浅谈沉淀法白炭黑在橡胶产品中的应用

潘培国

摘 要：运用沉淀法生产出的白炭黑因其拥有多孔性、高分散性、高化学稳定性的特性，所以在橡胶产品中得到了非常广泛的运用。本文对沉淀法白炭黑在橡胶产品中的运用状况展开了分析，目前在工业生产中沉淀法白炭黑已经运用到了轮胎、鞋底、胶辊等人们生活和生产的多个领域。将来随着绿色。可持续发展理念的深入人心，尤其是“绿色轮胎”产业的高速发展，白炭黑的御用领域必将会进行更加广泛的拓展。

关键词：白炭黑;橡胶制品;应用范围

0 引言

沉淀法白炭黑是工业生产中非常重要的补强填充物质，目前白炭黑最为重要的应用形式是作为橡胶制品的补强剂。据相关机构的统计数据表明，白炭黑作为橡胶补强剂的应用约占到其总产量的80%左右。

1 沉淀法白炭黑在橡胶制品中的运用分析

1.1 在轮胎中的应用

在最初阶段，白炭黑的主要应用场所是白胎侧轿车轮胎的装饰中，但是随着人们对其性能认识的不断提升，白炭黑的应用也愈来愈广泛。现在，白炭黑基本上已经实现了在各种轮胎上的应用，如载重轮胎、轿车轮胎以及农业车辆的轮胎等。按帘布材料分为全钢、半钢和纤维帘布轮胎，使用部位包括胎面、带束层、胎侧和钢丝黏合胶等。白炭黑在传统斜交轮胎中的使用，能够提升轮胎胎面的抗撕裂性能。并且，伴随着现代轮胎产业的发展以及人们对轮胎性能要求的提升，白炭黑在轮胎行业中的作用越来越关键。

当前，人们对于轮胎的使用要求主要涉及到下面几个方面：①拥有较好的牵引性以及对湿滑路面的抓着力，这一要求主要是基于安全层面的考量;②滚动过程中受到的阻力相对较小，这一要求是基于节油方面的考量;③耐磨性能好，这一要求主要是基于延长轮胎使用寿命方面的考量。为了能够使轮胎获得上述性能要求，在轮胎生产制造中白炭黑已经成为必不可少的一种原材料，尤其是近几年“绿色轮胎”的问世，更推动了具有高分散性能的沉淀法白炭黑产业的发展。因此，国际上很多白炭黑生产商都加大了在白炭黑生产、研发上的投入，旨在进一步提升白炭黑的性能。全球知名的轮胎生产商比如米其林、普利司通等也愈来愈重视在轮胎制造中对白炭黑的合理利用。

随着人们对环保和节能的日益重视，降低轮胎滚动阻力、节约汽车燃料消耗、降低汽车废气排放量，将成为人们的普遍要求。发展“绿色轮胎”是世界轮胎工业的必然趋势。将白炭黑应用于轮胎胎面胶中，可以使轮胎滚动的阻力显下降，所以轮胎生产企业在轮胎的研发过程中，应该在胎面胶和其他轮胎部位中同时应用的多功能白炭黑，从而进一步提升轮胎质量，在保障车辆行驶安全的前提下降低车辆的燃油量。

1.2 硅橡胶

硅橡胶具有很高的耐热性和优异的耐寒性、耐臭氧性、耐大气老化性和优良的电绝缘性，另外硅橡胶的吸水性小，能长期在潮湿地方贮存，可广泛用于航空航天、军事、电气、医学等部门。但硅橡胶分子成螺旋形结构，有高度柔软性，单分子间作用力弱，很难结晶，生胶硫化后的拉伸强度不超过0.34MPa，这极大地限制了它的应用。添加补强填料是调整硅橡胶物理机械性能的主要手段，只有加入补强材料硅橡胶才有实用价值。

为了进一步降低硅橡胶制品的生产成本，部分生产商开始尝试运用超细沉淀法白炭黑来代替气相法白炭黑，这也使硅橡胶中超细沉淀法白炭黑的使用量大大增长。面对这种现象，全球的很多超细沉淀法白炭黑生产商纷纷投资研制和组建硅橡胶用超细沉淀法白炭黑生产线，其中美国PPG公司生产的HI-SIL928为中国使用的主要品种。目前这种硅橡胶专用超细沉淀法白炭黑在中国的年用量为1万t以上，随着硅橡胶在电子电气、办公自动化设备及汽车工业、密封材料等领域应用的不断拓展，超细沉淀法白炭黑的应用前景乐观。

1.3 胶鞋

白炭黑作为主要的补强填充剂广泛应用于胶鞋生产中，尤其是在透明及半透明鞋底胶料中。在鞋大底配方中白炭黑可100%替代炭黑，因此制鞋业一直是橡胶工业领域中白炭黑的最大用户。另外白炭黑与弹性体材料配合广泛用于鞋底，起到填充并改善胶料物理性能和加工工艺性能的作用，还可提高鞋底的耐磨性、硬度、拉伸强度和撕裂强度，在浅色、彩色半透明和透明鞋底（包括大底、中底及围条）中应用非常广泛。炭黑用于鞋底易产生黑色攘痕，其他浅色或白色填料的补强性能无法满足高性能的要求，因此将白炭黑与丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）等配合使用可满足其高性能的要求。中国的制鞋行业中白炭黑虽已被广泛应用，但使用范围和比例较小。

1.4 胶辊、胶带、胶管等制品与塑料

在印刷胶辊、碾米胶辊、纺织胶辊、造纸胶辊中白炭黑广泛用于制备浅色制品和高性能制品。钢编胶管、高强度输送带、彩色胶管、胶带、彩色密封制品、彩色高性能电缆护套等产品均离不开白炭黑。白炭黑经超细化后，可用作塑料薄膜的吹膜隔离剂、EVA塑料发泡材料的添加剂。白炭黑与常用的碳酸钙等惰性填料相比，可明显提高材料的耐磨性、撕裂强度和硬度，降低压缩永久变形和热收缩率，且经配方优化设计后，可提高性能和降低成本。

1.5 生活用品

由于白炭黑是一种非常好的补强材料，且同时具备纯白以及透明等特性，所以在家电以及文体等产品的生产中也有着较为广泛的运用特别是近些年纳米级白炭黑的研发成功，因为这种白炭黑在外光波段范围内的反射率能够高达90%，这对延长彩色橡胶制品的保色期以及提高色泽的稳定性非常有利，其氮吸附比表面积可达269～320m2/g，添加到胶料中，能够进一步提升橡胶材料的伸展性能、抗氧化性能。

2 白炭黑应用的发展趋势分析

2.1 橡胶用白炭黑造粒化发展

作为一种补强填充剂，白炭黑具有非常广泛的运用，然而需要注意的是，粉末状的白炭黑由于其表面积较大、密度小，因此在实际的运用中扬尘现象严重，运送较为不便，难以进行精准计量，同时也会对相关工作人员的健康造成一定的影响。造粒状白炭黑，可以进行较为便捷的运输和计量，也不会对工作人员的健康造成严重影响。基于此，随着白炭黑产业的发展，造粒化会逐渐成为白炭黑生产的一种重要的趋势。

2.2 白炭黑精细化发展

所谓精细化指的是依据用途的不同，在白炭黑实际生产中对生产材料、温度、压力以及处理工序等进行控制，以便于确保生产处的白炭黑表面积比例、粒度以及特性能够满足用不同用途的需求。

2.3 白炭黑高分散发展

高分散白炭黑是一种分散性能比较高的、无粉尘的白炭黑产品，也是目前“绿色轮胎”产品生产中的重要材料。将来，随着“绿色轮胎”在市场中需求的不断提升，高分散白炭黑的需求也必然会呈现出增长态势，所以，对高分散白炭黑进行研发，已经成为当前业界的一个研发热点。

2.4 白炭黑表面处理

因为白炭黑内部拥有聚硅氧，外表面的活性硅醇基，从而使白炭黑具备较好的亲水性，使其在有机相中难以湿润和分散，而且，由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，所以会使产品的应用性能会受到一定的影响。白炭黑的表面处理改性可以通过一定的工艺来时白炭黑表明的羟基与化学物质发生化学反应，从而消除表面活性硅醇基的含量，最终使其由亲水性转变为疏水性。

3 结语

综上所述，白炭黑作为一种补强剂在橡胶制品中有着非常广泛的运用，比如在轮胎中想要提升轮胎的滚动阻力性能，就可以利用沉淀法白炭黑的高分散特性来对轮胎进行填充，从而提升轮胎的整体性能。随着汽车工业的发展，沉淀法白炭黑在轮胎工业中的应用比例也呈现出逐渐上升的趋势，并且近些年人们环保意识的不断增强，“绿色轮胎”越来越受到人们的关注和认可，“绿色轮胎”基于其自身优良的性能受到越来越用户的使用，这使得白炭黑在轮胎中的使用量进一步增加。

参考文献：

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