扫描探针对炭黑结构及其结合胶微观形貌的研究

以N234、N330、低滞后DZ13 3种不同结构的橡胶补强炭黑为材料,通过扫描探针对其聚集体形貌及其结合胶的微观形貌进行了研究。实验表明:N234的聚集体小,分布窄,二次结构影响较小;N330的聚集体形貌如同葡萄串,有链枝状;DZ13的聚集体分布较宽,大小不一。通过对结合橡胶结构观察发现,N234的结合方式不同于其它2种结构炭黑,结合胶的量更大,而DZ13表面的橡胶壳大于N330表面的橡胶壳,侧面证明了DZ13的表面活性较大。结合胶形貌的研究有助于了解炭黑结构对橡胶补强的影响,对炭黑补强机理的研究提供了直观的证据。     

扫描探针显微镜在炭黑/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物结合橡胶微观结构研究中的应用

利用扫描探针显微镜(SPM)的DFM模式观察苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和炭黑/SBS混合物的微观形貌。结果表明:不同浓度的SBS溶液的微观形貌差异较大;炭黑/SBS混合物的分离物成"手镯"环状结构,尺寸为100nm左右,与炭黑相连物质的长度为200～300nm,横向直径约为100nm,与SBS单体的尺寸吻合,可初步判定该结构为炭黑/SBS结合橡胶。     

炭黑表面的纳米结构对橡胶的补强作用

通过扫描隧道显微镜(STM)技术了解到炭黑粒子表面的鳞片状石墨微晶组成的纳米级精细结构，并研究炭黑对橡胶的补强机理。研究表明，炭黑表面的纳米结构使橡胶分子链网络缠绕在炭黑表面，并将外来应力分散到其它分子网络上，共同分担应力，使橡胶弹性体体系不至于迅速破坏。     

炭黑结构

结构是炭黑的基本性质之一 (另两项性质为粒径大小及表面性质 ) ,它是指炭黑基本粒子的聚集状态和程度 ,也是一次结构和二次结构的总称。大部份炭黑品种的粒径处于纳米尺寸范围 (<1 0 0 nm)以内 ,它们的表面又富含活性基团 ,因此粒子间不可避免或多或少存在着结聚倾向 ,这就是结构这一概念的由来。炭黑制造过程始终处于高温条件之下 ,相邻粒子同时生成 ,互熔成链状 ,并占有三度空间 ,这被称为一次结构。而在后加工阶段 ,一次结构之间由于物理吸附或范德华力或静电而形成较为松散的结构 ,称为二次结构。一次结构的牢度强 ,不易在橡胶加工中受…     

橡胶复合材料中炭黑微观结构图像的拟合算法

将炭黑聚集体视为由多个圆形原生粒子构成,对橡胶复合材料中炭黑聚集体形态进行图像拟合分析。基于炭黑补强橡胶复合材料的微观结构图像,在采用图像分割和阈值迭代等方法处理图像背景缺陷的基础上,研究了轮廓骨架算法、最大内切圆算法和K-means聚类算法3种拟合算法处理炭黑聚集体图像,并用峰值信噪比和结构相似度2个指标对图像拟合效果进行评价。结果表明,轮廓骨架算法拟合炭黑聚集体形态效果最优,更适用于炭黑补强橡胶复合材料微观结构重构时对炭黑聚集体形态的描述。     

国内外新型炭黑发展近况

国外在对炭黑的生成过程、微观结构、表面性质及其补强和应用机理的研究不断深化的基础上，新开发的产品不断涌现，具体可分为如下几类。