炭黑改性及其在橡胶中的应用

白炭黑的用途及作用橡胶概述白炭黑是一种由二氧化硅组成的无机化合物，其化学性质稳定，物理性质特殊。

在橡胶工业中，白炭黑被广泛应用于橡胶制品的填充剂和增强剂中，具有重要的作用。

本文将介绍白炭黑在橡胶中的用途及作用，旨在提供有关的科学知识和应用实例，以促进橡胶行业的发展和技术进步。

白炭黑的用途白炭黑在橡胶制品中有多种用途，主要包括以下几个方面：增强剂白炭黑的颗粒形状和表面积特性使其在橡胶制品中具有良好的增强作用。

它可以增加橡胶制品的强度、硬度和耐磨性，并能提高抗拉强度和疲劳寿命。

因此，白炭黑常被用作增强剂来改善橡胶制品的综合性能。

填充剂白炭黑的高比表面积和吸附性能使其成为一种优良的填充剂。

它可用于提高橡胶制品的体积和质量，并改善其加工性能。

通过添加适量的白炭黑，可以有效降低橡胶制品的成本，提高其性能和可靠性。

硫化活性促进剂白炭黑在橡胶的硫化过程中能够促进硫的分散，提高橡胶的硫化速度和程度。

这是因为白炭黑表面的氧化物可作为硫化反应的催化剂，促进硫化剂和橡胶之间的反应，并加速硫与橡胶的交联作用。

因此，白炭黑常被用作硫化活性促进剂，以提高橡胶制品的硫化效果和质量。

抗老化剂白炭黑在橡胶中的分散性能较好，能够有效分散并阻止橡胶中的氧气、光线和热能的深入渗透，从而减缓橡胶的老化过程。

因此，白炭黑常被用作抗老化剂，可以延长橡胶制品的使用寿命和稳定性。

导电填料白炭黑具有较高的导电性能，可用作橡胶导电填料。

通过添加适量的白炭黑到橡胶中，可以降低橡胶的电阻率，提高橡胶制品的导电性能。

这在一些特定的橡胶制品中十分重要，如防静电橡胶、导电密封圈等。

白炭黑的作用白炭黑在橡胶中的作用主要体现在以下几个方面：增强橡胶的物理性能白炭黑能够填充橡胶的空隙，增加橡胶的体积和质量，提高橡胶制品的硬度、强度和耐磨性。

通过调节白炭黑的用量和分散性能，可以有效控制橡胶制品的物理性能和力学性能。

促进橡胶的硫化反应白炭黑可促进橡胶的硫化反应，通过提高硫化速度和程度，加强橡胶的交联作用。

橡胶炭黑介绍及常用的标准炭黑实际应用范围炭黑即碳黑（carbonblack），是一种无定形碳。

轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10－3000m2／g，是含碳物质（煤、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。

炭黑按性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。

炭黑可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也经常用于橡胶生产补强剂；炭黑按用途不同，通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。

炭黑一般是指碳单质微粒，一般是由于有机物燃烧不充分，其中的氢元素和氧元素转化为水，而碳元素燃烧不充分，就会脱离分子，形成炭黑。

用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑，同一品种的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈现一个粒径分布范围。

一般来说，粒子较细的品种，粒径分布较窄。

颜料黑越细，炭黑聚集体之间接触点便越多，结果它们之间内聚力越强，当把颜料黑掺入料，即开始进行始炭黑均匀分布时，则对分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔开来，最终达到最高的黑度和着色。

炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构（或晶体结构）确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。

视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。

粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。

粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。

制备导电胶料时，炭黑的用量不能小于某一临界值，否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射，使胶料的导电性不能达到要求。

炭黑在橡胶中的作用1。

增加橡胶制品的耐磨性和使用寿命（补强剂）2。

节约成本，一般橡胶制品都是两份胶一份炭黑（填充剂）各品种炭黑的用途区别是什么？炭黑按用途分类按照用途可把其分为两类：橡胶用炭黑、色素炭黑1、色素用炭黑的分类国际上根据炭黑的着色能力，通常分为三类，即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。

白炭黑表面改性及应用研究进展白炭黑是水合SiO2，外观呈白色，一次粒径为20～40nm，属于纳米材料。

做为橡胶工业用增强填料，2005年世界沉淀法白炭黑消耗70万t，2010年可能会超过80万t。

白炭黑能大幅度提高胶料的物理机械性能，减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力受到广泛的关注[2]。

白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工诸多领域。

1.1 白炭黑的表面结构白炭黑是二氧化硅的无定形结构，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。

白炭黑表面存在三种羟基：一是孤立的自由羟基；二是连生的、彼此形成氢键的缔合羟基；三是双生的,即两个羟基连在一个Si原子上的羟基，孤立的和双生的羟基都没有形成氢键。

由于表面能较大，聚集体倾向于凝聚，产品的应用性能受到影响：如在橡胶硫化系统里不能与聚合物很好地相容和分散，在轮胎中大量使用需要同时加入硅烷偶联剂等等。

为了提高白炭黑与聚合物之间的相容性，提高炭黑粒子在胶料中的的分散能力，消除粒子表面电荷，需要对白炭黑进行表面改性，以改善其应用效果，提高产品的附加值，拓展产品的应用领域。

1.2 白炭黑表面改性方法白炭黑的表面改性就是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与白炭黑表面上的羟基发生反应，消除或减少表面硅醇基的量，接枝或包覆其他化学物质，使产品由亲水性变为疏水，以达到改变表面性质的目的[2]。

主要改性方法如下：（１）表面活性剂改性：采用钛酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐等覆盖在粒子表面，改变粒子的部分性能；（2）硅烷偶联改性：采用有机基团取代白炭黑的表面羟基，使其有机硅烷化。

（3）包覆改性：在粒子周围均匀地包覆一层其它物质的膜。

2.白炭黑改性研究现状2. 1表面活性剂改性国外白炭黑的表面改性研究起步于20世纪60~70年代，Thammathadanukul[3]等人比较了几种表面改性的沉淀SiO2对天然橡胶混合物的补强性能。

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。

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。

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。

亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用(一)
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用
亲水白炭黑的应用
•橡胶加强剂：亲水白炭黑可以增加橡胶的强度和硬度，提高橡胶制品的耐磨性和抗老化能力。

•防护材料：亲水白炭黑可以用于制备防水材料，如防水涂料、水泥防水剂等，提高建筑物和地下设施的防水效果。

•膜材料：亲水白炭黑可以用于制备亲水膜材料，如水净化膜、水处理膜等，具有良好的抗污染性能和物理稳定性。

•医疗材料：亲水白炭黑可以用于制备医疗器械和药物包装材料，具有良好的生物相容性和抗菌性能。

疏水白炭黑的应用
•橡胶制品：疏水白炭黑可以用作橡胶制品的填充剂，如胎垫、密封圈等，提高橡胶制品的耐油性和耐久性。

•涂料：疏水白炭黑可以用于制备防水、防腐涂料，如桥梁防腐涂料、船底防污涂料等，具有良好的耐候性和抗腐蚀性能。

•化妆品：疏水白炭黑可以用于制备防水、防污染的化妆品，如防水隔离霜、防水睫毛膏等，增强化妆品的持久性和防水性能。

•纺织品：疏水白炭黑可以用于制备防水、防尘纺织品，如户外衣物、帐篷等，提高纺织品的防水性能和耐久性。

以上是亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的一些应用，它们的特性和功能使得它们在不同行业中有着广泛的应用潜力。

随着科技的发展和需求的增加，亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶制品中的应用将会越来越重要，为人们的生活和产业发展带来更多的便利和创新。

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。