
【化】 hard (carbon) black
【化】 reinforcement; reinforcing
【化】 carbon black
補強炭黑(Reinforcing Carbon Black)是橡膠工業中常用的增強材料,其英文定義可解釋為"a finely divided carbon material produced by incomplete combustion of hydrocarbons, primarily used to improve mechanical properties of rubber products"。該物質通過增加橡膠制品的抗撕裂性、耐磨性和拉伸強度,在輪胎、密封件等工業制品中發揮關鍵作用。
從化學結構分析,補強炭黑由約97-99%的碳元素組成,表面含有活性官能團(如羟基、羧基等),這些特性使其能夠與橡膠分子形成物理和化學結合。根據ASTM D1765标準分類,補強炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)範圍在20-150 m²/g之間,鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值在60-130 cm³/100g,這些參數直接影響其補強效果《橡膠工業原材料手冊》(第三版),中國石化出版社,2021。
國際橡膠制造商協會(IRSG)數據顯示,全球約70%的炭黑産量用于輪胎制造。在補強機理方面,炭黑粒子通過形成三維網絡結構限制橡膠分子鍊的移動,同時其表面活性點與橡膠分子産生吸附作用,這種雙重效應顯著提升材料性能《Journal of Applied Polymer Science》Vol.139, Issue 18 (2022)。
中國國家标準GB/T 3780.1-2018規定了補強炭黑的檢測方法,包括粒徑分布、吸碘值等關鍵指标。值得注意的是,不同爐法生産工藝(如油爐法、氣爐法)會導緻炭黑結構差異,進而影響其在天然橡膠與合成橡膠中的適用性《炭黑工業技術發展報告》,化學工業出版社,2020。
補強炭黑是一種特殊類型的炭黑,主要用于橡膠工業中增強材料的物理性能。以下從定義、作用機理、應用領域三個方面綜合解釋:
基本定義與性質
補強炭黑屬于炭黑的一種分類,由烴類物質(如天然氣、重油)不完全燃燒或熱裂解生成。其顆粒極細(納米級,10-100nm),比表面積大,表面含有活性基團。這類炭黑通過與橡膠分子結合,顯著提升橡膠制品的硬度、耐磨性和抗撕裂性。
補強作用機理
主要應用領域
補強炭黑約70%用于輪胎制造(如胎面膠),其他應用包括膠管、密封件、輸送帶等工業橡膠制品。在輪胎中,其補強效果可提升耐磨性約30%-50%,延長使用壽命。
此外,世界衛生組織将炭黑列為2B類緻癌物(可能對人類緻癌),生産中需注意防護。不同工藝(如爐法、槽法)生産的補強炭黑性能差異較大,需根據具體需求選擇型號。
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