崔小明 (北京燕山石化公司研究院，北京 102500)

摘? 要：白炭黑是橡膠制品的重要補(bǔ)強(qiáng)填充劑，具有廣闊的應(yīng)用前景。簡要概述了白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，重點(diǎn)介紹了 2017-2019年期間，我國白炭黑在輪胎、合成橡膠以及天然橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展，提出了今后的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：白炭黑;補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理;補(bǔ)強(qiáng)劑;合成橡膠;輪胎;天然橡膠;應(yīng)用研究

白炭黑是微細(xì)粉末狀或超細(xì)粒子狀無水及含 水二氧化硅或硅酸鹽類的統(tǒng)稱，具有多孔性，內(nèi)表 面積大，高分散性，質(zhì)輕，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高 溫、不燃燒、無毒無味以及電絕緣性好等優(yōu)異特 性。在輪胎工業(yè)中，白炭黑能大幅提高膠料的物 理性能、減少膠料滯后、降低輪胎的滾動(dòng)阻力，同 時(shí)不損失其抗?jié)窕?在膠鞋工業(yè)中,白炭黑是彩 色橡膠以及透明鞋底的最佳補(bǔ)強(qiáng)劑;在膠輥工業(yè) 中,它不僅能提高硫化膠的硬度和耐磨性,而且可 以提高膠料與金屬輥芯的粘著力;在簾布膠中，可 大大提高簾布與膠料的粘接性能。

由于白炭黑內(nèi)部的聚硅氧和外表面存在的活 性硅醇基及其吸附水，使其呈親水性，在有機(jī)相中 難以濕潤和分散，而且由于其表面存在羥基，表面 能較大，聚集體總傾向于凝聚，因而產(chǎn)品的應(yīng)用性 能受到影響。為此，在實(shí)際應(yīng)用中，常通過有機(jī)氯 硅烷、硅氧烷、硅烷偶聯(lián)劑以及醇類化合物等對其 表面進(jìn)行改性或者與其它填料共混并用，使白炭 黑的表面羥基與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，消除或減少 其表面活性硅醇基的量，使產(chǎn)品由親水變?yōu)槭杷? 增大其在聚合物中的分散性，改善其應(yīng)用效果，提 高產(chǎn)品的附加值，拓展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

1? 白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理

白炭黑對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能主要取決于其粒徑 (或比表面積)、結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)、分散性以 及白炭黑-橡膠的相互作用等。一般用硫化膠的耐 磨性、抗撕裂、抗切口增長、曲撓龜裂及扯斷強(qiáng)度 等指標(biāo)來表征白炭黑對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果。

研究發(fā)現(xiàn)，白炭黑的表面的Si-OH基團(tuán)具有很 強(qiáng)的活性，微粒表面層活性大，能與橡膠分子發(fā)生 作用，易于與其周圍離子鍵合而起到補(bǔ)強(qiáng)作用。另 一方面，橡膠在機(jī)械混煉過程中，橡膠長分子鏈斷 裂而生成自由基，它與白炭黑表面層的羥基作用， 同時(shí)又因?yàn)榘滋亢谖⒘＝M成是無定形，結(jié)晶混亂， 致使它的表面層多余價(jià)鍵力形成靜電場。此靜電 場使橡膠分子中不飽和雙鍵發(fā)生極化，使橡膠高 分子的不飽和雙鍵發(fā)生誘導(dǎo)效應(yīng)，導(dǎo)致橡膠和白 炭黑兩者相結(jié)合。起補(bǔ)強(qiáng)作用的是氫鍵和硫化體 系形成新的化學(xué)鍵。因此，白炭黑在膠料中的補(bǔ) 強(qiáng)作用可概括為以下幾種方式：(1)白炭黑粒子 表面的活性羥基與有機(jī)大分子鏈上的少量羥基發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)而形成化學(xué)鍵;(2)活性羥基與有機(jī) 大分子鏈上的氫形成氫鍵;(3)白炭黑粒子間的 相互作用、白炭黑-聚合物-白炭黑與白炭黑聚集 體間的“橋”鏈構(gòu)成了空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其補(bǔ)強(qiáng)的機(jī) 理可歸納為以下兩點(diǎn)：一是白炭黑表面的自由羥 基與橡膠大分子形成物理或化學(xué)的結(jié)合;二是通 過白炭黑的均勻分散，在白炭黑表面形成了橡膠 大分子的吸附層，相鄰填料粒子間的距離比粒子 的直徑小，這些粒子的結(jié)晶化效果使吸附層內(nèi)的 分子間引力增大而補(bǔ)強(qiáng)。

2? 白炭黑在輪胎中的應(yīng)用研究進(jìn)展

賽輪集團(tuán)股份有限公司李雯等[1]研究了稻殼 源白炭黑在半鋼子午線輪胎胎面膠(試驗(yàn)配方)中 的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)石英砂源高分散性白炭黑填充 胎面膠 ( 正常配方 ) 進(jìn)行對比。結(jié)果表明：稻殼源 白炭黑能夠在半鋼子午線輪胎胎面膠中等量替 代石英砂源高分散性白炭黑 HD 175MP;試驗(yàn)配 方硫化膠能夠達(dá)到正常配方硫化膠相同水平的 物理性能、動(dòng)態(tài)粘彈性能和磨耗性能;試驗(yàn)輪胎 的耐久性能、高速性能、抗?jié)窕阅堋L動(dòng)阻力 符合設(shè)計(jì)要求。

青島四維化工有限公司劉杰等[2]研究了硼烷 偶聯(lián)劑濕法改性沉淀白炭黑及其在半鋼子午胎胎 面膠中的應(yīng)用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用硼烷偶 聯(lián)劑濕法改性沉淀白炭黑后，白炭黑的亞微觀結(jié) 構(gòu)有所改變，混煉膠的加工扭矩、能耗降低，混煉 工藝性能改善;混煉膠的 PAYNE 效應(yīng)降低，填料 分散性改善;t10延長，t90縮短，加工安全性能及 生產(chǎn)效率提高;硫化膠的強(qiáng)伸性能、撕裂性能、耐 磨耗性能、耐屈撓性能指標(biāo)均有所提高;硫化膠的 壓縮生熱降低，低滯后性明顯改善。

浦林成山(青島)工業(yè)研究設(shè)計(jì)有限公司孫魯 等[3]研究了白炭黑對輪胎胎面膠性能的影響。結(jié)果 表明，在粒徑分布相差不大的情況下，高分散性白 炭黑較普通白炭黑具有一定優(yōu)勢，能夠改善膠料 的加工性能，提高強(qiáng)伸性能,降低滾動(dòng)阻力。高比 表面積白炭黑使用時(shí)應(yīng)注意調(diào)整用量以達(dá)到膠料 性能的最佳平衡。

山東豐源輪胎制造股份有限公司龍飛飛等[4] 研究了不同比表面積的白炭黑對胎面膠性能的影 響。結(jié)果表明，比表面積大的白炭黑1165MP膠料 門尼粘度普遍較高，加工性能較差;比表面積大的 白炭黑表面具有較多的羥基，縮短了焦燒時(shí)間，延 長了硫化時(shí)間，降低了膠料的加工安全性;相對于 比 表 面 積 較 小 的 白 炭 黑 1115MP 膠 料，白 炭 黑 1165MP 膠料的硬度、拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、撕 裂強(qiáng)度和阿克隆磨耗量略有增大，其他性能接近。 白炭黑 1165MP 的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)于白炭黑 1115MP。

　　3? 在丁苯橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

彤程化學(xué)(中國)有限公司謝治國等[5]研究對 比了幾種官能添加劑對于平衡高填充白炭黑溶聚 丁苯橡膠(SSBR)膠料加工性能和力學(xué)性能的改 善效果。結(jié)果表明，在輪胎胎面膠中添加官能添 加劑ProCure D3能夠較好地改善白炭黑在SSBR膠 料中的分散性和加工性能以及加工安全性，降低 膠料門尼粘度，加快膠料硫化速度，提高生產(chǎn)效 率，同時(shí)改善膠料儲(chǔ)存期間門尼粘度的穩(wěn)定性，進(jìn) 而提高輪胎胎面膠擠出尺寸穩(wěn)定性，獲得穩(wěn)定的 動(dòng)平衡均一性;官能添加劑ProCure D3可以提高膠 料的應(yīng)力應(yīng)變性能、耐熱老化性能以及耐磨性能， 降低膠料動(dòng)態(tài)生熱性能，平衡輪胎胎面膠的抗?jié)? 滑性能和滾動(dòng)阻力。

三角輪胎股份有限公司馬秀菊等[6]研究了白 炭黑補(bǔ)強(qiáng)不同結(jié)構(gòu) SSBR 的性能。結(jié)果表明，1,2- 丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，相對分子質(zhì)量分布越窄，膠 料的加工性能越差;順式 1,4- 丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)越 大，膠 料 的 交 聯(lián) 密 度 越 大，硫 化 速 度 越 快; SSBR2466 的 1,2- 丁二烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，膠料抗?jié)?滑性能最好;SSBR5260H的苯乙烯和1,2-丁二烯質(zhì) 量分?jǐn)?shù)較大，改性基團(tuán)使其與白炭黑的相互作用 強(qiáng)，膠料物理性能和抗?jié)窕阅芎茫瑵L動(dòng)阻力低。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院彭遷遷 等[7]研究了白炭黑和偶聯(lián)劑Si69用量對SSBR膠料 白炭黑分散性以及物理性能的影響。結(jié)果表明， 隨著白炭黑用量的增大，SSBR 硫化膠的白炭黑分 散性下降，硬度增大，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度在白炭 黑用量為60份時(shí)最大;在填充65份白炭黑的SSBR 膠料中，當(dāng)偶聯(lián)劑 Si69 用量為 6 份時(shí)，SSBR 硫化 膠的白炭黑分散性和物理性能最好。

北京化工大學(xué)北京市先進(jìn)彈性體工程技術(shù)研 究中心李亞思等[8]以尿素和氧化石墨烯(GO)為 原料，通過直接研磨負(fù)載和在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下煅 燒的方法制備出氮摻雜石墨烯[石墨相氮化碳 (g-C3N4)/ 還原 GO(rGO)]，通過機(jī)械共混制備 g-C3N4/rGO/白炭黑/SSBR復(fù)合材料，并對其性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，g-C3N4/rGO與白炭黑兩種填料 在橡膠基體中能夠?qū)崿F(xiàn)相互分散;g-C3N4/rGO等量 部分替代白炭黑可以改善復(fù)合材料的物理性能和 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，在g-C3N4/rGO用量為5份時(shí)，復(fù)合 材料的綜合物理性能最佳，壓縮生熱和滾動(dòng)阻力 最低。

青島科技大學(xué)高性能聚合物研究院邵光譜等[9] 將偶聯(lián)劑 Si69 和 KH550、活性劑 PEG4000 和 DPG 用作白炭黑改性劑，研究其對白炭黑填充SSBR性 能的影響。結(jié)果表明，改性劑種類和用量對硫化 膠性能有較大影響，Si69、KH550、PEG4000和DPG 的最佳用量分別為 4、8、4 和 6 份;在最佳改性劑 用量下，與未改性白炭黑膠料相比，改性白炭黑膠 料的加工安全性好，硫化速率快，物理性能、耐磨 性能和抗?jié)窕阅芴岣?在4種改性劑中，Si69和 KH550 改性白炭黑在橡膠中的分散性較好，膠料 具有較高的物理性能、耐磨性能、抗?jié)窕阅芗拜^ 低的滾動(dòng)阻力。

常州大學(xué)石油化工學(xué)院高中飛等[10]以硫酸和 水玻璃為原料，采用液相沉淀法制備了白炭黑，然 后用硅烷偶聯(lián)劑 KH 570 對白炭黑進(jìn)行濕法改性， 再用改性白炭黑增強(qiáng)SBR，并考察了改性白炭黑對 SBR加工性能和拉伸性能的影響。結(jié)果表明，在反 應(yīng)溫度為 85℃、反應(yīng)液 pH 值為 4.5、KH 570 質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為2.0%的條件下，可制得無定型非晶體結(jié)構(gòu)、 分散性較好的疏水性白炭黑，其吸油值和親油化 度可分別達(dá)到 2.25 mL/g、10.12%;KH 570 改性白 炭黑可改善 SBR 的加工性能和拉伸性能，KH 570 的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2.0%。

中國石油天然氣股份有限公司蘭州化工研究 中心付含琦等[11]通過液相混煉法制備了白炭黑/ SSBR 復(fù)合材料，研究了不同的混煉工藝、偶聯(lián)劑 種類、SSBR 膠液濃度對復(fù)合材料的影響。結(jié)果表 明，使用兩步共混法可以明顯減少白炭黑的損失， 且可改善白炭黑/SSBR復(fù)合材料的性能;使用Si747 制備得到的 SSBR/ 白炭黑復(fù)合材料其交聯(lián)密度較 大，300%定伸最高，綜合性能最好;改變SSBR膠 液的濃度，白炭黑/SSBR復(fù)合材料的性能無明顯的 變化。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院王哲鵬 等[12]采用 1- 丁基 -3- 甲基咪唑四氟硼酸鹽 ( 簡稱 BMI) 離子液體分別通過濕法和干法工藝改性白炭 黑，制備了改性白炭黑/SBR混煉膠，并研究了BMI 與白炭黑之間的相互作用以及混煉膠性能。結(jié)果 表明，加入 BMI 能顯著提高改性白炭黑 /SBR 混煉 膠硫化速率，同時(shí)硫化溫度降低;與干法改性白炭 黑 /SBR 混煉膠相比，濕法改性白炭黑與 SBR 之間 的相互作用較強(qiáng)，混煉膠交聯(lián)密度較大，硫化膠力 學(xué)性能較好。

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院劉春利等[13]分別采 用 γ- 胺丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ- 甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)及雙-[γ- (三乙氧基硅)丙基 ]- 二硫化物(Si75)濕法改性 白炭黑，將改性后的白炭黑、SBR制成母煉膠，制 備出白炭黑(SiO2)/SBR復(fù)合材料。研究了白炭黑 與橡膠基體間的相互作用效果及填料在橡膠基體 中的分散性，用壓縮疲勞生熱、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析 和滯后損耗測試研究了白炭黑與橡膠基體的作用 效果對 SBR/ 白炭黑復(fù)合材料生熱的影響。結(jié)果表 明，改性后白炭黑與橡膠基體間的相互作用力增 大，分散性明顯提高，隨橡膠 - 填料相互作用增 大，SiO2/SBR生熱明顯降低，其中KH550在硫化過 程產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)接枝于橡膠大分子，其改性后的 白炭黑與 SBR 相互作用力最大，KH550-SiO2/SBR 生熱最低。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院孫雪洋 等[14]研究離子液體(IL)氯化-1-烯丙基-3-甲基咪 唑 ( 簡稱 AMI) 和 1- 丁基 -3- 甲基咪唑四氟硼酸鹽 (BMI)改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng)SBR的性能，并與未改性 白炭黑補(bǔ)強(qiáng) SBR 進(jìn)行對比。結(jié)果表明，IL 可以改 善白炭黑的分散性，抑制白炭黑填料網(wǎng)絡(luò)的形成， 增強(qiáng)白炭黑與SBR的相互作用，促進(jìn)硫化反應(yīng)，大 大縮短 t10 和 t90, 提高硫化膠的交聯(lián)密度和物理性 能;與 AMI 相比，BMI 的改性效果更好。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院孫雪洋 等[15]研究了氯化 -1- 烯丙基 -3- 甲基咪唑 ( 簡稱 AMI) 改性白炭黑填充 SBR 的性能，并與未改性白 炭黑填充SBR的性能進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，AMI能顯著提高硫化速度，降低混煉膠轉(zhuǎn)矩;當(dāng)AMI用 量為1份時(shí)，可改善白炭黑在SBR中的分散性，抑 制白炭黑填料網(wǎng)絡(luò)的形成，提高 SBR 基體與白炭 黑間的相互作用，顯著提高了交聯(lián)密度，其硫化膠 具有較好耐磨性和力學(xué)性能。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院孫雪洋 等[16]研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BMI) 用量對白炭黑填充 SBR 性能的影響，并與未改性 的白炭黑填充 SBR 進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，隨著 BMI用量的增加，SBR混煉膠的門尼黏度先減小后 增大，焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間縮短。當(dāng)BMI的用量 為3份時(shí)，BMI能夠有效改善白炭黑在SBR中的分 散效果，SBR硫化膠的力學(xué)性能和磨耗性能較為優(yōu) 異。當(dāng) BMI 的用量分別為 3 份和 7 份時(shí)，SBR 硫化 膠具有較好的抗?jié)窕院洼^低的滾動(dòng)阻力。

煙臺(tái)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院郭震等[17]采用自制的 5 種新型硅烷偶聯(lián)劑作為白炭黑表面處理劑，對 SSBR 進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)研究。考察了硅烷偶聯(lián)劑用量、熱 混煉時(shí)間以及熱混煉溫度對SSBR硫化膠力學(xué)性能 的影響，并與Si69、Si75處理后的白炭黑補(bǔ)強(qiáng)SSBR 的力學(xué)性能進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，采用自制的5 種新型硅烷偶聯(lián)劑為白炭黑處理劑制備的補(bǔ)強(qiáng) SSBR 硫化膠的拉斷伸長率優(yōu)于用 Si69、Si75 制備 的SSBR硫化膠;采用Si1502為白炭黑處理劑制備 的 SSBR 硫化膠的撕裂強(qiáng)度高于采用 Si69、Si75 為 白炭黑處理劑的;采用 Si1503 和 Si1504 為白炭黑 處理劑的補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的撕裂性能與采用Si69、Si75 為白炭黑處理劑的相當(dāng)。采用 Si69 和 Si75 為白炭 黑處理劑制備的硫化膠的適宜混煉溫度在 130- 140℃，采用自制 5 種新型硅烷偶聯(lián)劑為白炭黑處 理劑制備的 SSBR 硫化膠的最適混煉溫度均在 120℃左右，大幅降低了膠料的混煉溫度;采用 Si69、Si75、Si1501、Si1502為白炭黑處理劑的補(bǔ)強(qiáng) SSBR膠料的最佳混煉時(shí)間為8 min，而采用Si1503、 Si1504、Si1605 為白炭黑處理劑的補(bǔ)強(qiáng) SSBR 膠料 的混煉時(shí)間則為 10 min。

中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究 院李波等[18]研究了短纖維 / 白炭黑補(bǔ)強(qiáng)溶 SSBR 復(fù) 合材料的結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)果表明，與無短纖維膠 料相比，短纖維膠料的 t10均延長，t90無明顯變化， FL和Fmax均降低，在短纖維膠料中非極性的聚酯短 纖維和芳綸短纖維膠料的FL和Fmax較高;芳綸短纖 維膠料的門尼粘度較高，聚酯短纖維和芳綸短纖 維膠料硬度較大;聚酯短纖維膠料的拉伸強(qiáng)度較 大，取向程度較高，芳綸短纖維膠料的撕裂強(qiáng)度 較大;芳綸短纖維補(bǔ)強(qiáng)SSBR膠料在拉伸速率達(dá)到 400 mm/min后發(fā)生屈服，屈服軟化后發(fā)產(chǎn)生塑性形 變;短纖維/白炭黑補(bǔ)強(qiáng)SSBR膠料斷裂破壞的主要 機(jī)理是短纖維-短纖維、橡膠-白炭黑之間相互作 用力的破壞，破壞形態(tài)以短纖維的抽出為主。

中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心 李波等[19]考察了白炭黑增強(qiáng) SSBR 的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能，并考查了白炭黑用量與0℃和60℃的損耗因子 (tanδ) 的關(guān)系。結(jié)果表明，采用白炭黑增強(qiáng) SSBR 時(shí)，隨著白炭黑用量的增加，在填料總量增加、炭 黑用量一定時(shí)，彈性模量(G')及損耗模量(G")增大， tanδ 下降;在填料總量一定的條件下，炭黑用量 減少，G' 增大，G" 不變，tanδ 下降;在壓縮條件 下，壓縮彈性模量增大，tanδ 下降，生熱降低。

北京化工大學(xué)北京市先進(jìn)彈性體工程技術(shù)研 究中心鄭龍等[20]采用乳液共混與機(jī)械剪切法制備 氧化石墨烯/白炭黑/SBR納米復(fù)合材料，并對其綜 合性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，2種并用填料在橡膠 基體中均能達(dá)到納米級分散，且白炭黑粒子填補(bǔ) 了氧化石墨烯片層間的空隙。氧化石墨烯的加入 延長了復(fù)合材料的正硫化時(shí)間，改變了其交聯(lián)密 度。氧化石墨烯等量替代白炭黑，可以提高橡膠 基體中填料的有效體積分?jǐn)?shù)，改善復(fù)合材料的物 理性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。氧化石墨烯的加入使復(fù) 合材料的耐磨性能顯著提高。與白炭黑填充相比， 氧化石墨烯/白炭黑填充復(fù)合材料的60℃時(shí)損耗因 子有所降低，能進(jìn)一步降低滾動(dòng)阻力，但其0℃的 損耗因子也呈現(xiàn)降低趨勢，對復(fù)合材料抗?jié)窕?能不利。

安徽瑞邦橡塑助劑集團(tuán)有限公司張永軍等[21] 以葡萄糖為碳源物質(zhì)制備碳包覆白炭黑，通過改 變葡萄糖在碳包覆白炭黑中占比，研究不同碳含 量對碳包覆白炭黑補(bǔ)強(qiáng) SBR 性能的影響。結(jié)果表明，與白炭黑相比，碳包覆白炭黑的分散性及其補(bǔ) 強(qiáng)膠料的加工性能大幅改善;葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1 時(shí)，硫化膠綜合物理性能最優(yōu)，耐磨性能提高 30%，抗?jié)窕阅芎蜐L動(dòng)阻力性能均提高。

中國石油石油化工研究院徐春燕等[22]以庚烷 為溶劑，用硅烷偶聯(lián)劑 Si 69 改性白炭黑，采用濕 法混煉工藝制備了白炭黑填充SSBR混煉膠，研究 了白炭黑的改性效果、經(jīng)研磨后的粒徑分布及混 合液脫揮后的溶劑殘余量，考察了SSBR混煉膠的 加工和硫化特性及其硫化膠的物理機(jī)械性能、耐 磨性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，并與干法混煉工藝進(jìn)行了 比較。結(jié)果表明，Si 69 與白炭黑表面羥基發(fā)生縮 合反應(yīng)，改性白炭黑經(jīng)高效分散機(jī)研磨后可有效 降低其粒徑，通過雙螺桿擠出機(jī)脫除膠漿混合液 溶 劑 制 得 的 混 煉 膠 中，殘 余 溶 劑 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 0.96%-0.98%，且白炭黑分散均勻;與干法 SSBR 混煉膠及其硫化膠相比，濕法SSBR混煉膠的一段 排膠溫度低，門尼黏度大、正硫化時(shí)間縮短，硫化 膠的拉伸強(qiáng)度略高，磨耗性能、滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕?性能較優(yōu)。

　　4? 在天然橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院邊慧光等[23]采用 濕法混煉工藝，將4種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的白炭黑水分 散體與天然乳膠混合制備出天然橡膠/白炭黑膠 料。結(jié)果表明，當(dāng)白炭黑水分散體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25 時(shí)，白炭黑在橡膠中的分散性較好，混煉膠門尼粘 度較低，硫化性能較好，硫化膠的定伸應(yīng)力、拉伸 強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度較大，磨損率較小，抗?jié)窕阅茌^ 好，滾動(dòng)阻力較低。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院王凱凱 等[24]以離子液體 1- 丁基 -3- 甲基咪唑四氟硼酸鹽 [Bmim]BF4 (簡稱BMI)為改性劑，制備了白炭黑填 充天然橡膠(NR)，考察了 BMI 對 NR 性能的影 響，并與Si 69改性白炭黑填充NR進(jìn)行了對比。結(jié) 果表明，相比 Si 69，BMI 的加入使 NR 混煉膠的門 尼黏度更低，促進(jìn)硫化的效果更顯著，且硫化膠的 拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度提高幅度更大，達(dá)到2倍多， 但耐磨性能的提高幅度略差，白炭黑的分布不均 勻。綜合考慮，BMI 的適宜用量為 3 份。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院王凱凱 等[25]考察了加工工藝對[Bmim]BF4改性白炭黑填充 NR性能的影響，并在不同混煉工藝下與硅烷偶聯(lián) 劑Si69改性白炭黑填充NR的性能進(jìn)行了對比。結(jié) 果表明，[Bmim]BF4與白炭黑存在一定的相互作用; [Bmim]BF4能夠顯著提高硫化速度，焦燒時(shí)間(t10)和 工藝正硫化時(shí)間(tc90)大大縮短;加入[Bmim]BF4后， 硫化膠力學(xué)性能大幅提高，耐磨性變好;改性方法 與混煉工藝對膠料性能影響不大。

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院王兵輝等[26]用離子 液體1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭 黑(SiO2)，制備改性白炭黑 /NR 復(fù)合材料。研究 了AMI對SiO2/NR復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié) 果表明，AMI改性白炭黑可明顯提高白炭黑的分散 性，減小白炭黑在橡膠基體中的實(shí)際分布粒徑，提 高白炭黑與橡膠基體的界面相互作用，增加橡膠 復(fù)合材料的結(jié)合膠含量，提高復(fù)合材料的綜合力 學(xué)性能。當(dāng) AMI 用量為 2 phr 時(shí)，白炭黑在橡膠基 體中的分散性最好，分布粒徑最小，結(jié)合膠含量最 高，綜合力學(xué)性能最好。與未改性的SiO2/NR復(fù)合 材料相比，AMI-SiO2/NR復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度提高了 18%，撕裂強(qiáng)度提高了41.4%，300%定伸應(yīng)力提高 了 39.2%，100% 定伸應(yīng)力提高了 25%。

青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院李利等[27]在液相 狀態(tài)下，利用球磨機(jī)對白炭黑進(jìn)行研磨，制備白炭 黑水分散體，研究分散體中白炭黑粒徑對濕法混 煉天然膠乳/白炭黑膠料性能的影響。結(jié)果表明， 不同粒徑白炭黑膠料的性能差異較大，當(dāng)白炭黑 聚集體粒徑為 9.4μm 時(shí)，膠料的綜合性能最佳。

沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉大晨等 [28]研究白炭黑/天然橡膠濕法混煉共沉膠的加工性 能、物理性能和動(dòng)態(tài)性能，并與傳統(tǒng)干法混煉膠進(jìn) 行對比。結(jié)果表明，在濕法混煉共沉膠中增大白 炭黑用量，膠料的焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間逐漸延 長，硫化膠的拉伸強(qiáng)度逐漸增大，損耗因子略有減 小，玻璃化溫度升高;與干法混煉膠相比，濕法混 煉共沉膠的正硫化時(shí)間延長，加工能耗大，生熱 低，硫化膠的物理性能和動(dòng)態(tài)性能較好。

青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院李利等[29]研究了 納米 Fe3O4的粒徑和用量對白炭黑填充 NR 的加工 特性、力學(xué)性能及導(dǎo)熱性能的影響。結(jié)果表明，納 米Fe3O4填料添加量越大，混煉膠Payne效應(yīng)越強(qiáng)， 納米Fe3O4粒徑越小，Payne效應(yīng)越明顯;納米Fe3O4 的添加量為 0-2phr 時(shí)，硫化膠料的力學(xué)性能逐漸 上升，添加量大于 12phr 時(shí)，力學(xué)性能開始下降; 粒徑為20nm的Fe3O4在其添加量為12phr時(shí)，膠料 的硫化性能達(dá)到最優(yōu);添加量大于 12phr 時(shí)，其對 膠料導(dǎo)熱系數(shù)的影響更加明顯。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室王麗麗等[30]以硅酸鈉為前驅(qū)體，將一定濃度 的硅酸鈉溶液與天然膠乳共混共凝，使膠乳的凝 聚與白炭黑的生成同步發(fā)生，從而制得天然橡膠 / 白炭黑復(fù)合材料，并與用傳統(tǒng)混煉法制備的復(fù)合 材料進(jìn)行了性能對比。結(jié)果表明，當(dāng)白炭黑用量 為 15 份 ( 質(zhì)量 ) 時(shí)，與混煉法相比，采用乳液共凝 工藝所制備復(fù)合材料的力學(xué)性能明顯更好，其中 拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度分別提高了62.4%和87.7%; 填料粒子在橡膠基質(zhì)中的分散更為均勻，在 60- 80℃下的損耗因子也更低。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院夏立建 等[31]采用Si747在液相體系中對自制單分散白炭黑 表面進(jìn)行改性，利用乳液共混技術(shù)制備了NR復(fù)合 材料，并通過橡膠加工分析、動(dòng)態(tài)力學(xué)分析等測試 手段對復(fù)合材料的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，與 未改性白炭黑相比，改性單分散白炭黑所得膠料 的焦燒時(shí)間和工藝正硫化時(shí)間均縮短，促進(jìn)了橡 膠的硫化;改性單分散白炭黑/NR硫化膠的拉伸、 撕裂強(qiáng)度增大，回彈性和耐磨性增加，壓縮生熱降 低;改性前后，大粒徑白炭黑復(fù)合材料Payne效應(yīng) 均較低;改性小粒徑白炭黑抗?jié)窕圆蝗绺男源?粒徑白炭黑 /NR 硫化膠，但滾動(dòng)阻力表現(xiàn)更優(yōu)。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室宋大龍等[32]通過改變填料體系中炭黑/白炭黑 的用量比，制備出具有不同填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硫化 膠，通過膠料的硫化特性、交聯(lián)密度、結(jié)合膠含 量、Payne 效應(yīng)、損耗特性對填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表 征并建立填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，最后通過各種性能 測試考察了填料網(wǎng)絡(luò)對橡膠動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能和屈 撓疲勞性能的影響，建立了復(fù)合填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和 屈撓疲勞性能的相關(guān)性。結(jié)果表明，白炭黑-白炭 黑相互作用強(qiáng)于炭黑-炭黑相互作用，但白炭黑與 橡膠基體的結(jié)合作用差;復(fù)合填料網(wǎng)絡(luò)在屈撓疲 勞過程中產(chǎn)生的內(nèi)耗小，白炭黑 / 炭黑質(zhì)量比為 20/20 時(shí)，硫化膠的疲勞性能最好。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院姚彬彬 等[33]采用精氨酸輔助制備白炭黑(簡稱自制白炭 黑 )，通過白炭黑分散液與天然膠乳混合和凝聚共 沉，制備白炭黑/NR納米復(fù)合材料，研究白炭黑對 NR 的補(bǔ)強(qiáng)效果。結(jié)果表明，與普通白炭黑相比， 自制白炭黑具有較好的單分散性，在NR中分布更 加均勻，分散程度更高;與普通白炭黑/NR納米復(fù) 合材料相比，自制白炭黑/NR納米復(fù)合材料的硫化 速率加快，強(qiáng)度性能明顯提高，拉伸強(qiáng)度增大 13.6%，撕裂強(qiáng)度增大 8.8%。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院姚彬彬 等[34]利用天然蝦青素輔助偶聯(lián)劑Si-69對白炭黑表 面進(jìn)行改性并制備了改性白炭黑/NR復(fù)合材料。借 助橡膠加工分析儀、動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析、掃描電鏡等 方法研究了改性白炭黑 /NR 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性 能。結(jié)果表明，在硫化性能方面，相比于 Si-69 改 性的白炭黑 /NR 膠料，天然蝦青素輔助 Si-69 改性 的白炭黑/NR膠料的焦燒時(shí)間和硫化時(shí)間均縮短， 提高了橡膠的硫化速率;在物理力學(xué)性能方面，硫 化膠的拉伸強(qiáng)度和定伸應(yīng)力基本不變，回彈性和 耐磨性增加，壓縮疲勞溫升降低;在動(dòng)態(tài)黏彈性方 面，硫化膠的Payne效應(yīng)明顯降低，填料的分散性 改善;在動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面，硫化膠的滾動(dòng)阻力降 低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)提高。特別地，天然蝦青 素輔助Si-69改性的白炭黑能明顯提高復(fù)合材料的 耐熱空氣老化性能，并且隨著天然蝦青素用量的 增加，耐老化性能進(jìn)一步地提高。

北京化工大學(xué)北京市先進(jìn)彈性體工程技術(shù)研 究中心柳東海等[35]研究了白炭黑 /NR 復(fù)合材料在 疲勞過程中的微觀結(jié)構(gòu)與性能變化。結(jié)果表明， 在疲勞過程中，隨著疲勞次數(shù)的增加，白炭黑的分 散程度以及填料網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)先變好后變差的現(xiàn)象;交聯(lián)密度先減小后增大再減小，玻璃化溫度先降 低后升高;疲勞 10 萬次后填料分散非常均勻， Payne 效應(yīng)減弱，復(fù)合材料的抗?jié)窕阅?、滾動(dòng)阻 力性能以及耐疲勞性能均較優(yōu)。

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院崔凌峰等[36]采用 雙 -[γ-(三乙氧基硅)丙基 ] 四硫化物(Si69)、 γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、 乙基三甲氧基硅烷(11-100)對白炭黑進(jìn)行表面改 性，并制備改性白炭黑/NR復(fù)合材料，并對改性白 炭黑及改性SiO2/NR復(fù)合材料的硫化性能及力學(xué)性 能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，改性SiO2/NR復(fù)合材料 相對于未改性 SiO2/NR，焦燒時(shí)間變長，正硫化時(shí) 間縮短，結(jié)合膠含量增大;改性 SiO2/NR 與未改性 SiO2/NR 相比其定伸應(yīng)力、撕裂強(qiáng)度明顯提高，但 斷裂伸長率有所減小;改性白炭黑在NR基體中的 分散性明顯提高，其中 Si69-SiO2在天然橡膠基體 中的分散性最好;Si69-SiO2/NR復(fù)合材料的滾動(dòng)阻 力與生熱最低;改性后的SiO2/NR復(fù)合材料的拉伸 斷面粗糙程度增加。

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院崔凌峰等[37]采用 γ- 氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)與 3,5- 二叔丁 基-4-羥基苯乙酸為改性劑，通過兩步法改性白炭 黑(SiO2)，制備得到一種具有防老功能的白炭黑， 將防老白炭黑添加到 NR 中，制備防老 SiO2/NR 復(fù) 合材料，并與未改性SiO2/NR復(fù)合材料進(jìn)行對比。 結(jié)果表明，防老 SiO2/NR 的焦燒時(shí)間變化不大，正 硫化時(shí)間縮短了 35.43%;橡膠加工分析儀與掃描 電鏡測試結(jié)果顯示，白炭黑經(jīng)過接枝改性后在 NR 中的分散性得到改善。在100℃下，隨著老化時(shí)間 的不同，防老SiO2/NR的斷裂伸長率變化率與拉伸 強(qiáng)度變化率降幅小于未改性SiO2/NR復(fù)合材料。最 后,采用FlynnWall-Ozawa法考察了防老SiO2/NR硫 化膠的熱氧化活化能，發(fā)現(xiàn)白炭黑接枝了防老劑 后，SiO2/NR 的熱氧化活化能有所提高，起始熱失 重溫度提高了 13.4℃。

貴州大學(xué)材料與冶金學(xué)院魯學(xué)峰等[38]采用不 同硅烷偶聯(lián)劑(Si69、KH560和NXT)對白炭黑進(jìn) 行改性處理來提高SiO2/NR復(fù)合材料的性能。通過 力學(xué)性能、結(jié)合膠含量、硫化性能和掃描電鏡檢測 來分析不同改性白炭黑填充復(fù)合材料的影響。結(jié) 果表明，白炭黑的改性處理改善了復(fù)合材料的強(qiáng) 度、定伸應(yīng)力等性能，提高了復(fù)合材料的結(jié)合膠含 量;縮短了復(fù)合材料的硫化時(shí)間，降低了最小轉(zhuǎn) 矩，使混煉膠的流動(dòng)性提高，減輕了填料網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu);偶聯(lián)劑的加入改善白炭黑與橡膠的相容性，使 白炭黑分散均勻，從而提高了復(fù)合材料的性能。

三角輪胎股份有限公司付友健等[39]利用場發(fā) 射掃描電鏡分析普通白炭黑 ( 牌號 975#) 和高分散 性白炭黑1115MP和1165MP在NR中的分散性，研 究其對膠料性能的影響。結(jié)果表明，高分散性白 炭黑在 NR 中的分散性較好，對 NR 的補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu) 于普通白炭黑;1165MP 在 NR 中的分散性優(yōu)于 1115MP，其補(bǔ)強(qiáng)硫化膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度較 大，滾動(dòng)阻力低，適合低滾動(dòng)阻力輪胎的開發(fā)。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院王哲鵬 等[40]研究了偶聯(lián)劑 (Si69 和 B-69) 與離子液體溴化 1- 丁基 -3- 甲基咪唑 (BMIM) 單用和并用改性白炭 黑補(bǔ)強(qiáng)NR的性能。結(jié)果表明，與未改性白炭黑補(bǔ) 強(qiáng)NR膠料相比，偶聯(lián)劑Si69、偶聯(lián)劑B-69和BMIM 改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 膠料的硫化速率加快，Payne 效應(yīng)減弱，物理性能和耐磨性能提高，滾動(dòng)阻力降 低，偶聯(lián)劑 Si69 改性白炭黑的效果優(yōu)于偶聯(lián)劑 B-69;與偶聯(lián)劑單用改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 膠料相 比，偶聯(lián)劑/BMIM并用改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng)NR膠料的 硫化速率加快，白炭黑與 NR 相互作用增強(qiáng)，交聯(lián) 密度增大，物理性能和耐磨性能顯著提高，滾動(dòng)阻 力降低，偶聯(lián)劑 B-69/BMIM 并用改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 膠料的滾動(dòng)阻力小于偶聯(lián)劑 Si69/BMIM 并用改 性白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 膠料，抗?jié)窕阅芟嗖畈淮? BMIM 改性白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 膠料的綜合性能最佳。

嶺南師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院汪曉敏等[41]將改 性白炭黑和改性硅土懸浮液分別與天然膠乳共 混，制得白炭黑 / 天然橡膠母煉膠和硅土 / 天然橡 膠母煉膠，將兩種母煉膠按不同比例共混，制得白 炭黑 / 硅土 / 天然橡膠復(fù)合材料，并對其性能進(jìn)行 研究。結(jié)果表明，加入一定量硅土后，白炭黑在橡 膠基體中的分散性提高，白炭黑/硅土填充膠料的 流動(dòng)性改善，硫化速率增大，Payne效應(yīng)明顯減弱，損耗因子 (tanδ) 均小于硅土填充膠料，滾動(dòng)阻力 減小;硫化膠的 300% 定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度和撕裂 強(qiáng)度均隨著硅土用量增大而增大，拉斷伸長率明 顯大于硅土或白炭黑填充硫化膠，tanδ 值較小。

沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院穆曉東等[42] 利用沉淀法白炭黑生產(chǎn)工藝，在相同的條件下，選 用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的羥基羧酸酯作為改性劑進(jìn)行濕 法改性，研究了白炭黑/NR復(fù)合橡膠的力學(xué)性能、 動(dòng)態(tài)性能以及動(dòng)態(tài)生熱性能。結(jié)果表明：制備的 白炭黑均為非晶態(tài)白炭黑，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的 羥基羧酸酯改性的白炭黑，其分散性好，顆粒分布 均勻，呈近球狀，經(jīng)羥基羧酸酯改性后的白炭黑有 效的去除了部分親水基團(tuán)，改善了其在NR中的分 散性。隨著白炭黑用量的增加，分散性變差，損耗 因子和動(dòng)態(tài)溫升均有所提高，Payne效應(yīng)增大。當(dāng) 白炭黑用量達(dá)到臨界值 ( 白炭黑與 NR 質(zhì)量比為 40:100) 時(shí)，白炭黑 /NR 復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的性 能，改性白炭黑/NR復(fù)合材料比未改性白炭黑/NR 復(fù)合材料的硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率有所提 高，而磨耗體積和動(dòng)態(tài)生熱則有所下降。動(dòng)態(tài)力 學(xué)性能測試結(jié)果表明，改性白炭黑與NR的質(zhì)量比 為40:100時(shí)，改性白炭黑/NR復(fù)合材料的60℃滾動(dòng) 阻力損耗因子由 0.123 降到 0.104。SEM 結(jié)果表明， 改性白炭黑在橡膠基體中的分散性優(yōu)于未改性白 炭黑，與 NR 基體界面結(jié)合的更加緊密。

廣東石油化工學(xué)院高分子系付文等[43]采用偶 聯(lián)劑 Si69 對白炭黑進(jìn)行表面改性，研究改性白炭 黑對天然橡膠膠料性能的影響。結(jié)果表明：與未 改性白炭黑膠料相比，改性白炭黑膠料的加工安 全性和硫化效率提升，硫化膠的300%定伸應(yīng)力、 拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨性能和耐2級裂口屈撓 性能提高，滾動(dòng)阻力和動(dòng)態(tài)生熱性能略有改善，但 抗?jié)窕阅苈杂邢陆?掃描電鏡分析表明，改性白 炭黑在橡膠基體中的分散性及其與橡膠基體的相 容性改善。

北京化工大學(xué)張群等[44]采用環(huán)氧大豆油(ESO) 對白炭黑進(jìn)行改性，研究了ESO改性白炭黑對NR 性能的影響。結(jié)果表明，ESO改性白炭黑可以降低 NR 混煉膠的門尼粘度和動(dòng)態(tài)模量，改善其加工性 能;提高 NR 硫化膠的物理性能，降低 NR 硫化膠 60℃時(shí)的損耗因子 (tanδ) 值、提高 0℃時(shí)的 tanδ 值，從而降低動(dòng)態(tài)生熱、提高抗?jié)窕阅堋?/p>

5? 在硅橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

中國工程物理研究院化工材料研究所羅芳等[45] 采用多層共擠出技術(shù)成功制備了3、5、9、17、33、 65 和 129 層不同白炭黑含量的軟硬交替多層硅橡 膠材料，研究了交替多層結(jié)構(gòu)對硅橡膠復(fù)合體系 力學(xué)性能的影響規(guī)律。所制備的交替多層硅橡膠 具有規(guī)則的二維連續(xù)層狀結(jié)構(gòu)，且隨著層數(shù)的增 加，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率均隨之增加，抗壓縮性 能明顯提高;與 3 層的硅橡膠試樣相比，129 層的 硅橡膠的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度分別提升了 42.5% 和 70.2%。

上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院吳蕾等[46]以馬來 酰胺酸(MAA)、六甲基二硅氮烷(HDMS)和乙烯基三 乙氧基硅烷 (VTEO) 對硅橡膠 / 白炭黑 (SR/Silica) 復(fù) 合材料進(jìn)行改性。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、平 衡溶脹法、力學(xué)性能測試等手段對3種改性劑對SR/ Silica復(fù)合材料的改性效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明， MAA可以更好地促進(jìn)白炭黑在硅橡膠中的分散; 與HDMS和VTEO改性的SR/Silica復(fù)合材料相比， MAA改性的SR/Silica(m(MAA):m(SR)=3%)的拉伸強(qiáng) 度分別提高了24%和52%，并且具有更低的壓縮應(yīng) 力松弛速率以及更小的壓縮永久變形，MAA 在制 備高強(qiáng)度硅橡膠方面具有良好的應(yīng)用前景。

西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院魯俊良等[47] 采用兩種具有不同表面特性的白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)填 料，基于固體流變儀和時(shí)溫等效原理，研究了白炭 黑表面特性及用量對苯基硅橡膠動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的 影響，獲得了白炭黑補(bǔ)強(qiáng)硅橡膠在低頻寬溫域 (-80~25℃ )和常溫寬頻域(1~106 Hz)范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài) 力學(xué)性能。結(jié)果表明，白炭黑表面特性及用量對 苯基硅橡膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能有明顯的影響，在相 同條件下，H2000補(bǔ)強(qiáng)苯基硅橡膠具有更高的阻尼 因子，同時(shí)，在常溫低頻條件下，苯基硅橡膠的阻 尼因子<0.3，而在常溫高頻(103-106 Hz)范圍內(nèi)， 苯基硅橡膠的阻尼因子隨頻率的增加而明顯上升，最高可達(dá)到 1.17。

西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院邵水源等[48] 以甲基乙烯基硅橡膠為基體，加入表面改性后的 氣相法白炭黑及其他助劑制得發(fā)泡硅橡膠。探索 了加入改性白炭黑后發(fā)泡硅橡膠的力學(xué)性能。結(jié) 果表明，白炭黑用偶聯(lián)劑 KH560 改性后活性指數(shù) 由82.3%提高到93.1%，添加改性白炭黑40%(wt， 質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)發(fā)泡硅橡膠綜合性能最優(yōu)，其抗撕強(qiáng) 度為 4.8823N/mm、拉伸強(qiáng)度為 0.697MPa、斷裂伸 長率為 498.63%、表觀密度為 0.553g/cm3 、邵氏硬 度為18.26HA，落球回彈率為31.70%，熱穩(wěn)定性也 較好。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所高技術(shù)材料實(shí)驗(yàn)室劉 伯崢等[49]以 9,10- 二氫 -9- 氧雜 -10- 磷雜菲 -10- 氧化物(DOPO)與自制多乙烯基硅油為原料制得低 聚物處理劑，并將其與白炭黑結(jié)合制得阻尼改性 白炭黑。研究了阻尼改性白炭黑對低苯基硅橡膠、 甲基乙烯基硅橡膠阻尼性能的改善效果和對力學(xué) 性能的影響。結(jié)果表明，阻尼改性白炭黑能高效 地提高硅橡膠的阻尼性能，向低苯基硅橡膠和甲 基乙烯基硅橡膠中加入 52.5 份阻尼改性白炭黑， 硅橡膠高溫區(qū)域的阻尼性能即可顯著提高，同時(shí) 保持較好的力學(xué)性能。低苯基硅橡膠的有效阻尼 溫域可達(dá) 120℃，損耗因子 tanδmax 為 0.36，拉伸 強(qiáng)度為 5.08 MPa，拉斷伸長率為 497%，邵爾 A 硬 度為 41 度;甲基乙烯基硅橡膠的有效阻尼溫域可 達(dá)130℃，tanδmax為0.34，拉伸強(qiáng)度為5.56 MPa， 拉斷伸長率為 600%，邵爾 A 硬度為 44 度。

廣東省稀有金屬研究所吳海鷹等[50]以二甲基硅 油、八苯基環(huán)四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷 為原料，利用陰離子開環(huán)共聚反應(yīng)制備不同性能的 苯基乙烯基硅油。以白炭黑為補(bǔ)強(qiáng)材料，考察白炭 黑及加入量對基礎(chǔ)膠捏合后的黏度及所得加成型 硅橡膠性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)合成硅油折 射率為1.46時(shí)，制備的改性白炭黑硅橡膠達(dá)到光學(xué) 透明;改性白炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的加成型苯基硅 橡膠在固化前流動(dòng)性好，在可見光波長400-800nm 范圍內(nèi)的透光率達(dá)92%以上，拉伸強(qiáng)度達(dá)5.6 MPa以 上，邵爾硬度達(dá)60，可見白炭黑補(bǔ)強(qiáng)加成型苯基乙 烯硅膠適用于大功率 LED 封裝。

西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院楊勃等[51] 用機(jī)械共混的方法制備了SiO2-氧化石墨烯(GO) /硅橡膠(MVQ)復(fù)合材料，研究了GO對SiO2/MVQ 體系的硫化過程、穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)以及力學(xué)松弛性能的 影響。結(jié)果表明，GO 的引入一方面會(huì)提高填料網(wǎng) 絡(luò)對基體橡膠的物理補(bǔ)強(qiáng)效果，另一方面會(huì)延緩 硅橡膠硫化交聯(lián)速度，并降低最終的交聯(lián)密度，削 弱了化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)效果。當(dāng)GO的添加量為2Phr時(shí)，硅 橡膠協(xié)同補(bǔ)強(qiáng)效果最佳，與只添加SiO2的硅橡膠相 比，100% 定伸強(qiáng)度提高了 37%，拉伸斷裂強(qiáng)度提 高了 17%，斷裂伸長率提高了 8%，平臺(tái)動(dòng)態(tài)模量 提高了115%。加入GO后，復(fù)合材料Payne效應(yīng)及 松弛效應(yīng)均增大，從另一個(gè)角度反映了 GO 與 SiO2 共同形成了物理補(bǔ)強(qiáng)效果更佳的填料網(wǎng)絡(luò)。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室李剛等[52]研究了二氧化硅(白炭黑)比表面積 對硅橡膠泡沫材料發(fā)泡性能的影響。結(jié)果表明， 填充比表面積 (300±25)m2 /g 的二氧化硅時(shí)，硅橡 膠發(fā)泡性能較好，硅橡膠泡沫材料表觀密度可達(dá) 0.17 g/cm3 ;高、低比表面積二氧化硅配合使用，當(dāng) 比表面積(160±15)m2 /g的二氧化硅用量為5份時(shí)， 硅橡膠發(fā)泡性能較好，拉伸強(qiáng)度為0.17 MPa，表觀 密度為 0.20g/cm3 ，且表觀密度虧損較少。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室李陳等[53]以不同種類氣相法白炭黑(LM-150、 M-5、H-5、EH-5) 為填料，研究了其比表面積和 用量對熱硫化硅橡膠耐熱老化性及熱穩(wěn)定性的影 響。結(jié)果表明，LM-150、M-5、H-5、EH-5 對硅 橡膠老化前后拉伸強(qiáng)度的影響趨勢基本相同，硅 橡膠的耐熱老化性能均隨著氣相法白炭黑用量增 加先升后降，且以用量為40~45份最佳;在一定范 圍內(nèi)，硅橡膠的耐熱老化性能隨著白炭黑比表面 積的增大先提高后降低;硅橡膠的熱穩(wěn)定性隨著 白炭黑比表面積的增大而先升后降。

中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所李景 瑞[54]對比研究了疏水型TS-530和親水型M-5兩種 氣相法白炭黑對單組分室溫硫化 (RTV-1) 硅橡膠 補(bǔ)強(qiáng)和熱穩(wěn)定性的影響及其在體系內(nèi)的分散性。結(jié)果表明，疏水型氣相法白炭黑整體補(bǔ)強(qiáng)效果和 分散性更好，且填充量為20-25phr時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)效果最 好;疏水型氣相法白炭黑產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性優(yōu)于親 水型產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性。

6? 在并用橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

北京化工大學(xué)理學(xué)院繆燁等[55]以水玻璃為原 料，采用檸檬酸和硫酸，在沉淀反應(yīng)前和陳化階段 前添加乙醇制備白炭黑。與商業(yè)化白炭黑 Zeosil 1165MP 對 比，采 用 該 方 法 制 備 的 白 炭 黑 填 充 SSBR/BR 復(fù)合材料(silica-SSBR/BR)的正硫化時(shí) 間t90明顯縮短，硫化速率變快;silica-SSBR/BR的 拉伸強(qiáng)度和增強(qiáng)比均高于 Zeosil 1165MP-SSBR/ BR;silica-SSBR/BR抗?jié)窕阅芨鼉?yōu)異，滾動(dòng)阻力 更低;silica-SSBR/BR 和 Zeosil-1165MP-SSBR/BR 的壓縮生熱相差不大。

青島科技大學(xué)山東省烯烴催化與聚合重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室張躍發(fā)等[56]以NR/高反式-1,4-丁二烯-異戊 二烯共聚橡膠(TBIR)并用膠為對比，研究了白炭黑 補(bǔ)強(qiáng)NR/TBIR并用膠的性能。結(jié)果表明，NR/TBIR 混煉膠和白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR/TBIR 混煉膠的強(qiáng)度分別 較 NR 混煉膠和白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 混煉膠提高;隨著 TBIR用量增大，NR/TBIR硫化膠和白炭黑補(bǔ)強(qiáng)NR/ TBIR 硫化膠的壓縮永久變形和 DIN 磨耗量分別較 NR 硫化膠和白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR 硫化膠減小，耐屈撓 疲勞性能和耐伸張疲勞性能大幅提高，靜摩擦因 數(shù)和動(dòng)摩擦因數(shù)增大;白炭黑補(bǔ)強(qiáng) NR/TBIR 硫化 膠較白炭黑補(bǔ)強(qiáng)NR硫化膠的白炭黑聚集體平均粒 徑減小，白炭黑在橡膠基體中的分散性改善。

北京化工大學(xué)李旭等[57]研究了炭黑/白炭黑并 用對 NR/SSBR 并用膠結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表 明，與不添加白炭黑的NR/SSBR并用膠相比，添加 5-10 份白炭黑的 NR/SSBR 并用膠定伸應(yīng)力、拉伸 強(qiáng)度、拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度變化不大;添加15份 白炭黑的NR/SSBR并用膠結(jié)合膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，交 聯(lián)密度增大，硬度減小，300%定伸應(yīng)力提高，拉斷 伸長率降低，儲(chǔ)能模量最低，Payne 效應(yīng)最弱，填 料分散最好，滾動(dòng)阻力最小，壓縮疲勞溫升最小， 耐磨性能和壓縮疲勞溫升的平衡性最好。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院劉樹駿 等[58]研究了不同白炭黑用量的丁腈橡膠 (NBR)/ 順 丁橡膠 (BR) 并用膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果表明， 隨著白炭黑用量的增大，白炭黑與橡膠基體間的 相互作用增強(qiáng)，混煉膠的Payne效應(yīng)增大;隨溫度 升高，混煉膠儲(chǔ)能模量 (G') 減小，損耗因子 (tanδ) 先增大后減小，硫化膠的 G' 變化不大，tanδ 先增 大后減小;隨白炭黑用量增大，混煉膠的G'增大， tanδ 在低溫時(shí)增大，高溫時(shí)減小，硫化膠的 G' 和 tanδ 增大。

河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院董嘉等[59]采用不同 種類白炭黑與同種炭黑作為雙相填料填充SSBR與 BR 共混膠，研究了不同白炭黑與 SSBR/BR 共混膠 間相互作用對其磨耗性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明， 在 Akron 磨耗測試條件下，炭黑 / 白炭黑雙相填料 填充的 SSBR/BR 共混膠主要經(jīng)受磨粒磨耗和卷曲 磨耗的耦合作用。當(dāng)白炭黑平均粒徑增大且粒徑 分布不均勻時(shí)，白炭黑與橡膠基質(zhì)間的相互作用 較弱，硫化膠硬度和磨耗性能下降，在磨耗耦合作 用機(jī)理中卷曲磨耗所起的作用越來越大。

怡維怡橡膠研究院有限公司吉欣宇等[60]研究 了不同混煉工藝[正常工藝、母膠工藝1(分別制成 炭黑、白炭黑母膠 )、母膠工藝 2( 分別制成炭黑、 白炭黑母膠且白炭黑母膠進(jìn)行熱處理 )] 對炭黑 / 白 炭黑補(bǔ)強(qiáng)天然橡膠/異戊橡膠/順丁橡膠并用膠加 工性能的影響。結(jié)果表明，采用母膠工藝會(huì)略微 縮短正硫化時(shí)間，降低門尼粘度;停放30 d后，母 膠工藝 1 膠料的門尼粘度、結(jié)合膠含量及 Payne 效 應(yīng)均明顯小于其他兩種混煉工藝膠料，且擠出加 工性能較好;透射電子顯微鏡觀察表明，母膠工藝 2 膠料白炭黑初始分散較好。

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院張兆紅等[61]通過直接 共混法制備了白炭黑/氫化丁腈橡膠/丁腈橡膠 (WCB/HNBR/NBR)耐熱密封復(fù)合材料，研究了不同 HNBR/NBR 共混比、不同硫化體系對復(fù)合材料力 學(xué)性能、壓縮永久變形、耐油性能、耐熱性能的影 響。結(jié)果表明，當(dāng) WCB/HNBR/NBR 為 30/25/75， 在過氧化物/硫磺的共硫化體系下，復(fù)合材料綜合 性能最好，硬度、拉伸強(qiáng)度、壓縮永久變形、150℃熱空氣老化后拉伸強(qiáng)度、浸油后體積變化率分別 為 58( 邵 A)、20.97MPa、12%、6.92MPa、11%;隨 著HNBR用量的增加，復(fù)合材料的耐熱性能提高， 而耐油性和壓縮永久變形變化不大;在過氧化物 / 硫磺的共硫化體系下，復(fù)合材料的耐熱性、耐油 性、壓縮永久變形、力學(xué)性能都較優(yōu)異。

青島黑貓?zhí)亢诳萍加邢挢?zé)任公司王海燕等[62] 研究了混煉工藝對SBR/BR并用膠性能的影響。結(jié) 果表明，將預(yù)處理白炭黑與橡膠浸潤后再加入炭 黑，填料的分散性提高，膠料的結(jié)合膠含量大，物 理性能和耐磨性能好;在相同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，隨著混 煉溫度提高，膠料的強(qiáng)度和耐磨性能總體提高;在 相同混煉溫度下，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增大，膠料的強(qiáng)度 和耐磨性能總體提高，生熱降低;混煉溫度和轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速過高的膠料綜合性能降低;當(dāng)混煉溫度為90℃、 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 70 r/min 時(shí)，膠料的綜合性能較好。

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院婁玉玉等[63]以 NBR 和 HSR(高苯乙烯樹脂)并用為主體材料，采用白炭黑 為補(bǔ)強(qiáng)劑，研究了硅烷偶聯(lián)劑表面處理白炭黑對 NBR/HSR并用膠工藝性能、力學(xué)性能、老化性能、 耐磨性、彈性及壓變性能的影響。結(jié)果表明，KH- 845表面處理白炭黑能縮短膠料的焦燒時(shí)間，影響 操作安全性，膠料的撕裂強(qiáng)度、磨耗體積最大，壓 縮永久變形最小;KH-570表面處理白炭黑膠料的 拉伸強(qiáng)度、300% 定伸應(yīng)力及伸長率最大，磨耗體 積最小;硅烷偶聯(lián)劑對膠料的彈性和老化性能影 響不大;整體來看，KH-570 表面處理白炭黑膠料 的綜合性能最好;其硬度、拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、 磨耗體積、彈性及壓縮永久變形分別為 HA84、 21.31MPa、49.03 N/mm、0.18cm3 、22%及25%，較 好地滿足了高性能家用電器配件的性能要求。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室劉吉文等[64]研究了環(huán)保型 SSBR/BR 并用膠與 白炭黑的相互作用及其對膠料性能的影響。結(jié)果 表明，隨著BR用量增大，SSBR/BR并用膠的Payne 效應(yīng)增強(qiáng)，白炭黑分散性降低，交聯(lián)密度和硫化速 率增大，拉斷伸長率、撕裂強(qiáng)度、回彈值和耐磨性 能總體提高，抗?jié)窕阅芙档?與 SSBR2564S/BR 并用膠相比，端基硅偶聯(lián)的 SSBR72612S/BR 并用 膠與白炭黑的相互作用較強(qiáng)，白炭黑分散性更好; 加入 BR 可以降低 SSBR72612S 的門尼粘度，提高 SSBR72612S/BR并用膠的物理性能和耐磨性能，降 低滾動(dòng)阻力。

廣東石油化工學(xué)院高分子系付文等[65]利用球 磨法制備偶聯(lián)劑 Si69 接枝改性白炭黑，研究偶聯(lián) 劑 Si69 用量和改性時(shí)間對白炭黑接枝率及其補(bǔ)強(qiáng) NR/反式聚異戊二烯(TPI)并用膠性能的影響。結(jié) 果表明，隨著偶聯(lián)劑Si69用量增大，白炭黑接枝率 提高，當(dāng)偶聯(lián)劑 Si69 用量為 10 份時(shí)，并用膠的物 理性能較好;改性時(shí)間對白炭黑接枝率影響不大， 當(dāng)改性時(shí)間為45 min時(shí)，并用膠的物理性能較好; 經(jīng)偶聯(lián)劑 Si69 改性后，白炭黑在橡膠基體中的分 散性及其與橡膠基體的相容性得到改善，其補(bǔ)強(qiáng) 并用膠的抗?jié)窕阅?、滾動(dòng)阻力和動(dòng)態(tài)生熱均有 所改善。

廣東石油化工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院付文等[66]考 察了原位接枝改性白炭黑(SiO2)與炭黑(CB)并 用對 NR/TPI 并用膠硫化特性、力學(xué)性能及動(dòng)態(tài)力 學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著 SiO2并用比的增 加，NR/TPI混煉膠的焦燒時(shí)間和正硫化時(shí)間逐漸延 長，門尼黏度逐漸增大，加工流動(dòng)性降低，硫化膠 的拉伸強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力和回彈性逐漸下降， 邵爾A硬度逐漸上升;當(dāng)CB/SiO2 (質(zhì)量比)為40/10 時(shí)，硫化膠的撕裂強(qiáng)度達(dá)到最大值(67.8 kN/m); 當(dāng) CB/SiO2為 30/20 時(shí)，耐磨性能達(dá)到最佳;當(dāng) CB/ SiO2為10/40時(shí)，硫化膠的2級和6級耐屈撓性能最 好，分別達(dá)到5.4×105次與8.0×105次;SiO2的加 入可同時(shí)改善 NR/TPI 硫化膠的抗?jié)窕阅?、滾動(dòng) 阻力和動(dòng)態(tài)生熱，當(dāng) SiO2用量為 50 份時(shí)，相比于 CB用量為50份時(shí)，NR/TPI硫化膠的滾動(dòng)阻力和動(dòng) 態(tài)生熱分別降低23.8%和29.8%，抗?jié)窕阅芴嵘?8.86%。

河南大學(xué)阻燃材料與功能河南省工程實(shí)驗(yàn)室 毛義梅等[67]用偶聯(lián)劑 KH570 作修飾劑，采用液相 原位表面修飾技術(shù)制備改性納米二氧化硅，并考 察其在 SSBR/BR 并用膠中的應(yīng)用。結(jié)果表明，與 未改性納米二氧化硅相比，改性納米二氧化硅在 橡膠基體中的分散性較好，與橡膠的相容性提高，團(tuán)聚減弱;改性納米二氧化硅/SSBR/BR復(fù)合材料的 物理性能和耐磨性能提高，Payne效應(yīng)減弱;修飾量 為50 mmol/kg的改性納米二氧化硅/SSBR/BR復(fù)合材 料物理性能、耐熱老化性能和耐磨性能最好。

河海大學(xué)力學(xué)與材料學(xué)院董嘉等[68]采用不同 種類白炭黑與同種炭黑作為雙相填料填充SSBR與 BR 共混膠，研究了不同白炭黑與 SSBR/BR 共混膠 間相互作用對其磨耗性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明， 在 Akron 磨耗測試條件下，炭黑 / 白炭黑雙相填料 填充的 SSBR/BR 共混膠主要經(jīng)受磨粒磨耗和卷曲 磨耗的耦合作用。當(dāng)白炭黑平均粒徑增大且粒徑 分布不均勻時(shí)，白炭黑與橡膠基質(zhì)間的相互作用 較弱，硫化膠硬度和磨耗性能下降，在磨耗耦合作 用機(jī)理中卷曲磨耗所起的作用越來越大。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院李楠等[69] 研究了混煉工藝對偶聯(lián)劑 Si69 改性白炭黑填充 SSBR/ 稀土 BR 并用膠性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng) 混煉工藝中有 150℃的保溫平臺(tái)且白炭黑為一次 投料時(shí)，白炭黑在橡膠基體中的分散性較好，白炭 黑形成的填料網(wǎng)絡(luò)得到了抑制，相應(yīng)硫化膠具有 較好的物理性能和耐磨性能。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院沈梅等[70] 將白炭黑、納米甲殼素與多層石墨烯三者并用填 充 SSBR/BR 并用膠，考察了多層石墨烯用量對并 用膠硫化特性、物理機(jī)械性能、耐老化性能及 Payne效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，加入多層石墨烯后， SSBR/BR 混煉膠的焦燒時(shí)間及正硫化時(shí)間明顯縮 短，硫化速率加快，加工性能得到改善;隨著多層 石墨烯用量的增加，SSBR/BR硫化膠的拉伸強(qiáng)度略 提高后降低，100% 定伸應(yīng)力及 300% 定伸應(yīng)力逐 漸降低，扯斷伸長率增大，撕裂強(qiáng)度及邵爾A硬度 變化不大;經(jīng)熱空氣老化后，SSBR/BR硫化膠的拉 伸強(qiáng)度變化率明顯降低，綜合考慮，多層石墨烯最 佳用量為 1.0 份;隨著多層石墨烯用量的增加， SSBR/BR混煉膠的Payne效應(yīng)逐漸下降，而硫化膠 的 Payne 效應(yīng)變化不大。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院沈梅等 [71]分別采用腰果酚和硅烷偶聯(lián)劑 Si 69 改性白炭黑 / 納米甲殼素，研究了腰果酚和 Si69 的用量對白炭 黑 / 納米甲殼素增強(qiáng)丁苯橡膠 (SBR)/ 順丁橡膠 (BR) 復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)用量相 同時(shí)，與 Si 69 相比，加入腰果酚膠料的焦燒時(shí)間 變化不大，正硫化時(shí)間較長，最小轉(zhuǎn)矩較大，最大 轉(zhuǎn)矩較小。隨著腰果酚及 Si 69 用量的增加，混煉 膠的門尼黏度明顯降低。腰果酚的加入明顯改善 了 SBR/BR 硫化膠的耐熱老化性能。

沈陽化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院劉浩等[72] 研究了白炭黑用量對丁腈橡膠 (NBR)/ 聚氯乙烯 (PVC)/ 液體丁腈橡膠 (LNBR) 彈性體性能的影響。 結(jié)果表明，當(dāng)白炭黑的用量為 30 份時(shí)，混煉膠的 各項(xiàng)物理性能很好，拉伸強(qiáng)度為16.9MPa，斷裂伸 長率為726%，拉伸永久變形率為27.3%，邵爾A硬 度為60;老化后的拉伸強(qiáng)度為17.8MPa，斷裂伸長 率為590%，拉伸永久變形率為20.8%，邵爾A硬度 為 62，阿克隆磨耗體積為 0.159cm3 ，屈撓 450 000 次呈三級;通過橡膠加工分析(RPA)測試，損耗模 量隨著剪切速率的增加而增加，隨著溫度的升高 而降低，隨著應(yīng)變的增加而降低。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室劉福瑞等[73]以白炭黑/碳納米管(silica/CNT)填 充 SSBR/BR 混煉膠為研究對象，利用毛細(xì)管流變 儀、橡膠加工分析儀、哈克轉(zhuǎn)矩流變儀等儀器，研 究了停放時(shí)間對混煉膠擠出流變性能的影響。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果表明：混煉膠的結(jié)合膠含量、松弛時(shí)間及相 同速率下的剪切黏度均隨停放時(shí)間的延長而不斷 升高;低應(yīng)變儲(chǔ)能模量隨停放時(shí)間先下降后上升， 停放24h時(shí)達(dá)最低值，且此時(shí)擠出物的表面形貌較 未停放樣品有所改善。綜合各表征測試方法所得 結(jié)果可以看出，混煉膠的最佳停放時(shí)間為 24h。

北京化工大學(xué)李旭等[74]研究炭黑/白炭黑并用 對NR/SSBR并用膠結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明， 與不添加白炭黑的NR/SSBR并用膠相比，添加5-10 份白炭黑的NR/SSBR并用膠定伸應(yīng)力、拉伸強(qiáng)度、 拉斷伸長率和撕裂強(qiáng)度變化不大;添加 15 份白炭 黑的NR/SSBR并用膠結(jié)合膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，交聯(lián)密 度增大，硬度減小，300%定伸應(yīng)力提高，拉斷伸長 率降低，儲(chǔ)能模量最低，Payne 效應(yīng)最弱，填料分 散最好，滾動(dòng)阻力最小，壓縮疲勞溫升最小，耐磨性能和壓縮疲勞溫升的平衡性最好。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院劉樹駿 等[75]研究不同白炭黑用量的丁腈橡膠/順丁橡膠并 用膠的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果表明，隨著白炭黑用 量的增大，白炭黑與橡膠基體間的相互作用增強(qiáng)， 混煉膠的Payne效應(yīng)增大;隨溫度升高，混煉膠儲(chǔ) 能模量(G')減小，損耗因子(tanδ)先增大后減小， 硫化膠的 G' 變化不大，tanδ 先增大后減小;隨白 炭黑用量增大，混煉膠的 G' 增大，tanδ 在低溫時(shí) 增大，高溫時(shí)減小，硫化膠的 G' 和 tanδ 增大。

北京化工大學(xué)有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室李鵬舉等[76]將白炭黑用 γ- 氨丙基三乙氧基 硅烷(偶聯(lián)劑KH550)進(jìn)行液相改性，再與氧化石 墨烯(GO)懸浮液機(jī)械混合，混合液通過噴霧干 燥法制備偶聯(lián)劑 KH550 改性的 GO/ 白炭黑納米雜 化填料(GO@SiO2)，考察偶聯(lián)劑 KH550 用量對 SSBR/BR/GO@SiO2復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表 明，當(dāng)偶聯(lián)劑KH550相對于白炭黑質(zhì)量比為7%和 10%時(shí)，GO@SiO2的熱穩(wěn)定性較好;偶聯(lián)劑KH550 能顯著提高 SSBR/BR/GO@SiO2復(fù)合材料的交聯(lián)密 度、填料分散性、耐磨性能并降低生熱;當(dāng)偶聯(lián)劑 KH550相對于白炭黑質(zhì)量比為5%時(shí)，復(fù)合材料的 交聯(lián)密度最大，綜合物理性能最好;當(dāng)偶聯(lián)劑 KH550 相對于白炭黑質(zhì)量比為 10% 時(shí)，復(fù)合材料 的耐磨性能最好且生熱最低。

北京化工大學(xué)有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室李鵬舉等[77]將氧化石墨烯(GO)與白炭黑 (SiO2)在液相中實(shí)現(xiàn)納米雜化，并通過3-氨基丙 基三乙氧基硅烷(KH 550)構(gòu)建化學(xué)鍵合，然后經(jīng) 噴霧干燥制備 GO-SiO2納米雜化填料，進(jìn)一步與 SSBR-BR 共混制備了 GO-SiO2/SSBR-BR 納米復(fù)合 材料。性能研究結(jié)果表明，GO-SiO2納米雜化填料 與橡膠基質(zhì)的相容性大幅改善，二者具有更強(qiáng)的界 面相互作用;在GO填充量為3份(質(zhì)量)時(shí)，相比 于未填充GO的試樣，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、100% 定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度分別提高了23%、55%和18%， 滾阻溫升降低了13%，耐磨性能提高了31%。

北京化工大學(xué)先進(jìn)彈性體材料研究中心王檢 等[78]研究了不同結(jié)構(gòu)白炭黑對 SSBR/BR 并用膠性 能的影響。結(jié)果表明：白炭黑1165MP的平均粒徑 最小，補(bǔ)強(qiáng)性能最佳，填充膠的抗?jié)窕阅茏顑?yōu); 白炭黑 WL180 在 SSBR/BR 并用膠中分散均勻，填 充膠的滾動(dòng)阻力最低;白炭黑 VN3 在 SSBR/BR 并 用膠中的分散性最好;白炭黑 T383 的平均粒徑最 大，補(bǔ)強(qiáng)性能最差;白炭黑 DNS2 分散性較差，填 充膠的 Payne 效應(yīng)最明顯。

7? 在其他橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展

北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司趙天琪等[79] 研究了白炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系高門尼粘度稀土順丁橡膠 (Nd BR)/NR并用膠的混煉工藝和性能。結(jié)果表明， 兩種高門尼粘度Nd BR/NR并用膠均有較高的耐磨 性能、較好的滾動(dòng)阻力性能和較佳的動(dòng)態(tài)力學(xué)性 能。其中Nd BR-1#的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能更佳，Nd BR-2# 的優(yōu)勢在于能進(jìn)一步提高抗裂口增長性能。

大連海事大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院廖明義等[80] 采用氯丙基七異丁基多面體低聚倍半硅氧烷 (Chloropropyllsobutyl POSS，Cl-POSS)為封端劑，以 多面體低聚倍半硅氧烷 (POSS) 端基官能化聚丁二 烯 (PB-POSS) 為模型聚合物，選用白炭黑為補(bǔ)強(qiáng) 劑，通過溶劑法制備 PB-POSS 混合膠。系統(tǒng)考察 了PB-POSS分子量、白炭黑含量、Si69含量對PBPOSS結(jié)合膠含量的影響。結(jié)果表明，所有PB-POSS 樣品結(jié)合膠含量均明顯高于 PB 結(jié)合膠含量;當(dāng) PB-POSS 分子量為 50 000、白炭黑含量為 50 份、 Si69 含量為 2.5 份時(shí)，PB-POSS 結(jié)合膠含量最高， 為 17.50%，是 PB 結(jié)合膠的兩倍多。

南京理工大學(xué)化工學(xué)院鄧立松等[81]將不同份 數(shù)的白炭黑添加到 ACM/ 受阻酚 (AO-80) 中，研究 白炭黑的用量對復(fù)合材料硫化性能、物理機(jī)械性 能、老化性能、阻尼性能的影響。結(jié)果表明，白炭 黑可大幅提高ACM/AO-80復(fù)合材料的力學(xué)性能。 加入白炭黑后，有效阻尼溫域(tanδ≥0.3)得到了 有效的拓寬。老化后復(fù)合材料依然能夠保持較為 優(yōu)異的力學(xué)性能。

齊齊哈爾大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院武衛(wèi)莉等[82] 為了研究最適合氟橡膠的填料體系，分別以硅藻 土、炭黑和白炭黑為增強(qiáng)填料，氟橡膠為基質(zhì)制備復(fù)合材料，并分別加入硅烷偶聯(lián)劑KH 550、KH 590 或Si 69以提高填料與氟橡膠的相容性。結(jié)果表明， 最適合氟橡膠的填料是硅藻土與白炭黑以質(zhì)量比 8/12的復(fù)配體系，最佳的偶聯(lián)劑為2.0份的KH 550。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院丁明輝 等[83]以甲基丙烯酸鎂 (MDMA)/ 白炭黑并用補(bǔ)強(qiáng)丁 腈橡膠(NBR)，研究了其對NBR力學(xué)性能、高溫力 學(xué)性能、老化性能以及耐油性能等的影響。結(jié)果 表明，增大白炭黑用量，NBR力學(xué)性能和耐磨性能 逐漸增強(qiáng)，彈性和壓縮永久變形降低，高溫力學(xué)性 能、耐老化性能以及耐油性能逐漸增強(qiáng)。

青島科技大學(xué)橡塑材料與工程教育部重點(diǎn)實(shí) 驗(yàn)室王彥等[84]研究了環(huán)氧化杜仲膠(EEUG)用作界 面改性劑對三元乙丙橡膠 (EPDM)/ 白炭黑復(fù)合材 料綜合性能及白炭黑在 EPDM 橡膠基體中分散性 的影響，并與偶聯(lián)劑KH-550和常用的大分子界面 改性劑 EPDM 接枝馬來酸酐 (EPDM-g-MMH) 進(jìn)行 了對比。結(jié)果表明，EEUG、KH-550 和 EPDM-gMMH 都能降低白炭黑引起的硫化延遲效應(yīng)，減輕 白炭黑聚集，提高其分散性;隨著 EEUG 用量增 加，硫化膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、300% 定伸應(yīng) 力及扯斷伸長率明顯增大，耐磨性提高，EEUG可 用作 EPDM/ 白炭黑復(fù)合材料的界面改性劑。

國家深海基地管理中心于凱本等[85]以秋蘭姆 為穩(wěn)定劑的硫醇調(diào)節(jié)型氯丁橡膠 (CR)2442 為主體 材料、以間 - 甲 - 白 - 鈷體系為粘合體系制備用于 海洋環(huán)境且與黃銅粘合的膠料，探討白炭黑用量 對 CR 膠料物理性能和粘合性能的影響。結(jié)果表 明，隨著白炭黑用量增大，膠料的門尼粘度增大， 當(dāng)白炭黑用量達(dá)到 15 份后，門尼粘度增幅顯著增 大;膠料的硬度增大，拉伸強(qiáng)度減小，海水浸泡后 質(zhì)量變化率增大。當(dāng)白炭黑用量為 15 份時(shí)，老化 前、海水浸泡后和熱老化后黃銅絲的抽出力均最 大;當(dāng)白炭黑用量為 20 份時(shí)，海水浸泡前后黃銅 絲的抽出力差值較小。CR膠料的白炭黑適宜用量 為 15 份。

青島科技大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院王浩[86] 研究了不同改性劑改性白炭黑對 EPDM 膠料粘合 性能、硫化特性、力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，改 性白炭黑對混煉膠的粘合性能均有提高，其中 KH550 改性白炭黑增粘效果更好，最佳用量為 25 份;隨著白炭黑及改性白炭黑用量的增加，膠料工 藝正硫化時(shí)間延長;硫化膠定伸應(yīng)力提高，拉斷伸 長率降低。

太原工業(yè)學(xué)院材料工程系馬亮等[87]以自制聚 己二酸二乙二醇聚酯和 4,4′ - 二苯基甲烷二異氰 酸酯(MDI)為主要原材料合成了聚氨酯生膠，并添 加白炭黑補(bǔ)強(qiáng)劑和4種不同過氧化物硫化劑制備 了混煉型聚氨酯(MPU)橡膠。研究了過氧化二異丙 苯 (DCP)、雙叔丁基過氧異丙基苯 (BIPB)、1,1- 雙 叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環(huán)已烷(TMCH)和2,5- 二叔丁基過氧化 -2,5- 二甲基已烷 (DBPMH)4 種硫 化劑對 MPU 橡膠力學(xué)性能的影響，探討了白炭黑 用量、DCP 用量以及熱空氣老化對 MPU 力學(xué)性能 的影響。結(jié)果表明，DCP-PU 的硬度和 TMCH-PU 的拉伸強(qiáng)度最高，TMCH-PU和DBPMH-PU的拉斷 伸長率達(dá)到 750% 以上。隨著 DCP 用量的增大， MPU橡膠硬度和定伸應(yīng)力提高，拉斷伸長率下降; 當(dāng)DCP用量達(dá)到1.6份時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到23.4MPa。 白炭黑用量越大，MPU 橡膠綜合力學(xué)性能越好。

徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程學(xué)院蘇蕊蕊 等[88]研究了白炭黑用量對氯丁橡膠性能的影響。 結(jié)果表明，隨著白炭黑用量的增加，膠料的硬度、 撕裂強(qiáng)度增加，白炭黑用量為 30phr 時(shí)，拉伸強(qiáng)度 值最大。隨著白炭黑用量增加，阿克隆磨耗性能 先增加后降低，壓縮永久變形先增加，30phr 以后 趨于穩(wěn)定。

　　8? 結(jié)束語

白炭黑因?yàn)榫哂歇?dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在橡膠 領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，尤其是經(jīng)過改性之后，應(yīng)用 更加廣泛。隨著科技的發(fā)展，安全、舒適和節(jié)能環(huán) 保型綠色輪胎將越來越受到人們的關(guān)注，這將促 進(jìn)白炭黑應(yīng)用研究的進(jìn)一步發(fā)展。

目前，白炭黑產(chǎn)品正向高功能和專業(yè)化發(fā)展， 其應(yīng)用范圍廣闊，涉及橡膠品種眾多。白炭黑無 論是單獨(dú)使用或與其它補(bǔ)強(qiáng)劑并用，在輪胎、合成 橡膠、天然橡膠以及其他特種橡膠領(lǐng)域中都具有重要作用。今后應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)白炭黑補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 及其影響因素的研究，為實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。 此外，積極開展白炭黑與其它補(bǔ)強(qiáng)劑并用對橡膠 性能影響的應(yīng)用研究，以進(jìn)一步提高橡膠和輪胎 的性能，降低成本，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，促進(jìn)我 國橡膠及其相關(guān)行業(yè)健康、穩(wěn)步、快速發(fā)展。

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