炭黑的结构性与橡胶性能的关系
炭黑的结构性是影响炭黑补强性能的第三因素,即形状因素。这是因为结构性高的炭黑,其聚熔体形态复杂,枝又多,内部空隙大当与椽胶混合后,形成的吸留橡胶(或称包容橡胶)
多。由于炭黑聚熔体能碍被吸留的橡胶分子链变形,因而对硫化胶定伸应力、硬度等性能的提高有显著贡献,从而体现了补强作用。同时,吸留橡胶的形成,对提高炭黑在混炼时的分散
性以及改善压出操作性能等方面也起着显著的作用,即使压出时口形膨胀率和半成品收缩率减小,半成品挺性大,且表面光滑炭黑的结构对结晶型和非结晶型橡胶的补强性能的影响不
同,主要表现在对拉伸强度和撕裂强度的影响上。其一般规律是:当粒径相同时,高结构炭黑对非结晶性橡胶的补强作用大,有较高的拉伸强度和斯裂强度,这是由于炭黑的结构提高了非
结晶性橡胶的结晶倾向而较低结构的炭黑对结晶型橡胶的拉伸强度和撕裂强度的提高较为有利,这主要是由于结构性低时,被吸留的橡胶少,有利于橡胶的伸长结晶。此外,炭黑的结构
性还是影响胶料导电性能的最重要因素。结构性越高,导电性越好。
这可以简单地解释炭黑聚熔体的链枝状结构易于在胶料中形成交织连接的导电通路,因此使导电性提高。当炭黑粒径相同时,増大表面粗糙度会使补强性能下降,其原因是橡胶分
子链不能进入只有零点几个纳米的炭黑表面空隙中,因而使炭黑与橡胶能够产生相互作用的有效表面积减少,补强作用下降。其结果表现为硫化胶的拉伸强度、定伸应力、耐磨性、
耐屈挠龟裂性能下降;但回弹性、扯断伸长率以及受其影响的抗撕裂性能提高。由于空气占据了炭黑的表面孔隙,因此混炼时,阻碍了橡胶分子链和链段对炭黑表面的浸润作用,从而使
炭黑在胶料中的分散性变坏,并由此导致压出变形率的加大,压出半成品表面不光滑,压出工艺操作困难。炭黑表面的这些孔隙能吸时一些低分子的促进剂和硫化剂等,使之失去活性作
用,从而导致迟延硫化,并影响硫化胶性能。