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碳黑补强作用与表面活性的关系
填料的表面活性是指其粒子表面的物理化学特性和物理特性,直接决定了填料与橡胶之间的相互作用。表面活性是好难描述的填料特性,从化学角度上说,它与填料表面化学基团的活性有关。
大量研究表明,碳黑表面的含氧官能团对补强不利;从物理化学角度上,表面活性代表吸附能力。强大的表面吸附力是碳黑具有补强作用的根源。
结合橡胶在某种程度上可以表征表面活性。结合橡胶指未硫化胶中不能被良溶剂抽出的橡胶部分。结合橡胶含量高表明聚合物与填料相互作用强。
填料表面活性研究进一步揭示了补强剂补强机理,人们发现碳黑对非极性物质的吸附能远高于另外一种补强剂-白炭黑。说明与非极性橡胶的相互作用明显强于白炭黑,而白炭黑则是与极性物质的相互作用强于碳黑。
因此,对于普遍采用非极性橡胶的轮胎胶料来说,白炭黑的补强作用远比不上碳黑。白炭黑必须通过表面改性来改善与橡胶的相互作用。
白炭黑采用硅烷偶联剂改性,以其特有的动态力学性能在高性能轿车胎中广泛应用,挑战传统的碳黑工业。
碳黑表面改性技术也因此在好近十年迅速活跃,以应对白炭黑的挑战,典型产品如碳=硅双相碳黑、接枝碳黑及各种改性碳黑等。
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