關于炭黑如何影響并用膠的性能！看完秒懂
2024-03-29
為了使膠料具備特定性能，常將兩種或多種橡膠混合使用。混合橡膠的主要目的是優化膠料性能、加工效率和成本效益。當追求高拉伸與撕裂強度時，天然橡膠是不二之選，因其應力誘導結晶能力出眾。順丁橡膠則以其卓越的耐磨性聞名。結合二者，可融合天然橡膠的加工與物理優勢以及順丁橡膠的耐磨性，廣泛應用于胎面膠的制備。但膠料性能的優化不僅依賴配方選擇，更需考慮其內部結構與加工工藝。
炭黑在并用膠各橡膠的分布及其與各組分的相容性對硫化膠性能至關重要。因天然橡膠與順丁橡膠對炭黑的親和力及粘度存在差異，混煉工藝下炭黑在并用膠中常呈非均勻分布，這種分布對并用膠的物理及動態力學性能影響顯著。
橡膠與炭黑的親和力，取決于橡膠本身的特質和炭黑顆粒表面的性質。當兩者極性相近時，其潤濕性和親和力更佳；高不飽和橡膠與炭黑的親和力更強。總的來說，橡膠與炭黑的親和力由它們的綜合性能共同決定，親和力越好，炭黑在橡膠中的質量占比越大。在復合膠中，不同橡膠與炭黑的親和力從強到弱排序為：順丁橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠。然而，這個順序會受到實際的混煉條件、操作方法以及炭黑種類的影響而有所不同。
天然橡膠與順丁橡膠并用時，若炭黑主要分散于天然橡膠中，硫化膠的拉伸強度及道路耐磨性將迅速降低。然而，隨著炭黑在順丁橡膠中的質量分數增加，硫化膠的耐磨性逐漸增強。這是因為順丁橡膠與炭黑間的相互作用力超越了天然橡膠與炭黑間的結合，提升了整個并用體系的結合強度。橡膠與炭黑間形成的強大化學鍵，顯著增強了硫化膠的耐磨性。再者，順丁橡膠本身的耐磨性優于天然橡膠，因此隨著順丁橡膠中炭黑含量的增加，其強度得以提升，進而提高了硫化膠的耐磨性。特別值得一提的是，當天然橡膠與順丁橡膠的并用比例達到50/50，且60%的炭黑分布在順丁橡膠中時，硫化膠的耐磨性達到最佳狀態，同時壓縮生熱也相對較低。
考慮到炭黑在并用膠的遷移現象較弱，通常采用混煉工藝，結合兩種炭黑母煉膠，深入研究炭黑在不同橡膠相的分布，以及天然橡膠與順丁橡膠的不同配比，對硫化膠性能的影響。這對提升輪胎性能具有關鍵作用。
未來的研究應更加深入地探討橡膠與炭黑的親和性、炭黑在并用膠中的分布、橡膠相之間的界面相容性等因素對硫化膠性能的影響，以便為輪胎等橡膠制品的性能優化提供更有效的指導。同時，隨著科技的進步，我們期待新的混煉工藝和技術的出現，能夠進一步提高硫化膠的性能，推動橡膠工業的發展。
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