
【化】 hard (carbon) black
【化】 reinforcement; reinforcing
【化】 carbon black
补强炭黑(Reinforcing Carbon Black)是橡胶工业中常用的增强材料,其英文定义可解释为"a finely divided carbon material produced by incomplete combustion of hydrocarbons, primarily used to improve mechanical properties of rubber products"。该物质通过增加橡胶制品的抗撕裂性、耐磨性和拉伸强度,在轮胎、密封件等工业制品中发挥关键作用。
从化学结构分析,补强炭黑由约97-99%的碳元素组成,表面含有活性官能团(如羟基、羧基等),这些特性使其能够与橡胶分子形成物理和化学结合。根据ASTM D1765标准分类,补强炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)范围在20-150 m²/g之间,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值在60-130 cm³/100g,这些参数直接影响其补强效果《橡胶工业原材料手册》(第三版),中国石化出版社,2021。
国际橡胶制造商协会(IRSG)数据显示,全球约70%的炭黑产量用于轮胎制造。在补强机理方面,炭黑粒子通过形成三维网络结构限制橡胶分子链的移动,同时其表面活性点与橡胶分子产生吸附作用,这种双重效应显著提升材料性能《Journal of Applied Polymer Science》Vol.139, Issue 18 (2022)。
中国国家标准GB/T 3780.1-2018规定了补强炭黑的检测方法,包括粒径分布、吸碘值等关键指标。值得注意的是,不同炉法生产工艺(如油炉法、气炉法)会导致炭黑结构差异,进而影响其在天然橡胶与合成橡胶中的适用性《炭黑工业技术发展报告》,化学工业出版社,2020。
补强炭黑是一种特殊类型的炭黑,主要用于橡胶工业中增强材料的物理性能。以下从定义、作用机理、应用领域三个方面综合解释:
基本定义与性质
补强炭黑属于炭黑的一种分类,由烃类物质(如天然气、重油)不完全燃烧或热裂解生成。其颗粒极细(纳米级,10-100nm),比表面积大,表面含有活性基团。这类炭黑通过与橡胶分子结合,显著提升橡胶制品的硬度、耐磨性和抗撕裂性。
补强作用机理
主要应用领域
补强炭黑约70%用于轮胎制造(如胎面胶),其他应用包括胶管、密封件、输送带等工业橡胶制品。在轮胎中,其补强效果可提升耐磨性约30%-50%,延长使用寿命。
此外,世界卫生组织将炭黑列为2B类致癌物(可能对人类致癌),生产中需注意防护。不同工艺(如炉法、槽法)生产的补强炭黑性能差异较大,需根据具体需求选择型号。
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