俄罗斯产几种牌号炭黑的物理化学性能之比较

江畹兰 编译

（华南理工大学材料学院, 广东 广州 510641）

在生产橡胶工业制品时，常常需广泛使用按俄罗斯国家标准ГОСТ 7885-86生产的炭黑。近十多年来，由于俄罗斯国内生产工艺的改进，俄罗斯炭黑已进入国际市场。按ASTMD 1765-10标准生产的新牌号炭黑也已经问世。

有鉴于此，俄罗斯橡胶制品企业为了提高产品质量，在生产中使用了按ASTM D1765-10规定命名的炭黑，以代替原来使用的炭黑。

科研人员的试验结果表明，分别按ГОСТ7885-86及ASTM D 1765标准生产的俄罗斯炭黑的橡胶保质期并不一样。按ASTM D 1765-06标准生产的N550炭黑填充胶，其抗多次拉伸疲劳性、拉伸强度及生热等性能，均优于按ГОСТ7885-86标准生产的П514炭黑填充胶。

为了论证以不同标准生产的炭黑在橡胶配方中的互换性，需要在相近似的条件下，既对填充剂的物理化学性能进行全面的试验和研究，又要对填充胶的力学性能进行全面的测试。

该文研究的目的是，对俄罗斯企业分别按ГОСТ7885标准及ASTM D 1765标准生产的同类牌号的炭黑进行对比。

表1列出了所研究的不同牌号的炭黑试样。这些试样乃是按ГОСТ 25699.190标准规定予以筛选的。

表1 研究对象

(表未完)

(续表)

炭黑的物理化学性能以标准的方法评估，即碘吸附（I）按ASTM D 1510-11a及ГОСТ 25699.390测定；氮多点吸附比表面积（SNSA）按ASTM D 6556-10测定；设定比表面积Sy按ГОСТ7885-86规定测定；外比表面积SSTSA按ASTM D 6556-10测定。苯吸附比表面积（SB）。按ГОСТ25699.4-83测定；吸油值（OAN）按ASTMD 2414-11测定，邻苯二甲酸二丁酯吸附值（АDBP）按ГОСТ-25699.5-90测定；堆积密度（ρ）按ASTMD 1513-05e2及ГОСТ 25699.14-93测定；灰分按ASTM D 156-99（2007）及ГОСТ 25699.8-90测定；pH值按ASTM D1512-05及ГОСТ 25699.6-90规定测定。

炭黑试样的形貌特征按ASTM D 3849-07（2011）标准，在透射电镜JEM-2100上进行测试。炭黑试样的元素分析用CHNS/O Vario EL Cube分析仪（德国Elmentar Analysensysteme Gmhm公司产）进行。

低活性炭黑试样的物理化学性质指标列于表2及表3，中等活性炭黑试样的指标列于表4。

由表2中的数据可知，未造粒低活性炭黑П702与ASTM D 1765标准对照，与炭黑N774相近。造粒的低活性炭黑П701则与N754炭黑相近。

表2 按ASTM D 1765-10标准测定的低活性炭黑П701(试样No.1及No.2)及П803(试样No.3)试样的性能

由表3可见，造粒的低活性炭黑T900（按ГОСТ 7885-86标准生产）在性能上，与按ASTMD 1765标准生产的N990相当，未造粒的低活性炭黑T900（试样No.5）及试样No.6的性能，与炭黑N990及N991相近。为了确定它们的性能与N990或N991相当，还需要进一步在橡胶中对它们进行测试。

表3 低活性炭黑T900(试样No 4～6)试样按ASTM D 1765-10标准测定的性能

由表4的数据得知，未造粒的中等活性炭黑П514（由杜伊马泽炭黑公司生产）和炭黑N539及N550（按ASTM D 1765标准生产）不同，特别是在比表面积的指标方面。

表4 按ASTM D 1765测定的中等活性炭黑П514试样的性能

图1 炭黑粒子大小分布曲线

对俄罗斯生产的炭黑所进行的形貌分析表明（见图1），炭黑П701具有均匀的粒度。它与炭黑N762不同的是，前者具有对称的粒度分布曲线。炭黑П245、N220、N330、П324等试样的粒子大小分布曲线实际上是相同的。而低活性炭黑П803试样与其它低活性炭黑（П701及T900）不同，这是由于П803粒子大小尺寸在50～160 nm范围内，而П701的粒子则在30～110 nm，T900在40～300 nm范围内。

表5列出了炭黑试样的元素分析结果。从表5中可以看出，试样含碳量97.5%～99.5%，灰分含量低于0.48%、氢含量0.26%～0.33%，硫磺含量低于1%（索斯诺戈尔斯克气体加工厂生产的除外），氮含量0.3%，氧含量1.1%

为了确定炭黑的均匀性，将H/C及H/O原子的比例值对比了元素的组成。同类炭黑中H/C指标降低，意味着炭黑粒子的结构接近于石墨结构，炭黑与橡胶的粘合性下降。由杜伊马泽炭黑公司生产的П514试样有别于N550，其H/C比值最小。炭黑T900、N900及N991的H/C比值彼此相近，不同厂家生产的炭黑N762的H/C比值也相近，但有别于П803及П701。

H/O比值这一指标表征了炭黑在其合成过程中的氧化程度。在由杜伊马泽炭黑公司生产的П514、П803及T900炭黑试样中，经过CHSN/O分析仪检测，未曾发现氧原子。杜伊马泽炭黑公司生产的П701炭黑及由索斯诺戈尔斯克炭黑公司的П701及N762，其H/O比值相接近。试样T900及N990以及造粒的N900和N991的H/O比值也相近。所有N550试样的H/O比值都相近，但与不含氧的П514存在着显著的差别。

表5 不同牌号炭黑试样的元素组成

(表未完)

(续表)

以上研究表明，П514、N550、П701及П762之间差别很大。在基本性能综合指标方面，低活性炭黑T900与按ASTM D 1765标准生产的炭黑N990及N991相近。但建议作进一步的试验，确认其性能与炭黑N990和（或）与N991的相似度。根据物理化学分析结果，活性炭黑П245是N754的替代品，N754是由索斯诺戈尔斯克气体加工厂生产的。

[1] Раздьяконова Г.И等. Сравнение физико-химических своиств однотипных марок отечественного технического углерода[J]. Каучук и резина, 2015(02):10-13.