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橡胶工业中白炭黑和碳黑的区别

炭黑作为橡胶工业的补强材料已有百来年历史。由于生产炭黑的能源材料紧缺,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。

白炭黑的补强性能主要取决于表面积(或粒径)、结构和表面化学性质。表面积用BET法或CTAB法测定;结构性用DBP值或DOP值测定。

白炭黑与炭黑相比,表面积更高,粒子更细。表面积大则活性高,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性也高,但弹性下降。因此混炼胶黏度增大,加工性能下降。

白炭黑表面微孔比炭黑多,所以白炭黑表面积增大对橡胶补强性的提高不及炭黑明显。

白炭黑的结构性也比炭黑高,这是因为白炭黑表面的氢键作用,使之形成的附聚体比炭黑多而且牢固,所以高表面积、高结构白炭黑胶料的黏度很高,对加工不利。

白炭黑表面基团与炭黑完全不同:沉淀法白炭黑表面有硅醇基;气相法白炭黑表面也有硅醇 基。沉淀法白炭黑的pH值或呈酸性或呈碱性不等;气相法白炭黑呈酸性。白炭黑表面的亲水性强(炭黑则具疏水性),尤其是沉淀法白炭黑表面微孔多,吸湿性更强。白炭黑的亲水性不利于补强,含水分高,会有焦烧倾向。

另一方面,白炭黑表面大量羟基的活性会在胶料中对硫化体系有较强的吸附作用,并延迟硫化。所以对白 炭黑的改性(由亲水性到疏水性)和防湿很重要。白炭黑的pH值在8以上,胶料硫化速率快;pH值在5以下,胶料硫化速率慢。所以在使用白炭黑时,要注意硫化速率。在使用白炭黑的胶料中加人1%?3%的活性剂,可以调整硫化速率并改善物性。

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