橡胶胶料中加入炭黑起到哪些作用ne？

天然橡胶及通用合成橡胶，其纯硫化橡胶的扯断强度都很低，不耐磨，因而不具有工业使用价值。但加入炭黑之后，硫化胶的性能得到了改进，例如增加了硬度、模数、断裂能量，扯断强度，耐撕裂、耐疲劳，还能提高耐磨耗等，橡胶性能的这种改进称为补强效应炭黑对橡胶工艺性能的影响很大，例如炭黑粒径大小，结构高低和用量多少对橡胶加工性能和硫化胶性能的影响都很大，可归纳如表4－8。

现以丁苯橡胶为例谈谈对各种性能的影响。

（一）混炼时间与分散

炭黑粒径愈小，分散能力愈低，愈易分散不均，恶化制品性能，故应注意。

炭黑与橡胶混炼初期，据资料介绍，呈胶体状态分散（2分半钟）在光线透射下呈现出棕色，混炼继续进行时，有更多的炭黑成胶体状分散，（3分钟即能满足硫化胶性能要求的最短混炼时间）当延长混炼时间达八分钟时，混炼胶现出光滑的表面。如果混炼时间过长或温度过高，随着炭黑结构提高焦烧时间减小。

实验证明，胎面因为炭黑颗粒碎片及掺夹物起着缺陷作用，尤其硬的掺夹物更甚，在掺加物端部，在变形时，首先形成应力集中，而脱空，产生裂口，进一步扩大（即裂口增大）最后导致拉伸破坏。

如果分散良好，则无此现象，这是因为撕裂刃口受到钝化（反应迟钝）和应力分散的结果。要想获得均匀俍好的分散，混炼条件是很重要的。要保持胶料具有较高的粘，混炼温度不宜过啬，软化剂尽力放在最后加入，否则恶化分散效果，尤其对中超炉黑最为明显，高低结构炭黑并用时，高结构炭黑应加在低结构之前，目的就是提高粘度，从而保证胶料具有足够的剪切应力，使炭黑掺夹物碎片等能均匀分散，故二次混炼优于一次混炼。随着炭黑分散程度的增加，总的说来，炭黑硫化胶性能变化是：定伸强度下降，址断度和伸长率増加，水久変形减小，tan减小，发热量减小，门尼精度减小，电阻加，磨损减小，裂口增长减慢，抗撕裂提高，硬度减小，以及口型膨胀减少。

（二）粘度问题

炭黑的基本性质影响胶料的门尼粘度，例如配合用量与混炼条件相同，粒径越小，门尼粘度越大，结构越高，用量越大，都能使门尼粘度相应提高，此外在高温下混炼，由于炭黑凝胶增，也能提高门尼粘度，还有加入适量操作油后，可提高炭黑的分散程度，也能提高门尼粘度，但操作油用量过大时则有降低门尼粘度效果。

关于填充粘度问题，近年来多数人都用爱因斯坦粘度方程表示：

这里粘度G与炭黑填料容积分率（即体积浓度）成线性关系。要提出注意的是此方程只适用于隋性炭黑，不适用于活性炭黑，也不适于石墨化的炭黑（虽无活性，但有结构性）。

关键是由于混炼中形成结合胶（如炭黑凝胶），这种作用又叫二次效应。是由于炭黑结构化增高（如高结构）引起结合胶增加，因混炼中由于机械破坏橡胶，生成自由基与炭黑表面活性基结合，故认为结构化对结合胶的效应，必然要与炭黑表面积与更大活性相关联，这也就是后面与体积的平方成正比，所以爱因斯坦方程演变为GufhーーGold方程式：

由于增加炭黑结构，而引起混炼胶粘度增加造成混炼时剪切作用增大，因而耗用能量较大，从而导致橡胶自由基浓度增加，结果造成结合胶大量生成，使粘度进一步提高，焦烧也就进一步加快