炭黑是一種重要的橡膠填充劑，具有增強(qiáng)機(jī)械性能，提高耐磨性和耐老化性能等優(yōu)點(diǎn)。然而，炭黑作為一種易聚集的物質(zhì)，其分散度與橡膠的性能密切相關(guān)。炭黑的分散度可以通過(guò)表面積、粒徑分布、比表面積等參數(shù)來(lái)描述。本文將探討炭黑分散度與橡膠耐久性之間的關(guān)系。
一、炭黑的分散度與橡膠的力學(xué)性能相關(guān)性
炭黑作為一種填充劑，可以增強(qiáng)橡膠的力學(xué)性能。然而，炭黑聚集體影響了其與橡膠基體的物理交互作用，從而影響了橡膠的力學(xué)性能。首先，炭黑的團(tuán)聚會(huì)導(dǎo)致炭黑顆粒與基體之間的膠聚結(jié)構(gòu)斷裂，從而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。其次，炭黑集團(tuán)中的孔道會(huì)吸收基體的聚合物，從而減少了與聚合物之間的物理交互作用。最后，較大的炭黑顆粒會(huì)導(dǎo)致增強(qiáng)體的濃度梯度不均勻，從而導(dǎo)致增強(qiáng)體之間的應(yīng)力集中。因此，炭黑分散度越好，橡膠的力學(xué)性能越好。炭黑的分散度可以通過(guò)比表面積、粒徑分布等參數(shù)來(lái)描述。一些研究結(jié)果表明，當(dāng)炭黑比表面積大于150平方米/克時(shí)，其分散度與橡膠的力學(xué)性能之間的關(guān)系最為顯著。例如，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)體炭黑分散度從平均面積小于20平方米/克提高到約150平方米/克時(shí)，橡膠的拉伸強(qiáng)度增加了50%，而斷裂伸長(zhǎng)率增加了80%。
二、炭黑的分散度與橡膠的耐磨性能相關(guān)性
炭黑作為一種增強(qiáng)劑，可以提高橡膠的耐磨性能。然而，炭黑的分散度影響了其與橡膠基體之間的物理交互作用，進(jìn)而影響了橡膠的耐磨性能。當(dāng)炭黑比表面積較大、粒徑分布較窄時(shí)，其表面積占比較高的細(xì)小顆粒能夠均勻地分散在橡膠基體中，從而增強(qiáng)了橡膠的耐磨性能。反之，當(dāng)炭黑比表面積較低、粒徑分布較廣時(shí)，其顆粒聚集較多，從而導(dǎo)致炭黑與基體之間的物理交互作用不均勻，使得橡膠的耐磨性能下降。一些研究表明，與顆粒大小和表面積相同的炭黑，其耐磨性能隨分散度的提高而增加。例如，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)體炭黑分散度從平均面積小于10平方米/克提高到120平方米/克時(shí)，橡膠的磨損率下降了46%。
三、炭黑的分散度與橡膠的耐老化性能相關(guān)性
炭黑的分散度還影響了其與橡膠基體的物理交互作用，從而影響了橡膠的耐老化性能。炭黑的分散度越好，橡膠的老化速度越慢。炭黑的分散度影響了增強(qiáng)劑與基體之間的交互作用和增強(qiáng)劑和氣體分子的交互作用，從而影響了橡膠老化。當(dāng)炭黑比表面積較大、粒徑分布較窄時(shí)，其表面積占比較高的細(xì)小顆粒能夠均勻地分散在橡膠基體中，從而防止氣體的滲透和氧化反應(yīng)的發(fā)生，從而增強(qiáng)了橡膠的耐老化性能。反之，當(dāng)炭黑比表面積較低、粒徑分布較廣時(shí)，其顆粒聚集較多，從而導(dǎo)致炭黑與基體之間的物理交互作用不均勻，使得橡膠的耐老化性能下降。一項(xiàng)研究表明，炭黑分散度較高的橡膠在高溫和濕潤(rùn)環(huán)境下的耐老化性能更好。因此，炭黑分散度對(duì)橡膠的老化性能具有顯著的影響。
炭黑分散度與橡膠耐久性之間存在密切關(guān)系。炭黑的分散度越好，橡膠的力學(xué)性能、耐磨性能和耐老化性能越好。為了提高炭黑的分散度，可以選擇適當(dāng)?shù)姆稚┖图庸すに嚕?yán)格控制炭黑的顆粒大小和表面積。
