一、炭黑的增強作用機理
目前，關于炭黑的增強作用機理主要有分子鏈滑動理論 、結(jié)合膠理論、填料網(wǎng)絡理論、炭黑表面結(jié)構(gòu)理論以及范得華網(wǎng)絡理論等。
1.1 分子鏈滑動理論
分子鏈滑動理論認為，吸附在炭黑表面的橡膠分子鏈有一定的活動能力。當有應力作用時，橡膠分子鏈在炭黑粒子表面滑動，外力撤銷后，膠料收縮，經(jīng)過長時間恢復后，吸附和解析達到了新的動態(tài)平衡，膠料又恢復或接近于原始狀態(tài) 。
1.2 結(jié)合雙層模型膠理論
該理論模型認為，吸附在炭黑外圍的結(jié)合膠由里層玻璃化硬層和外層黏性硬層組成，在應力逐漸增大的情況下，由于黏性硬層發(fā)生取向，對模量增大的貢獻很大，由于玻璃化硬層聚合物分子運動受到限制,對模量增大沒有發(fā)揮作用。
1.3 填料網(wǎng)絡理論
隨著炭黑配合量的增加，炭黑粒子之間可形成填料網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。對于形成填料網(wǎng)絡而言，填料和填料之間、填料和聚合物之間的相互作用及聚集體間的距離是重要的影響因素。
1.4 炭黑表面結(jié)構(gòu)理論
該理論認為，活性填料的表面是凹凸不平，彈性體的增強受活性填料的表面結(jié)構(gòu)粗糙度和尺寸范圍影響。這種結(jié)構(gòu)對于體積效應或者填料和聚集體的相互作用有著巨大的影響。
1.5 范德華網(wǎng)絡理論
該理論認為在橡膠變形時，在填料粒子之間的吸溜膠的形變遠大于宏觀形變，所以填料粒子聚集體可以產(chǎn)生內(nèi)部滑移。橡膠的增強效果與吸留膠的厚度分布有關，使粒子分開的臨界應力是粒子之間的范德華應力。
二、炭黑在橡膠中的應用研究進展
2.1 在輪胎中的應用
徐世傳等研究了c F系列炭黑在全鋼載重子午線輪胎過渡層和氣密層以及載重斜交輪胎胎體簾布層中的應用。結(jié)果表明，在全鋼載重子午線輪胎和載重斜交式輪胎中用炭黑CF604，膠料的物理性能有提高;成品輪胎的胎體簾布層間粘合強度和耐久性能有所提高，同時降低了成本。李愛法等人的研究結(jié)果表明，在胎面膠中以雙相炭黑CRX2125等量替代炭黑N134，膠料物理性能基本保持不變，生熱、耐磨性能和滾動阻力降低;成品輪胎耐久性能提高，生熱降低，生產(chǎn)成本略微增大。
2.2 丁苯橡膠
徐帥鋒等人的研究結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)度高的炭黑填充SSBR煉膠的加工性能較差;高結(jié)構(gòu)度BL系列炭黑填充SSBR硫化膠的定伸應力 、拉伸強度 、撕裂強度和補強因子均比低結(jié)構(gòu)度炭黑N220和N330填充硫化膠高。張昊等研究了炭黑用量對牌號為T 2003 和2305的SSBR流變性能的影響及其機理。結(jié)果表明，填充炭黑后，T 2003和2305混煉膠的擠出物外觀比生膠有明顯改善 。
2.3 丁腈橡膠
梁磊等研究了不同的炭黑 (N3 3 0、N550、N770、N990)、甲基丙烯酸鋅及炭黑N770與甲基丙烯酸鋅并用填充氫化丁腈橡膠 (HNBR)的性能。結(jié)果表明，隨炭黑粒徑增大，膠料的力學性能有所降低，P a Y n e效應減小，壓縮永久變形減小。相較而言，炭黑N770填充膠料的綜合性能最好。王炳昕等考察了炭黑粒徑、結(jié)構(gòu)度和用量對NBR復合材料的交聯(lián)密度和力學性能的影響規(guī)律。
表明：炭黑加入后硫化膠的交聯(lián)密度增加，且隨炭黑用量增加而增加，隨粒徑增加而減小;炭黑結(jié)構(gòu)度對化學交聯(lián)密度影響大于物理交聯(lián)密度。炭黑結(jié)構(gòu)度增加， 硫化膠的拉伸強度 、定伸應力增加，撕裂強度降低。
2.4 天然橡膠
王雪飛等研究原位接枝改性炭黑補強天然橡膠 (NR)的物理性能和動態(tài)力學性能。結(jié)果表明，改性劑用量為4.5份時硫化膠的綜合性能最好。關兵峰等研究改性炭黑對NR性能的影響 。結(jié)果表明，與普通炭黑相比，改性炭黑與橡膠之間的相互作用減弱，導致炭黑結(jié)合橡膠質(zhì)量分數(shù)減小。
2.5 硅橡膠
柳學義等研究了炭黑填充量 、硫化劑用量以及硫化時間對橡膠物理性能和導電性能的影響。結(jié)果表明：炭黑填充量 、硫化劑用量以及硫化時間均會對橡膠的物理性能和導電性能產(chǎn)生影響 。其中，炭黑填充量對橡膠的導電性能影響最為顯著 。當炭黑用量為2o份，硫化劑用量為7份，硫化時間為 11m i n時，所得橡膠的物理和導電性能最佳。
2.6 其它
研究人員結(jié)果表明：炭黑粒徑越大，在橡膠基體中所形成的結(jié)合膠越少，交聯(lián)密度越低 。當橡膠受到交變應力作用時，橡膠分子鏈與炭黑表面間的摩擦造成的能量損耗增加，硫化膠的損耗因子峰值呈增高趨勢。
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