炭黑在橡胶制品中的应用

非橡胶制品品种类繁多，使用条件和性能要求也不相同。按主要使用功能，产品分为:胶带、胶管、胶板、橡胶减震制品、胶密封制品、胶辊、导电或防静电橡胶制品、硬质橡胶以及胶鞋等几大类产品。而每类橡胶制品又根据用途、使用条件而细化为若干品种。

在种类繁多的橡胶制品中，因应用橡种品种不同，炭黑的使用也有较大的区别。

一、胶管

经过50多年的发展，中国胶管生产企业已有700多家，具有一定规模的有140多家。产品产量、质量、结构、进出口贸易、企业效益等方面都取得了长足的进步。产品性能基本上能满足国内各行业的需求，整体水平接近或达到先进国家。我国2005年胶管产量达3.7亿标米(25. 4mm即1in为标准直径计)。各种类型和性能的胶管产品广泛应用于工程机械、采矿、冶金、石油、化工、建筑、农林、园艺、汽车、航空、航海、医疗等领域。一般来说，按使用要求可分为普通胶管和特种胶管，普通胶管指在常温下输送空气、其他惰性气体或水、其他中性液体的夹布胶管;特种胶管主要有耐油胶管、耐酸碱胶管、耐热胶管、液压胶管、泥浆喷射胶管、刹车自动胶管、潜水胶管、食品专用胶管、医药用胶管等。各种胶管使用要求不同，配方亦不相同。除食品、医用特种胶管以及浅色胶管一般不使用炭黑外，均毫不例外地应用炭黑，或将炭黑与其他无机填料并用作为补强填充体系。

1. 普通胶管

普通工业胶管的胶料包括内层胶、擦布照、填充胶，(也称中胶)和外层胶等。各层胶的技术要求不同，炭黑的使用也有不同。

(1)内层胶 内层胶的胶料要求具有一 定的强伸性能、良好弹性以及一定的耐老化性能。另外胶料也要有良好的气密性，以保证胶管在承压状况下不产生渗漏。在橡胶而方中一般以选用天然橡胶和丁苯橡胶为主，或者采用天然橡胶、顺丁橡胶并用。补强体系通常选用高耐磨炭黑(HAF)、 半补强炭展(SRF)、 通用炭黑(CPF)或并用。炭黑在橡胶中主要起补强作用，增加交联密度，如在天燃橡胶中可提高硫化胶的定伸应力，在合成胶料中，可明地提高硫化胶的拉伸强度,如加入高耐磨炭黑的合成胶料的拉伸强度和定伸应力大幅度提高。填充通用炭黑和半补强炭黑，虽然胶料的拉伸强度和定伸应力没有像高耐磨等活性细粒子炭黑埴充胶料那样高，但弹性较好，扯断伸长率较高，从而提高了胶料的耐屈挠性能。软质快压出炭黑(N550) 粒子适中，结构较其他软质炭黑高，有利于挤出胶管成型，表面光滑，尺寸稳定，也常用于胶管产品胶管胶料用炭黑的埴充量一般为40~50份不等。另外，也常加入无机埴料，除白炭黑外，常使用碳酸钙、陶士等非活性填料与炭黑并用。有时无机填料加入量较大, 一般在30~90份不等。在内层胶中大量加入无机填料可有效降低胶料成本。

(2)外层胶外层胶是胶管的主要部分。外层胶必须满足使用环境和工作条件的需要，保护骨架层不受外界损伤。胶管在使用时频繁受到扭拉外力以及与地面接触，所以要求要有良好的拉伸、抗撕裂和耐磨性能。长期暴露在大气中或恶劣气候条件下使用的胶管要有优异的耐老化性能，橡胶通常以氯丁胶为主，并与天然橡胶并用。炭黑一般选用高耐磨炭黑与半补强发黑并用，用量稍少于内层胶的炭黑用量，为35~40份，这样胶料的强伸性能可满足上述使用性能要求。

(3)擦布胶 擦布胶主要分布在胶管的中间层，使骨架层与内外两层胶牢固结合。该层胶要求胶料的流动性要好，能渗人到纤维及织物的结构中，以提高各部件的贴附强度，并起一定的缓冲作用。当然也要求胶料要有一定的强伸性能及耐屈挠、耐疲劳性能。

胶料橡胶的选用以天然橡胶为主，适当配用丁苯胶、顺丁胶、氯丁胶等。擦布胶的炭黑用量比内层胶低一些，为35~40份。炭黑常用软质发黑，如:半补强炭黑、通用炭黑或两者并用。使用软质炭黑，与硬质炭黑相比，在相同的填充量下，胶料的黏度较小、流动性较好，有利于胶的渗透。另外，耐屈挠、耐疲劳性能也要好。加人无机填料，如:碳酸钙、陶土也可提高胶料的流动性，并且可降低产品成本。

(4)填充胶 填充胶又称中胶， 它充填满骨架层之间空隙，起骨架层之间的缓冲作用，提高管体结构的密实性和整体性，减少管体骨架材料之间在动态下的摩擦疲劳和生热影响。橡胶选择与擦布胶相同，采用半补强与高耐磨炭黑并用效果较好，但用量少于内层胶和外层胶(为25~35份)，适量加入高耐磨炭黑可提高胶料的强度。