ISAFCarbon black N220with high re-enforcement property is a widely used furnace black.It has high structure, and its abrasion is between those of super abrasion furnace black and high abrasion furnace black.Its iodine adsorption value is121g/kg,and DBP adsorption is 114cm3/100g.Intermediate Super Abrasion Furnace Black-high structure（New technology）；ISAF-HS（New technology）PHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION6. N326OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONabrasion. Its iodine adsorption value is 120g/kg,and DBP adsorption is 125cm3 /100g.Carbon black N234 is used in the treadperformance rubber products.High Abrasion Furnace Black-low Structure;HAF-LSCarbon black N326 has iodine adsorption value 82g/kg, and DBP adsorption72cm3Carbon black N326 is used in the treadCarbon black N326 in the natural rubberperformance as channel black while the7. N330OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION8. N339OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTIONHigh Abrasion Furnace Black；HAFCarbon black N330 is the most widely used high abrasion furnace black. Its iodine adsorptionvalue is 82 g/kg, and DBP adsorption is102cm3/100g. The abrasion of the N330Carbon black N330 has good re-inforcement,resulting in good tensile properties, crackresistance, abrasion and elasticity. The（New technology）；HAF-HS（Newtechnology）Its iodine adsorption value is 90 g/kg, and DBP adsorption is 120cm3OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION10. N539OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESHigh abrasion furnace black-high structure （New technology）；HAF-HS （New technology）Carbon black N375is another grade of high abrasion furnace black with high structure (newtechnology).Its structure is a little lower than N339, and its properties are similar as N339. Its iodine adsorption value is 90g/kg,and DBP adsorption is114cm3/100g.The usage and function of carbon black N375 is similar as carbon blackN339although the structure and heat-up is a little lower than N339.Fast Extrusion Furnace Black –low Structure ;FEF-LSIts iodine adsorption value is 43 g/kg, and DBP adsorption is111cm3/100g.Carbon blackN539 is derived from carbon black N550. Its structure is lower than N550. Carbon black N539 with intermediate re-inforcementproperty is a general-purpose furnaceblack.Carbon black N539 is used in carcassUSAGE AND FUNCTION11. N550OTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESAPPLICATIONUSAGE AND FUNCTION12. N660OTHER NAMEPHYSICAL ANDproperties.Fast Extrusion Furnace Black; FEFIts iodine adsorption value is 43 g/kg, and DBP adsorption is 121cm3/100g. Carbon black N550has smooth particle surface and highstructure,resulting in best reinforcement properties among soft carbon blacks.Carbon black N550 is suitable for natural rubber and synthetic rubbers. N550 is easy to disperse,resulting in high enduring property, high extrusion rate, smooth surface, small expansion, hightemperature resistance and high heat-conductive, high re-inforcement, high elasticity and rebounding properties. Carbon black N550 is mainly used in fabric cord of tire, tire side,General Purpose Furnace Black ; GPFIts iodine adsorption value is 36 g/kg, and DBP adsorption is 90cm3/100g.Carbon black N660 has high tensile stress, good processing performance, high reboundingperformance and high flexibility. It is widely used in various fields.APPLICATIONCarbon black N660 is suitable for variousvulcanizates. Compared to semi-reinforcement blacks, carbon black N660 has higher structure,smaller particle size, easy to disperse, higher tensile stress and strain at break, lower heat-up,good elasticity and fatigue properties. Thedeficiency carbon black N660 is the lowelongation.13. NATURAL GAS SEMI-REINFORCING FURNACE CARBON BLACkOTHER NAMEPHYSICAL ANDCHEMICAL PROPERTIESSemi-reinforcing Furnace; SRFNatural gas semi-reinforcing furnace carbonblack has the largest particle size and lowest structure among rubber carbon black. Its iodine adsorption value is 14 g/kg, and DBP adsorption is47cm/100g.3APPLICATIONNatural gas semi-reinforcing furnace carbonNatural gas semi-reinforcing furnace carbonblack can be used as filler with high load. Its。
常用炭黑的牌号、性能及其使用资料来源:好颜料网作者：日期：2009-1-4[字体大中小]N110ASTM 标准命名N110其它名称超耐磨炉黑（super abrasion furnace black；SAF）物化性质本品是橡胶用炭黑中粒径最小的品种，具有标准的结构性，其性能的典型值：吸碘值145g/kg, DBP吸收值113cm3/100g。
用途本品主要用于越野轮胎和载重轮胎胎面、桥梁用胶垫、输送带及其它要求耐磨性能极好的橡胶制品。
用法和作用本品是橡胶用炭黑中补强性能最高、耐磨性能最好的品种之一，但因其胶料的加工性能不好（混炼能耗高、分散困难、压延及压出不易等），在使用上受到限制。
本品可与N220 、N330炭黑并用。
注意事项本品在混炼时要注意分散均匀，防止混炼时升温过快而引起焦烧。
混炼时一般不另加分散剂，必要时可加防焦剂或与其它炭黑并用。
N220ASTM 标准命名N220其它名称中超耐磨炉黑（Intermediate super abrasion furnace black；ISAF）物化性质本品是一种广泛使用的高补强型炉法炭黑，具有较高的结构性，耐磨性介于超耐磨炉黑和高耐磨炉黑之间，其性能的典型值：吸碘值121g/kg, DBP吸收值114cm3/100g。
用途本品用于载重胎、乘用胎等胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品，如高强度运输带、工业橡胶制品等。
用法和作用本品适用于各种橡胶，与N330炭黑相比，使用N220炭黑的胶料的耐磨性要高10～20%，能赋予胶料较高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性，但生热和硬度较高。
N234ASTM 标准命名N234其它名称新工艺高结构中超耐磨炉黑（Intermediate super abrasion furnace black-high structure[New technology]；ISAF-HS[Newtechnology]）物化性质本品具有较高的结构，是N200系列炭黑中耐磨性和补强性较好的一个品种。
各型号碳黑对比
HCC(高色素槽法碳黑）;RCC（普通色素槽法碳黑）;RCF(普通色素槽法碳黑）;LCF(低色素炉法碳黑）
注：当碳黑粒子的平均粒径减小，或比表面积增大时：
一、粘度增加，需更多的树脂和溶剂，自由流动的涂料量减少，需要消耗更多的流平助剂；
二、黑度增加，光的吸收增多，反射光减少，使人感觉更黑；
三、分散性降低。
炭黑粒子间的引力增大，需要消耗更多的研磨能量，需高剪切力使炭黑凝聚体崩裂成较小的颜料或单个的颜料粒子；
四、涂膜光泽降低。
*如何提高黑度：
1、选用蓝相碳黑会感觉更黑；
2、碳黑粒径越细黑度越高；
3、分散越好黑度越高；
4、加酞菁蓝或群青；
5、内加TL601、TL603提高碳黑的分散性并提高其黑度。
*碳黑在粉末里的添加量应小于0.8%，添加量太大流平不好。
*日本三菱的黑度值最高值为40，与德国迪固萨的标准不一样。
