潘培國

摘 要：運用沉淀法生產(chǎn)出的白炭黑因其擁有多孔性、高分散性、高化學(xué)穩(wěn)定性的特性，所以在橡膠產(chǎn)品中得到了非常廣泛的運用。本文對沉淀法白炭黑在橡膠產(chǎn)品中的運用狀況展開了分析，目前在工業(yè)生產(chǎn)中沉淀法白炭黑已經(jīng)運用到了輪胎、鞋底、膠輥等人們生活和生產(chǎn)的多個領(lǐng)域。將來隨著綠色?？沙掷m(xù)發(fā)展理念的深入人心，尤其是“綠色輪胎”產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，白炭黑的御用領(lǐng)域必將會進行更加廣泛的拓展。

關(guān)鍵詞：白炭黑;橡膠制品;應(yīng)用范圍

0 引言

沉淀法白炭黑是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的補強填充物質(zhì)，目前白炭黑最為重要的應(yīng)用形式是作為橡膠制品的補強劑。據(jù)相關(guān)機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，白炭黑作為橡膠補強劑的應(yīng)用約占到其總產(chǎn)量的80%左右。

1 沉淀法白炭黑在橡膠制品中的運用分析

1.1 在輪胎中的應(yīng)用

在最初階段，白炭黑的主要應(yīng)用場所是白胎側(cè)轎車輪胎的裝飾中，但是隨著人們對其性能認識的不斷提升，白炭黑的應(yīng)用也愈來愈廣泛?，F(xiàn)在，白炭黑基本上已經(jīng)實現(xiàn)了在各種輪胎上的應(yīng)用，如載重輪胎、轎車輪胎以及農(nóng)業(yè)車輛的輪胎等。按簾布材料分為全鋼、半鋼和纖維簾布輪胎，使用部位包括胎面、帶束層、胎側(cè)和鋼絲黏合膠等。白炭黑在傳統(tǒng)斜交輪胎中的使用，能夠提升輪胎胎面的抗撕裂性能。并且，伴隨著現(xiàn)代輪胎產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及人們對輪胎性能要求的提升，白炭黑在輪胎行業(yè)中的作用越來越關(guān)鍵。

當(dāng)前，人們對于輪胎的使用要求主要涉及到下面幾個方面：①擁有較好的牽引性以及對濕滑路面的抓著力，這一要求主要是基于安全層面的考量;②滾動過程中受到的阻力相對較小，這一要求是基于節(jié)油方面的考量;③耐磨性能好，這一要求主要是基于延長輪胎使用壽命方面的考量。為了能夠使輪胎獲得上述性能要求，在輪胎生產(chǎn)制造中白炭黑已經(jīng)成為必不可少的一種原材料，尤其是近幾年“綠色輪胎”的問世，更推動了具有高分散性能的沉淀法白炭黑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，國際上很多白炭黑生產(chǎn)商都加大了在白炭黑生產(chǎn)、研發(fā)上的投入，旨在進一步提升白炭黑的性能。全球知名的輪胎生產(chǎn)商比如米其林、普利司通等也愈來愈重視在輪胎制造中對白炭黑的合理利用。

隨著人們對環(huán)保和節(jié)能的日益重視，降低輪胎滾動阻力、節(jié)約汽車燃料消耗、降低汽車廢氣排放量，將成為人們的普遍要求。發(fā)展“綠色輪胎”是世界輪胎工業(yè)的必然趨勢。將白炭黑應(yīng)用于輪胎胎面膠中，可以使輪胎滾動的阻力顯下降，所以輪胎生產(chǎn)企業(yè)在輪胎的研發(fā)過程中，應(yīng)該在胎面膠和其他輪胎部位中同時應(yīng)用的多功能白炭黑，從而進一步提升輪胎質(zhì)量，在保障車輛行駛安全的前提下降低車輛的燃油量。

1.2 硅橡膠

硅橡膠具有很高的耐熱性和優(yōu)異的耐寒性、耐臭氧性、耐大氣老化性和優(yōu)良的電絕緣性，另外硅橡膠的吸水性小，能長期在潮濕地方貯存，可廣泛用于航空航天、軍事、電氣、醫(yī)學(xué)等部門。但硅橡膠分子成螺旋形結(jié)構(gòu)，有高度柔軟性，單分子間作用力弱，很難結(jié)晶，生膠硫化后的拉伸強度不超過0.34MPa，這極大地限制了它的應(yīng)用。添加補強填料是調(diào)整硅橡膠物理機械性能的主要手段，只有加入補強材料硅橡膠才有實用價值。

為了進一步降低硅橡膠制品的生產(chǎn)成本，部分生產(chǎn)商開始嘗試運用超細沉淀法白炭黑來代替氣相法白炭黑，這也使硅橡膠中超細沉淀法白炭黑的使用量大大增長。面對這種現(xiàn)象，全球的很多超細沉淀法白炭黑生產(chǎn)商紛紛投資研制和組建硅橡膠用超細沉淀法白炭黑生產(chǎn)線，其中美國PPG公司生產(chǎn)的HI-SIL928為中國使用的主要品種。目前這種硅橡膠專用超細沉淀法白炭黑在中國的年用量為1萬t以上，隨著硅橡膠在電子電氣、辦公自動化設(shè)備及汽車工業(yè)、密封材料等領(lǐng)域應(yīng)用的不斷拓展，超細沉淀法白炭黑的應(yīng)用前景樂觀。

1.3 膠鞋

白炭黑作為主要的補強填充劑廣泛應(yīng)用于膠鞋生產(chǎn)中，尤其是在透明及半透明鞋底膠料中。在鞋大底配方中白炭黑可100%替代炭黑，因此制鞋業(yè)一直是橡膠工業(yè)領(lǐng)域中白炭黑的最大用戶。另外白炭黑與彈性體材料配合廣泛用于鞋底，起到填充并改善膠料物理性能和加工工藝性能的作用，還可提高鞋底的耐磨性、硬度、拉伸強度和撕裂強度，在淺色、彩色半透明和透明鞋底（包括大底、中底及圍條）中應(yīng)用非常廣泛。炭黑用于鞋底易產(chǎn)生黑色攘痕，其他淺色或白色填料的補強性能無法滿足高性能的要求，因此將白炭黑與丁苯橡膠（SBR）、順丁橡膠（BR）等配合使用可滿足其高性能的要求。中國的制鞋行業(yè)中白炭黑雖已被廣泛應(yīng)用，但使用范圍和比例較小。

1.4 膠輥、膠帶、膠管等制品與塑料

在印刷膠輥、碾米膠輥、紡織膠輥、造紙膠輥中白炭黑廣泛用于制備淺色制品和高性能制品。鋼編膠管、高強度輸送帶、彩色膠管、膠帶、彩色密封制品、彩色高性能電纜護套等產(chǎn)品均離不開白炭黑。白炭黑經(jīng)超細化后，可用作塑料薄膜的吹膜隔離劑、EVA塑料發(fā)泡材料的添加劑。白炭黑與常用的碳酸鈣等惰性填料相比，可明顯提高材料的耐磨性、撕裂強度和硬度，降低壓縮永久變形和熱收縮率，且經(jīng)配方優(yōu)化設(shè)計后，可提高性能和降低成本。

1.5 生活用品

由于白炭黑是一種非常好的補強材料，且同時具備純白以及透明等特性，所以在家電以及文體等產(chǎn)品的生產(chǎn)中也有著較為廣泛的運用特別是近些年納米級白炭黑的研發(fā)成功，因為這種白炭黑在外光波段范圍內(nèi)的反射率能夠高達90%，這對延長彩色橡膠制品的保色期以及提高色澤的穩(wěn)定性非常有利，其氮吸附比表面積可達269～320m2/g，添加到膠料中，能夠進一步提升橡膠材料的伸展性能、抗氧化性能。

2 白炭黑應(yīng)用的發(fā)展趨勢分析

2.1 橡膠用白炭黑造?；l(fā)展

作為一種補強填充劑，白炭黑具有非常廣泛的運用，然而需要注意的是，粉末狀的白炭黑由于其表面積較大、密度小，因此在實際的運用中揚塵現(xiàn)象嚴重，運送較為不便，難以進行精準計量，同時也會對相關(guān)工作人員的健康造成一定的影響。造粒狀白炭黑，可以進行較為便捷的運輸和計量，也不會對工作人員的健康造成嚴重影響?；诖耍S著白炭黑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，造?；瘯饾u成為白炭黑生產(chǎn)的一種重要的趨勢。

2.2 白炭黑精細化發(fā)展

所謂精細化指的是依據(jù)用途的不同，在白炭黑實際生產(chǎn)中對生產(chǎn)材料、溫度、壓力以及處理工序等進行控制，以便于確保生產(chǎn)處的白炭黑表面積比例、粒度以及特性能夠滿足用不同用途的需求。

2.3 白炭黑高分散發(fā)展

高分散白炭黑是一種分散性能比較高的、無粉塵的白炭黑產(chǎn)品，也是目前“綠色輪胎”產(chǎn)品生產(chǎn)中的重要材料。將來，隨著“綠色輪胎”在市場中需求的不斷提升，高分散白炭黑的需求也必然會呈現(xiàn)出增長態(tài)勢，所以，對高分散白炭黑進行研發(fā)，已經(jīng)成為當(dāng)前業(yè)界的一個研發(fā)熱點。

2.4 白炭黑表面處理

因為白炭黑內(nèi)部擁有聚硅氧，外表面的活性硅醇基，從而使白炭黑具備較好的親水性，使其在有機相中難以濕潤和分散，而且，由于其表面存在羥基，表面能較大，聚集體總傾向于凝聚，所以會使產(chǎn)品的應(yīng)用性能會受到一定的影響。白炭黑的表面處理改性可以通過一定的工藝來時白炭黑表明的羥基與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而消除表面活性硅醇基的含量，最終使其由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴?/p>

3 結(jié)語

綜上所述，白炭黑作為一種補強劑在橡膠制品中有著非常廣泛的運用，比如在輪胎中想要提升輪胎的滾動阻力性能，就可以利用沉淀法白炭黑的高分散特性來對輪胎進行填充，從而提升輪胎的整體性能。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，沉淀法白炭黑在輪胎工業(yè)中的應(yīng)用比例也呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢，并且近些年人們環(huán)保意識的不斷增強，“綠色輪胎”越來越受到人們的關(guān)注和認可，“綠色輪胎”基于其自身優(yōu)良的性能受到越來越用戶的使用，這使得白炭黑在輪胎中的使用量進一步增加。

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