潜在的纳米材料：橡胶工业用补强填料——轮胎补强剂炭黑及白炭黑的属性之评估.pdfVIP

潜在的纳米材料：橡胶工业用补强填料 一 一 轮胎补强剂炭黑与 白炭黑的属性之评估 朱永康 编译 无定形白炭黑和炭黑在橡胶工业中用作补强填 1．填料在轮胎 中的补强作用 料的历史已长达数十年之久。它们在橡胶中的存在， 轮胎具有多方面的性能要求。它们必须承载车辆 对于获得耐用时间更长的产品、提高轮胎的强度与使 的负荷 ，在道路上有足够的抓着力，并传递转向力以 用寿命是必不可少的。特别是白炭黑，降低了装配这 引导车辆，在道路与车辆之间提供缓冲，具有耐久性 些轮胎的车辆的温室气体排放量。时至今 日，这两种 以保证高速和长时期使用，并且对燃油消耗的影响尽 填料应用于橡胶工业的形式 ，依然与它们当初所使 可能小。 用的物理形式一样。然而，随着当前新型纳米材料的 轮胎堪称为复杂的合成体，它可能包含有超过 发展，以及受监管措施的推动，这些用于橡胶行业的 200种不同的材料。如图1所示，轮胎是由金属和织物 填料似乎可包含于 “纳米材料”的一般定义中。本文 的增强层与橡胶混合物构成的。橡胶混合物或胶料 ， 将全面而客观地介绍橡胶行业应用这些填料的背景和 基本上是由聚合物、补强填料、油以及用于使胶料交 细节，表明这些填料在橡胶工业应用中，乃是以一种 联或 硫“化”的多种化学品组成。轮胎不同部位存在 尺寸超过纳米物质的物理形式储运。它们在空气中的 的胶料是不同的，这些胶料具有特定的材料组合，从 浓度可利用标准方法测量。此外 ，各种研究也没有提 而赋予该轮胎区域特有的性能。例如，用于气密层的 供与橡胶工业应用炭黑或无定形 白炭黑有关的人类或 胶料是专门为最大限度减少空气损失设计的，胎侧胶 环境风险的任何证据 ，因此 ，其使用将无需像新的 料则是为耐屈挠和防止老化而设计的，而胎面胶料 旨 “纳米”材料那样进行详尽的健康 、安全与环境影响 在提供牵引力和耐磨性 ，同时尽量减少对车辆的燃油 (HSE)评估。在橡胶制成品中，无定形白炭黑和炭 消耗的影响。 黑是以附聚体和聚集体的形式，不可逆转地与聚合物 胶料中使用的补强填料对于实现这些性能要求至 基体结合在一起，所以，在橡胶制品的使用期限内， 关重要。需要大量填料而又强调耐磨性的胎面胶料， 人类或环境绝不可能接触纳米物质形式的炭黑或无定 情况尤其是如此。填料赋予了橡胶网络高度的增强作 形沉淀 白炭黑。 用 ，导致刚度、拉伸强度、耐磨性大幅度提高。补强 2中011年第6期舒TII27 填料通过与聚合物网络的高度化学链接实现了这一 体现在总体承重、耐用性以及胎面耐磨性能上。未使 日d一 ．∞ 供霸 5 O 5 点。值得一提的是，非补强填料即使确实存在，但是 用补强填料制造的轮胎，其强度太低不能够承载重物 也不具备与聚合物的化学链接，因而并不会提供任何 或应付现今的车辆要求的刹车力。轮胎能持续使用5 重大的性能改善。 万公里以上，这样的成绩便是使用补强填料的直接结 果。如果没有这类补强填料 ，就需要更频繁地更换轮