炭黑性质对胶料焦烧性能的影响
炭黑性质对胶料焦烧性能的影响
陈新中
（江西黑猫炭黑股份有限公司，江西景德镇３３３０００）
１前言
表面积越高，结构性越高，胶料的焦烧时间越
炭黑是橡胶工业主要的补强剂和填充剂，特短，硫化速度越快；炭黑的表面酸碱度（ＰＨ）越
别是对轮胎起着非常重要的作用。炭黑是仅次于低，焦烧时间越长，硫化速度越慢，槽法炭黑具生胶的第二位橡胶原材料，不加炭黑的纯丁苯橡有迟延硫化的作用，一般不易引起焦烧。炉法炭胶的硫化胶，其强度很低，没有实用价值。当加黑呈碱性，具有促进硫化作用，容易引起焦烧；
入适当的炭黑后，其硫化胶的强度提高ｌＯ倍多。炭黑的表面活性越高，焦料的焦烧时间越长。硫典型的轿车胎中，一般需要用４—５个炭黑品种，化速度越慢。
用量约占轿车胎总重量的２５％．３０％。炭黑加入橡胶后，可以改善胶料的性能，如提高轮胎的耐３实验
磨性、抗湿滑性，极大提高轮胎的行驶里程。但３．１同品种炭黑．不同的表面积、结构、ＰＨ值
是在胎面胶加工过程中，高表面积、高结构及高和挥发份的３１２２０炭黑对胎面胶料焦烧时间的影
配合量的炭黑加入又会增加胶料发生焦烧的危险响
性，如何在胎面胶中使用高配合量的炭黑，既不配方示例：（质量份）
降低胶料的性能，又会降低轮胎的成本，是橡胶天然橡胶６０，顺丁橡胶４０，硫磺１．４，促进
工作者应关注的问题，本文仅从炭黑的性能指标剂ＭＢＳＯ．８，氧化锌４．０，硬脂酸２．０，防老剂
方面探讨炭黑对胶料焦烧性能的影响。
ＰＡＮＡ
１．０，防老荆ＣＰＰＤ１．０，防老荆ＢＬＥ
１．０，
石蜡１．０，Ｎ２２０炭黑７０，操作油１０，防焦剂ＰＶＩ
２炭黑性能指标对胶料焦烧性能影响依据
（选用）。
胶料的焦烧是指胶料在存放或操作过程中产按照以上配方，其他原材料不变，改用不同生早期硫化的现象。配合炭黑的胶料在加工过程产地及指标的Ｎ２２０炭黑，用ＭＩ）Ｒ２０００硫变仪。
中（如挤出、压延等），胶料因生热而有可能发测量１８８。Ｃ下硫化速度及用ＥＫＴ２００１Ｍ门尼粘度
生焦烧。炭黑在硫化反应时的作用如同催化剂，仪，测１３８０（；下焦烧时间，测得的数据见表１。
使硫化起始反应更快发生。炭黑在硫化反应中主本中Ａ、Ｂ表示产地，Ａ１、Ａ２表示Ａ２两批要影响项目有焦烧时间、硫化速度及最大扭力不同指标产品。炭黑的表面活性借助于炭黑的距。炭黑的比表面积、结构、表面酸碱性、表面ＰＨ值及挥发份反应出来。
活性均影响胶料的焦烧时间及硫化速率。炭黑比
表ｌ
同品种Ｎ２２０炭黑对焦烧时间的影响
・３５７・
由上表可以看出ｔ炭黑的吸碘值、吸油值越高，胶料的焦烧时间越长，炭黑的ＰＨ值越高，胶料焦烧时间越短，炭黑的挥发分越高，胶料的焦烧时间越长。炭黑的着色强度反应的是炭黑原生粒子凝聚体尺寸分布，炭黑的凝聚体尺寸分布较窄时，着色强度高，填充此种炭黑的胶料焦烧时间短；炭黑的凝聚体尺寸较大，分布较宽时，生热性低，填充此炭黑的胶料的焦烧时间长，这是因为大凝聚体中间的空隙可以有效地容纳小凝聚体，难以生成网络，而网络是滞后的主要原
因，所以生热低，焦烧时间长。
３．２不同品种炭黑对胎面胶胶料焦烧性能的影响
此所选用的炭黑只能是Ｎ１１５、Ｎ２３４、Ｎ２２０等超
耐磨和中超耐磨炭黑，下面仅以此三种炭黑对胶料焦烧时间的影响进行分析。
配方示例ｔ（质量份）
天然橡胶３０，丁苯橡胶３５，顺丁橡胶３５，
硫磺０．８，氧化锌３．０，硬脂酸２．０，促进剂ＣＢＳ２．Ｏ，防老剂ＣＰＰＤ１．５，防老剂ＰＢＮＡ１．０，石蜡１．０，六线油１０。
上述配方在其他条件相同时，仅改变炭黑的品种，Ｎ１１５炭黑因其具有很高的比表面积，分散相对困难，因此将其用量减少５份，而Ｎ２３４与Ｎ２２０炭黑均采用５５质量份。表２列出了此三种炭黑指标及其胎面胶硫变及门尼数据。
由于轮胎的胎面胶要求有较好的耐磨性，因
表２三种炭黑指标及胎面胶物性分析数据表
注：硫变条件：ＥＫ＇１２（ＸＸ聊ＳＰ
焦烧条件：ＥＩｑｌ２００１Ｍ
・３５８・
１７０。Ｃ、６ｒａｉｎ１２７。Ｃ
由以上实验数据可知：Ｎｌ１５炭黑虽然在此种
３．３采用不同的原料油生产的同种Ｎ２２，０炭黑。
其焦烧时间及硫化速度的比较
配方胶料中所加的质量份较低，但因其表面积非常高，其焦烧时间最短，扭力矩最高，而Ｎ２３４炭黑与Ｎ２２０炭黑虽然吸碘值相近，但结构性存
在差异，真实的氮吸附比表面积Ｎ２３４比Ｎ２２０
本例为了操作方便，我们按照国家标准的基本配方进行研究，配方示例如下。
配方示例：（质量份）
天然橡胶（烟片胶）１００．００，硫磺２．５０，氧化锌５．００，硬酯酸３．００，促进剂ＤＭ
炭黑５０。
０．６０，Ｎ２２０
高，同时Ｎ２３４炭黑的聚集体尺寸分布及大小均
比Ｎ２２０炭黑窄和小，因此Ｎ２３４炭黑的焦烧时间比Ｎ２２０炭黑短。从硫化速度分析。Ｎ１１５炭黑最快，Ｎ２３４炭黑居中，而Ｎ２２０炭黑最短。
表３不同原料油配比生产之Ｎ２２０炭黑指标及胶料物性分析数据
注：表中ＡＴ＿一乙烯焦油；Ⅱ’＿—。蒽油；ａ卜—镍焦油
硫变条件：ＥＫ＇１２１ＸＩＯＳ／ＳＰ焦烧条件：ＥＫＴ２００１Ｍ
１７０＇Ｅ、６ｍｉｎ
１２７＂Ｃ
由表３可以看出：使用煤焦油生产Ｎ２２０炭黑时，长，硫化速度最慢，加工安全性最好。
４结论
虽然吸碘值、ＤＢＰ吸收值及ＰＨ与使用蒽油及乙烯焦油相近，但着色强度（聚集体尺寸分布）较低，挥发份含量较低，表现在胶料的物性上，焦烧时间较短，硫化速度较快。着色强度较低时，
从理论上看应胶料焦烧时间长，但实际实验中，
炭黑对胶料焦烧性能的影响不仅与炭黑的比表面、结构、聚集体尺寸分布、表面活性有关，而且与炭黑所使用的原料种类有关。当然炭黑对胶料焦烧性能的影响较小，影响胶料焦烧性的主要因素应该是配方设计、橡胶结构、硫化体系、软化剂和防老剂等。加入防焦剂能防止胶料发生
焦烧。
用煤焦油生产的炭黑胶料焦烧时间短，这应该是
由于采用煤焦油生产的炭黑表面活性较低，炭黑的表面官能团少，与橡胶问交联密度低所致。
由表３还可以看出：填充用乙烯与蒽油配成混合油生产的Ｎ２２０炭黑的胶料，其焦烧时间最
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炭黑性质对胶料焦烧性能的影响
作者：作者单位：
陈新中
江西黑猫炭黑股份有限公司，江西景德镇 333000
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