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弹黑在橡胶中的应用

悬赏币:0 发布者:hefeihuayue 发布日期:2008/12/12 有效期:0天 状态:已解决

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弹黑在橡胶中的应用

弹黑在橡胶中的应用
自从1912年发现炭黑对橡胶有补强作用后,炭黑在轮胎补强性填料中一直占据主导地位,全球每年生产的炭黑80%以上用于轮胎。而白炭黑以往只有少量被用于子午胎带束层或载重子午胎胎面中,前者旨在改善胶料与骨架层材料的粘合,后者旨在提高抗刺扎和抗崩花性能。上述两种用法的配合量都不大,通常是每100份橡胶用10~15份白炭黑。但是,自从1992年以米其林为首的多家轮胎公司成功开发出绿色轮胎后,炭黑在乘用轮胎(特别是胎面胶)中的传统地位遭遇前所未有的挑战。 
   与普通轮胎相比,绿色轮胎一般可降低滚动阻力22%~35%,节油3%~8%,其他性能如耐磨耗、低噪音、干湿路面抓着力等均保持良好水平。其关键技术不外乎两点:轮胎轻量化,即减少轮胎质量;减少复合材料的能耗(滞后损失)。尽管米其林等企业从来没有公开过绿色轮胎胶料配方,但一些材料表明,其最大特征是“特种溶聚丁苯胶(SSBR)配合(白炭黑+硅烷偶联剂)填料体系”,而且白炭黑用量超出常规值许多。(白炭黑+硅烷偶联剂)填料体系的优势在于:在不损害胎面耐磨耗性能的同时,降低轮胎滚动阻力,提高轮胎抗湿滑性能。
   作为异军突起的新产品,绿色轮胎集中体现了“推行环保节能,促进全球经济持续发展”的历史潮流。统计表明,1997年绿色轮胎在欧洲乘用轮胎市场占有率已达到60%,2002年进一步上升到90%。另据《欧洲橡胶杂志》和《炭黑世界》报道,1997年欧洲乘用轮胎胎面中,炭黑被白炭黑替代量为8万~10万吨,相当于正常炭黑总用量的65%,2000年炭黑被白炭黑替代量增长到80%,预计2005年可达到85%以上。有人把白炭黑与炭黑之间的较量称之为“黑白之争”。
   这场聚焦在绿色轮胎上的“黑白之争”具有如下特征:一是集中在欧洲。近年来,欧洲轿车原配胎和冬季轮胎,在配方中大量使用白炭黑,相比之下,北美和日本则少得多。二是集中在乘用轮胎。在极度严苛的使用条件下,(白炭黑+硅烷偶联剂)填料体系的耐磨耗性能较差,所以在载重轮胎中应用受到限制。三是集中在胎面。(白炭黑+硅烷偶联剂)填料体系能够平衡滚动阻力、耐磨耗和抗湿滑性能,上述三项性能正是胎面所需要的。
   随着绿色轮胎大规模应用,人们对白炭黑降低轮胎滚动阻力、提高轮胎抗湿滑性的特长有了更深的认识和更为真切的体会。但是,白炭黑必须与硅烷偶联剂并用,这不仅增大了轮胎生产成本,而且某些硅烷偶联剂具有低毒性,不符合绿色工业发展趋势。此外,相对于炭黑,白炭黑还存在如下缺点:填充胶料时混入困难,增大加工成本;有吸附硫化体系中配合剂的倾向,往往需要调整配方;橡胶制品的磨耗和强度略低。由于上述原因,轮胎制造商对白炭黑爱恨交加。因为白炭黑给绿色轮胎的问世创造了条件,又因为白炭黑的综合性能不如炭黑。
   目前有些业内人士认为只有白炭黑才是制造绿色轮胎的必备条件,其实并非如此。最近的研究表明,在优化胎面胶性能方面,炭黑还有许多发展余地,其优势还未完全挖掘出来。一些经改进的炭黑品种,如低滞后炭黑、炭黑-白炭黑双相填充剂、纳米结构炭黑等在降低轮胎滚动阻力,提高湿路面抓着力方面具有与白炭黑相同的效果。
   美国卡博特公司采用专利技术生产的第二代炭黑-白炭黑双相填充剂CSDPF 4210,由于具有“两高一低”的特点而被喻为新一代补强材料。“两高”即炭黑微区表面活性高、白炭黑表面覆盖率高;“一低”即硅烷偶联剂用量低。胎面胶填充CSDPF 4210后,能够在滚动阻力、耐磨耗和抗湿滑之间达到总体令人满意的均衡性能,而且生产成本比使用单纯的(白炭黑+硅烷偶联剂)低。CSDPF 4210现已成为绿色轮胎极佳的备选补强剂。
   白炭黑受追棒,对炭黑生产商也有启发,给他们提供了创新和发展的动力。炭黑今后的研究方向将是增强填料-聚合物间的相互作用,减少填料-填料间网络的生成,提高表面活性,引进硅元素。
   目前炭黑工业正处在新的发展阶段的起点。事实上,绿色轮胎已经引发新一轮炭黑技术革命,促使炭黑由高性能、优质化向更高目标——绿色环保(低滞后)、多功能化迈进。可以预料,在未来10年内,一方面是炭黑依然在轮胎工业中占据主导地位,另一方面是白炭黑在轮胎中的应用将继续扩大。总的发展趋势是上述两种补强性填充剂必将互相渗透,达到优势互补的效果。这种渗透包括有形的和无形的渗透,前者可以是原始的炭黑+白炭黑并用,也可以是开发出类似于CSDPF 4210的炭黑-白炭黑双相填充剂;后者则是通过某些先进的技术或方法,使炭黑有选择性地具有白炭黑的某些优点,反之亦然。

  全球塑胶网 >> 塑胶知道 >> http://ask.51pla.com/danheizaixiang-1380.htm


已被采纳为答案 回答者:yiheyuan | 2008/12/12
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