炭黑的結構性與橡膠性能的關系
炭黑的結構性是影響炭黑補強性能的第三因素,即形狀因素。這是因為結構性高的炭黑,其聚熔體形態復雜,枝又多,內部空隙大當與椽膠混合后,形成的吸留橡膠(或稱包容橡膠)
多。由于炭黑聚熔體能礙被吸留的橡膠分子鏈變形,因而對硫化膠定伸應力、硬度等性能的提高有顯著貢獻,從而體現了補強作用。同時,吸留橡膠的形成,對提高炭黑在混煉時的分散
性以及改善壓出操作性能等方面也起著顯著的作用,即使壓出時口形膨脹率和半成品收縮率減小,半成品挺性大,且表面光滑炭黑的結構對結晶型和非結晶型橡膠的補強性能的影響不
同,主要表現在對拉伸強度和撕裂強度的影響上。其一般規律是:當粒徑相同時,高結構炭黑對非結晶性橡膠的補強作用大,有較高的拉伸強度和斯裂強度,這是由于炭黑的結構提高了非
結晶性橡膠的結晶傾向而較低結構的炭黑對結晶型橡膠的拉伸強度和撕裂強度的提高較為有利,這主要是由于結構性低時,被吸留的橡膠少,有利于橡膠的伸長結晶。此外,炭黑的結構
性還是影響膠料導電性能的最重要因素。結構性越高,導電性越好。
這可以簡單地解釋炭黑聚熔體的鏈枝狀結構易于在膠料中形成交織連接的導電通路,因此使導電性提高。當炭黑粒徑相同時,増大表面粗糙度會使補強性能下降,其原因是橡膠分
子鏈不能進入只有零點幾個納米的炭黑表面空隙中,因而使炭黑與橡膠能夠產生相互作用的有效表面積減少,補強作用下降。其結果表現為硫化膠的拉伸強度、定伸應力、耐磨性、
耐屈撓龜裂性能下降;但回彈性、扯斷伸長率以及受其影響的抗撕裂性能提高。由于空氣占據了炭黑的表面孔隙,因此混煉時,阻礙了橡膠分子鏈和鏈段對炭黑表面的浸潤作用,從而使
炭黑在膠料中的分散性變壞,并由此導致壓出變形率的加大,壓出半成品表面不光滑,壓出工藝操作困難。炭黑表面的這些孔隙能吸時一些低分子的促進劑和硫化劑等,使之失去活性作
用,從而導致遲延硫化,并影響硫化膠性能。