孟祥发

山东中橡高分子材料有限公司 山东济南 250100

炭黑主要由碳元素组成，并含有少量的氮、氢和氧。它属于碳的无定形结构，在橡胶、塑料和油墨等行业有突出的应用。烟灰用于橡胶，主要作为填充和增强汽车轮胎和其他橡胶和塑料制品的手段。其大部分专家和科研人员认为，其强化机制是研究的重点。炭黑结构表示炭黑聚集体的大小和聚集体中空隙的体积。炭黑的结构越大，其内腔体积越大；高结构炭黑具有大量支化的初级粒子形成炭黑聚集体，具有极高的补强性能，可提高橡胶制品的耐磨性、弹性和滚动阻力等。

1 实验

1.1 实验材料

高结构球形炭黑（简称NCB）：国产；炭黑N330、天然橡胶、硬脂酸、氧化锌、DM促进剂、硫磺：工业级、中昊黑源化工研究设计院有限公司

1.2 实验步骤

（1）将重量比为0g/25g、7.5g/17.5g、12.5g/12.5g、25g/0g的NCB/N330复合材料放入每个烧杯中作为补强剂轮胎，然后放入每个烧杯中依据国家标准GB/T3780.18—2007天然橡胶中烟灰的鉴别方法，采用标准配方，按照标准实验程序，机械混炼，静置12小时，然后按规定硫化橡胶。国家标准GB6038，检验橡胶硫化后的不同性能。

（2）通过冷冻切片机(EMFC7)切割一小块硫化橡胶样品，切割在平面上，将平面放置在原子力显微镜上，以表征不同橡胶分散比的NCB/N330复合物。

（3）拉伸试验时，截取轮胎剩余部分的断裂界面，喷金，在扫描电镜下观察断裂面形貌。

1.3 测试与表征

（1）利用TSCAN公司的vega 3 SEM扫描镜头，将少量标本涂在金导体树脂上，在许多因素下观察到高度合成的黑碳的形状和结构。

（2）原子显微镜使用日本制造的spap400型显微镜。在原子显微镜中放置一个切片平台，以便在amf模型中进行分析。

（3）x射线衍生物样品利用XRD分析ncb样品。压缩样品放在空玻璃上，然后放在样品室。利用媒介Cuk,阿尔法射线扫描范围为10°-80°1入射波长为0.514nm,扫描间隔为0.02°。

（4）技术-sor27红外光谱是德国布鲁克公司的一种技术-sor27红外光谱仪。试样应在试验前24小时放入烤箱，以确保在整个试样过程中使用试样，并与KBR在恒温条件下合作，确保样品干燥。在使用仪器之前，进行背景调查，以确保实验数据的精确度，红外光谱测定的范围在500-4000平方厘米1之间。

2 表征结果与讨论

2.1 NCB的表征

颗粒大小相等，颗粒大小约为150纳米，部分聚集在一起。一个可能的原因可能是，在试验过程中，灰灰会大量聚集，微粒会累积和分布不均。使用扫描显微镜使用扫描显微镜分析NCB模式，并以少量的粒子均匀分布NCB粒子。这可能是由于超声波过程中超声波时间较短以及粒子积累。在5微米范围内，黑二氧化碳浓度集体分布于球状和椭圆形的云纸上，其大小在80-200纳米之间。球形、散落、体积均匀、球形边缘、结构坚固。

2.2 NCBs的XRD表征

2θ14°时为底物扫描的峰，26°和44°时为碳（002）和（100）的特征峰，峰越短越宽，强度为分析表明它是氧化石墨的特征峰衍射，因此可以判断高结构的烟灰具有无定形碳结构。

2.3 NCBs的FT-IR表征

红外光谱可以表征材料中所含的官能团，根据吸收光的波数和波长在光谱中的位置，会出现吸热峰。NCB含有明显的键，如CH2-、-(CH2)n-、C-H、O-H、C-O等。峰值振动拉伸峰OH在 3431.30cm-1和CO在1623.73cm-1拉伸伸长率，1538.39cm-1是NO2反对称拉伸振动峰，羟基-OH(3750-3000cm-1)，1048，90cm-1是CO拉伸振动的峰值，与N330相比，它位于1200-1700cm-1，NCB-a和N330的烟尘峰值明显不同[1]。

3 结果分析

3.1 色散分析

轮胎中不同NCB/N330比的AFM在5μm×5μm的尺寸范围内。NCB和N330在混炼硫化后的橡胶中的分布，通过原子力显微镜可以清晰的看到。可以看出，随着轮胎中NCBs的比例逐渐增加，轮胎中烟尘的分布变得不那么频繁，并且结块的尺寸为500-1000nm，当NCB含量为30%(5(b))，NCB/N330在轮胎中的分散性能最好，粒径小，比表面积大的N330比其他大尺寸的烟灰更容易团聚。NCB的平均粒径约为150nm，并且几个颗粒聚集在一起。会形成500nm的块，但当NCB与N330炭黑相互作用以及炭黑与橡胶相互作用达到平衡时，当NCB与N330配比达到最佳时，炭黑的网络结构基本形成，所以分散性好[2]。

3.2 力学性能分析

NCB/N330复合填料不同配比的力学性能。随着NCBs的加入，硫化橡胶的断裂伸长率逐渐增加，直到NCB含量达到30%左右，断裂伸长率达到峰值，然后加入NCB后，断裂伸长率随着填料的增加而降低是NCB，断裂伸长率降至最低；随着NCB的加入，拉伸强度逐渐降低。显然，增加新型高质量烟灰，不旦会大大增加对硫化的吸引力；其原因可能是nncb没有经过颗粒处理，而是体积更大，在宏观层面上看起来很大。这是由于橡胶在熔炼过程中混合，由于具体原因，需要进一步研究。从300%的云力曲线和硬度来看，300%的硫化胶水随着ncb的加入而急剧下降到30%。加入NCB后，观察员部队的撤离压力逐渐下降，接近330N，在达到50%时相当于330 N330N。还有12.42mba，50%，由于存储的NCB分子的体积约为150纳米，所以线粒体的体积约为30纳米，从而增加了硫化胶的弹性。因此，我们可以得出结论，如果满足不同的外部条件，表面结构较大的填充物略有变化，硬度也相应相应改变；通过NCB和N330之间的协同作用，硫轮胎的性能更好[3]。

4 结语

高结构烟尘颗粒为球状，直径直径约150纳米。当二氧化碳浓度为50%的填料时，橡胶中的黑碳的散布得更好，效果更好，当NCB含量为30%时，复合材料的玻璃化转变温度最低，为-44.06℃，储能模量最低，刚度最低[4]，耐低温性能最好。此时，其0℃时的tanδ值为0.1136，接近0时的NCB比值，60℃时的tanδ值为0.1096，为0时比值的89.40%，滚动阻力增加了10.60%[5]。