炭黑是一種重要的填料材料，在橡膠行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。它可以增強(qiáng)橡膠的機(jī)械性能、耐磨性、耐候性、耐化學(xué)腐蝕性和導(dǎo)電性等，同時也可以降低橡膠的成本。炭黑的粒徑對橡膠的性質(zhì)有很大的影響，因此在橡膠硫化過程中，選擇適當(dāng)粒徑的炭黑對于得到理想的橡膠性能非常重要。
炭黑的粒徑通常用比表面積或沉降體積來表示，一般分為大顆粒炭黑(DBP吸附值在100-130mL/100g)和小顆粒炭黑(DBP吸附值在60-80mL/100g)兩種。對于同一種炭黑，不同粒徑會影響它在橡膠復(fù)合材料中的分散性、填充性、增強(qiáng)作用和耐久性等方面的性能。
1.炭黑粒徑對橡膠硫化動力學(xué)的影響
在橡膠硫化過程中，炭黑和橡膠之間的交互作用對硫化動力學(xué)有很大的影響。炭黑可以促進(jìn)橡膠的交聯(lián)反應(yīng)，提高硫化速率。然而，粒徑較大的炭黑表面積較小，與橡膠分子的接觸面積也較小，這會限制炭黑對橡膠的交聯(lián)反應(yīng)的作用，導(dǎo)致硫化速率較慢。相反，粒徑較小的炭黑具有更大的比表面積和更多的表面官能團(tuán)，可以更好地與橡膠分子接觸，在短時間內(nèi)完成交聯(lián)反應(yīng)，提高硫化速率。
2.炭黑粒徑對橡膠的機(jī)械性能的影響
炭黑可以增強(qiáng)橡膠的硬度、模量、耐磨性和抗裂性等機(jī)械性能。在相同填充量的情況下，粒徑較小的炭黑可以更好地填充橡膠空隙，增加橡膠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。與此相反，粒徑較大的炭黑填充效果較差，對橡膠機(jī)械性能的提高作用也不如粒徑較小的炭黑明顯。
3.炭黑粒徑對橡膠導(dǎo)電性的影響
炭黑具有良好的導(dǎo)電性能，可以被用作導(dǎo)電填料。導(dǎo)電橡膠在工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用，如電纜、防靜電地板、電子元件的密封、防雷擊材料等。炭黑的粒徑對橡膠導(dǎo)電性能有很大的影響。粒徑較大的炭黑導(dǎo)電性不如粒徑較小的炭黑。這是因?yàn)榱捷^小的炭黑具有更多的表面空間和表面官能團(tuán)，能夠更好地與橡膠分子接觸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高導(dǎo)電性能。
4.炭黑粒徑對橡膠的耐久性的影響
炭黑可以提高橡膠的耐磨性、耐候性和耐化學(xué)腐蝕性。在相同填充量的情況下，粒徑較小的炭黑表面積更大，與橡膠分子接觸更緊密，可以提高炭黑的分散性和填充性，進(jìn)而增強(qiáng)橡膠的耐久性。此外，小顆粒炭黑捕捉自由基和抗氧化性能也較好，能夠延緩橡膠的老化過程。
炭黑的粒徑在橡膠硫化過程中具有重要的影響，會影響炭黑的分散性、填充性、增強(qiáng)作用和耐久性，從而決定橡膠的性能。在橡膠配方中，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和目標(biāo)性能選擇合適的炭黑粒徑。
