炭黑技术讲座 第2讲炭黑的结构和性质（续二）

炭黑粒子连接在一起并熔结而成的三维空间聚集体结构称为一次结构或原生结构。聚集体之间由范德华力凝聚而成的附聚体结构称为二次结构或暂时结构。一般而言，炭黑的一次结构牢固，在胶料混炼过程中不易被破坏，存在于混炼胶和橡胶制品中。但混炼强力过大和时间过长，部分一次结构，尤其是链枝较多和较长的高结构炭黑的一次结构会被破坏。     

从炭黑的光学性质探讨近期国产炭黑的质量

(一)国外有关炭黑光学性质的假说与理论概述近年来,炭黑的光学性质已普遍为国内外学者重视,反映炭黑光学性质的炭黑着色强度,早已列入考核炭黑产品质量的指标。国外许多科学家对炭黑光学性质的探讨、研究做了大量工作,创立了有用的假说和理论,对炭黑的性能研究以及提高炭黑的生产水平和使用的效益都有着积极的指导意义。     

炭黑技术讲座 第2讲炭黑的结构和性质（续一）

炭黑聚集体的表面结构和内部结构均十分复杂，基于球体或椭球体等规则几何体模型导出的形态参数均不能很形象、准确地表征炭黑聚集体的形态特征。为此，引入分数维几何学中的分数维函数表征炭黑聚集体的形态特征，即将炭黑聚集体的形态量化为分数维函数。目前用于表征炭黑聚集体形态的分数维参数有：表面分数维（Ds）、周长分数维（De）和质量分数维（Dm），这些分数维可以是整数间的任何数值。对于表面结构异常复杂的聚集体，当2≤Ds≤3，Ds趋于取立方体维数3。下面以Dc为例说明分数维与聚集体形态的关系。     

炭黑的物化性质及表征

炭黑是一种微观结构，粒子形态和表面性能都极为特殊的炭素材料，炭黑原生粒子是由同心石墨层排列组成，炭黑含有氢，氧及硫等元素，它们基本上位于炭黑表面，形成具有化学活性的表面官能团，决定了炭黑的化学性质，仪器分析技术的发展，为人们研究炭黑表面性质提供了有效的手段，进一步认识了炭黑粒子的表面形态。     

炭黑的发展趋势

在控制胶料性能中，炭黑的粒径、结构和表面活性是重要的因素。根据技术分析，炭黑特性中有几个新参数。聚集体大小的分布控制是调整胶料损耗角正切值（ranδ）的有效方法。炭黑的氢含量（Hc）可用作一个简化的表面活性参数。AFM分析用于解释炭黑表面微观结构和测试橡胶分子的互作用。可通过采用这些新参数和普通特性来提高炭黑的性能。通过严格控制炭黑性能可满足用户对不同橡胶产品的要求。     

炭黑对硫化胶基本性能定伸应力的影响

炭黑聚集体的形状与结构直接影响硫化胶的重要物理性质—定伸应力,就从炭黑对橡胶的补强理论出发,结合炭黑生产实践,从炭黑的生产过程控制,原料的选择以及工艺的调整对炭黑聚集体的形状与结构的影响进行了讨论,并提出了解决办法。     

纳米级炭黑

纳米级炭黑聚集体分布较窄,对聚合物具有较强的吸附力,纳米级炭黑可降低胎面胶滞后损失且提高其耐磨性,是载重胎面胶理想的补强材料。     

新型炭黑

高结构（DBP约130cm^3／1009）和超高结构（DBP约140—170cm^3／1009）炭黑是最先出现的低滞后炭黑品种。其比表面积分别对应于N100、N200、N300系列而适用于不同类型的胎面。高结构或超高结构炭黑拥有较多高度枝状聚集体，在这些枝状聚集体内部及其相互之间，提供了相当大的吸留橡胶和E或软化油的空隙，而且这种枝状聚集体在胶料混炼加工过程中基本不被破坏。     

炭黑技术讲座 第2讲炭黑的结构和性质

炭黑的结构和性质决定其使用性能，全面了解炭黑的结构和性质对合理应用炭黑十分重要。