中國白炭黑生產(chǎn)現(xiàn)狀及規(guī)劃建議

1、中國白炭黑生產(chǎn)現(xiàn)狀和規(guī)劃建議杜孟成 李劍波（國家橡膠助劑工程技術(shù)研究中心 山東·陽谷 252300）摘要：就國內(nèi)白炭黑發(fā)展現(xiàn)狀及改善其應(yīng)用性能做了介紹，對白炭黑行業(yè)存在的問題進(jìn)行了分析并對今后的發(fā)展提出了建議。關(guān)鍵詞：白炭黑 綠色輪胎 表面改性 納米技術(shù) 1、序言白炭黑是一種填充補(bǔ)強(qiáng)材料，添加白炭黑制成的輪胎具有良好的抓地力、耐磨性和抗?jié)窕阅?，滾動阻力較一般輪胎減少30，節(jié)省燃油46，有很好的操縱安全性和經(jīng)濟(jì)性，被稱為“綠色輪胎”或“生態(tài)輪胎”。近年來，受能源緊缺、環(huán)保政策以及炭黑應(yīng)用領(lǐng)域的限制，高能耗、高物耗及高污染的炭黑正呈現(xiàn)逐漸被白炭黑所取代的趨勢，白炭黑及其制品越來越受到人

2、們的青睞和競相研究開發(fā)。雖然白炭黑作為彈性體的補(bǔ)強(qiáng)填料具有優(yōu)秀的性能，但存在如下問題：多段混煉、耗能大；粘度隨著膠料儲存時間延長而增加，導(dǎo)致加工更加困難；焦燒時間短，加工性能差。另外，新型炭黑及炭黑改性技術(shù)的研究開發(fā)對白炭黑發(fā)展形成了潛在的競爭。因此，開發(fā)高品質(zhì)白炭黑及改善其應(yīng)用性能的研究工作具有十分重要的社會和經(jīng)濟(jì)意義。2、國內(nèi)白炭黑的發(fā)展現(xiàn)狀白炭黑按其制備方法可分為物理法和化學(xué)法。用物理法制備的白炭黑產(chǎn)品檔次不高，而橡膠行業(yè)所需的白炭黑填充劑通常是采用化學(xué)法生產(chǎn)的，本文僅介紹其化學(xué)法生產(chǎn)工藝?；瘜W(xué)法可分為干法熱解法和濕法，濕法按其生成特征又可分為沉淀法和凝膠法。目前，國內(nèi)外白炭黑的主流生產(chǎn)

3、工藝是氣相法和酸法沉淀法兩種。2.1氣相法白炭黑發(fā)展現(xiàn)狀2.1.1制備原理該法工藝原理是采用四氯化硅或甲基三氯化硅等硅的鹵化物在氫氧焰中水解，產(chǎn)生的二氧化硅分子凝集成顆粒。這些顆?；ハ嗯鲎?，熔結(jié)成一體，形成三維、有分支的鍵狀聚集體。一旦這些聚集體溫度低于二氧化硅熔點，則進(jìn)一步碰撞，引起鍵的機(jī)械纏繞，生成附聚物。2.1.2產(chǎn)品特點及應(yīng)用范圍氣相法生產(chǎn)的白炭黑粒子凝聚少，原生粒子為720nm，呈無定形態(tài)。表面有殘留的硅羥基及硅氧基，有較強(qiáng)的極性，二氧化硅的含量 99.8%，比表面積300 cm2/g，是純度高、粒徑小的高品質(zhì)產(chǎn)品，主要用于室溫硫化硅橡膠(RTV)、熱硫化硅橡膠(HTV)領(lǐng)域和高檔橡

4、塑制品。2.1.3工藝特點及存在的問題氣相法白炭黑的生產(chǎn)工藝比較簡單，但生產(chǎn)過程中具體操作控制比較困難，特別是生產(chǎn)高牌號產(chǎn)品（高比表面積的產(chǎn)品），最難控制的是系統(tǒng)的氣相平衡和氣固相平衡。合成爐的散熱、高效分離器操作控制及氯化氫解吸等是氣相法工藝存在的技術(shù)難點。在表面改性方面，國際性大公司都是采用在線連續(xù)化干法表面改性工藝，而且都朝著高效、節(jié)能和環(huán)保方向發(fā)展。國內(nèi)在這方面的研究處于落后狀態(tài)，但是近年來也取得了較大的進(jìn)步。2.1.4生產(chǎn)現(xiàn)狀近年來國內(nèi)氣相法白炭黑的生產(chǎn)工藝和規(guī)模有了很大的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量有了較大的提高，部分可替代進(jìn)口產(chǎn)品，但與國外氣相法白炭黑公司相比存在單套生產(chǎn)裝置生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品品

5、種少等問題，生產(chǎn)規(guī)模還不到5000噸，遠(yuǎn)低于美國卡博特公司單套年產(chǎn)9000噸裝置規(guī)模，市場幾乎被國外的卡博特等公司所壟斷。近年來國內(nèi)氣相法白炭黑發(fā)展較為迅速，產(chǎn)能也逐步增大。如廣州吉必時公司在吸收消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行大膽的技術(shù)創(chuàng)新，率先在國內(nèi)建成了一條利用有機(jī)硅副產(chǎn)物生產(chǎn)氣相法白炭黑的生產(chǎn)線；雙吉化工公司關(guān)鍵設(shè)備全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，能生產(chǎn)親水型和疏水型專用系列化產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平，滿足了市場不同客戶的需求。吉必時公司與浙江新安化工集團(tuán)出資共同組建了浙江新吉新材料有限公司，分期建設(shè)年產(chǎn)5000噸的氣相法白炭黑項目，新吉新材料公司成為國內(nèi)具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)的氣相法白炭黑生產(chǎn)基地。

6、廣州吉必時公司親水型氣相法白炭黑年生產(chǎn)能力突破8000噸，表面處理型產(chǎn)品達(dá)到年產(chǎn)1000噸，成為在世界上有一定影響力的氣相法白炭黑供應(yīng)商。面對中國氣相法白炭黑市場巨大的發(fā)展?jié)摿?，國外幾大公司紛紛增加了在中國的投資，以強(qiáng)化和擴(kuò)大在中國的業(yè)務(wù)，國內(nèi)一些大企業(yè)也紛紛新增設(shè)備，擴(kuò)大產(chǎn)能。美國卡博特公司和中國藍(lán)星(集團(tuán))總公司合資成立了卡博特藍(lán)星(江西)化工公司，該公司將成為國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)世界一流的氣相法二氧化硅生產(chǎn)企業(yè)。日本德山公司投資6000萬美元在浙江嘉善港建設(shè)年產(chǎn)5000噸氣相法二氧化硅生產(chǎn)裝置。華東理工大學(xué)與上海氯堿股份公司共同攻克了納米白炭黑技術(shù)的世界級化工課題，打破了德、美、日等少數(shù)發(fā)

7、達(dá)國家在這一領(lǐng)域的壟斷地位?！凹{米二氧化硅氣相燃燒制備技術(shù)與設(shè)備研制”的成功開發(fā)和推廣將形成10億元的產(chǎn)值，有效地推動我國有機(jī)硅等行業(yè)的發(fā)展，硅橡膠使用的廣度和深度直接影響氣相法白炭黑的市場需求。據(jù)不完全統(tǒng)計，盡管近幾年我國氣相法白炭黑的市場保持年均高達(dá)32%增長率，但仍然無法滿足國內(nèi)高端客戶的要求。國家應(yīng)制定相關(guān)措施，鼓勵和引導(dǎo)企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加快增加氣相法白炭黑產(chǎn)能，避免陷于無序競爭。2.2沉淀法白炭黑發(fā)展現(xiàn)狀2.2.1制備原理沉淀法白炭黑通常是硅酸鈉和無機(jī)酸反應(yīng)生成。由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在制備過程中需要控制好PH、溫度、物料濃度、反應(yīng)時間及混合效率等操作條件，以提高其轉(zhuǎn)化率和品質(zhì)。2

8、.2.2產(chǎn)品特點及應(yīng)用范圍 傳統(tǒng)產(chǎn)品Si2含量在90%左右，產(chǎn)品活性不高，親和力差，補(bǔ)強(qiáng)性能低，顆粒表面親水性基團(tuán)鍵合嚴(yán)重，削弱了產(chǎn)品的結(jié)合力；二次結(jié)晶生產(chǎn)的超細(xì)產(chǎn)品的Si2含量在94%以上，比表面積達(dá)269320m2/g，粒徑最大為1000目，最細(xì)可達(dá)納米級。目前，沉淀法自炭黑已經(jīng)發(fā)展了三代產(chǎn)品，第一代是傳統(tǒng)的或被稱為“標(biāo)準(zhǔn)”的白炭黑，第二代被稱為高分散性白炭黑(簡稱HDS)或易分散性白炭黑(簡稱EDS)。第三代被稱為“獨特結(jié)構(gòu)的離分散性白炭黑”，其分散性和補(bǔ)強(qiáng)性更好，目前處于研究開發(fā)或推廣應(yīng)用階段。沉淀法白炭黑主要用于制鞋、和普通輪胎等橡塑制品行業(yè)。2.2.3工藝特點及存在的問題沉淀法生產(chǎn)

9、工藝技術(shù)設(shè)備簡單、原料易得，投資規(guī)模不大，但能耗高，操作工藝需要嚴(yán)格，顆粒不易控制。工藝操作技術(shù)直接影響到白炭黑的結(jié)構(gòu)、分散性、粒徑的分布。該工藝的技術(shù)難點是操作工藝控制不穩(wěn)，這也是國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)與國外差距的原因所在。2.2.發(fā)展現(xiàn)狀隨著八十年代國內(nèi)膠鞋和運動鞋生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，帶動了沉國內(nèi)淀法白炭黑工業(yè)的快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，規(guī)模在萬噸以上的企業(yè)有38家，其中超過8萬噸的企業(yè)有3家。2009年，全國白炭黑總產(chǎn)能106萬噸，實際產(chǎn)量為74.0萬噸，年均增長率超過18%，產(chǎn)能和產(chǎn)量均居世界第一位。國內(nèi)沉淀法白炭黑工業(yè)發(fā)展呈以下現(xiàn)狀：從企業(yè)規(guī)?？?，趨于規(guī)?；痛笮突?，生產(chǎn)規(guī)模接近10萬噸

10、，且有的企業(yè)正在或即將繼續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，如無錫確成硅、福建南平嘉聯(lián)化工等公司；從企業(yè)的地區(qū)分布看，90%以上的企業(yè)分布在華東和中南地區(qū)，并集中在福建、江蘇、浙江和湖南四個省；從產(chǎn)品品種和質(zhì)量方面來看，沉淀法白炭黑的品種也有較快發(fā)展，包括了橡膠用系列和牙膏用系列等品種，產(chǎn)品質(zhì)量也有很大提高，產(chǎn)品的合格率已達(dá)100%；從企業(yè)的經(jīng)濟(jì)性質(zhì)來看，主要為民營企業(yè)，占74%，國有企業(yè)與外資企業(yè)所在比例分別為15%和11%，外資企業(yè)在國內(nèi)的數(shù)量仍在不斷的增加；從科技方面來看，近十年來中國沉淀法白炭黑工業(yè)在生產(chǎn)工藝技術(shù)、生產(chǎn)裝備及節(jié)能減排措施等方面都有很大的進(jìn)步。與年產(chǎn)5萬噸裝置配套的大型增強(qiáng)聚丙烯廂式自動卸料壓濾

11、機(jī)和大型噴霧干燥機(jī)制造成功，使萬噸級沉淀法白炭黑生產(chǎn)裝置建設(shè)投資顯著降低，新工藝的開發(fā)，將副產(chǎn)物硫酸鈉及余熱回收利用，減少了對環(huán)境的污染，有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。目前，沉淀法白炭黑出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，競爭激烈，利潤空間逐步縮小，國家應(yīng)出臺相應(yīng)政策，進(jìn)行宏觀調(diào)控，引導(dǎo)企業(yè)合理有序發(fā)展。3、白炭黑的相關(guān)檢測方法及結(jié)構(gòu)表征了解檢測白炭黑的分散性的方法、微觀結(jié)構(gòu)和理化性能及在橡膠中的分散性和補(bǔ)強(qiáng)性能的影響因素，才能做好白炭黑生產(chǎn)工藝的研究開發(fā)及產(chǎn)品應(yīng)用研究工作。3.1分散性的測定方法3.1.1光學(xué)顯微鏡法測定白炭黑分散性的各種方法中最簡單的就是光學(xué)顯微鏡法。分散系數(shù)的試驗方法是:將硫化膠料切成外觀平

12、滑的薄試片,把這些試片放在光學(xué)顯微鏡下觀察并攝影,然后將所得到的具有不同灰度的照片變?yōu)楹诎讏D，用40張不同照片上黑色和白色區(qū)域的大小為基礎(chǔ)來計算分散系數(shù)。傳統(tǒng)白炭黑的分散系數(shù)只有73%,而HDS可以達(dá)到97%。3.1.2粒徑分布測定法這是一種可用于生產(chǎn)控制的模擬試驗方法。其試驗步驟是先用超聲波處理白炭黑的懸浮液,然后采用激光衍射法測定懸浮液中白炭黑附聚體的粒徑分布。超聲波處理模擬了橡膠膠料混煉過程中的能量輸入。出現(xiàn)在附聚體粒徑約為10m附近的主峰是較大的初始白炭黑附聚體,在進(jìn)行超聲波處理期間,這種初始附聚體會有一部分被破壞，其程度與0.5m處的初峰高低有關(guān)，將初始附聚體的峰高與解聚后附聚體的峰

13、高之比，定義為WK系數(shù)。WK系數(shù)愈小分散愈好，是預(yù)測白炭黑分散性的良好尺度。3.2粒子結(jié)構(gòu)和理化性能3.2.1粒子結(jié)構(gòu)白炭黑的基本粒子呈球形,直徑愈小則其比表面積愈大。白炭黑的基本粒子之間依靠化學(xué)或物理的分子間力的相互作用形成聚集體。聚集體是能夠在橡膠中存在的最小單元，在熱或者機(jī)械力的作用下不能再細(xì)分。白炭黑的比表面積愈大，其聚集體尺寸愈小。聚集體之間依靠氫鍵等微弱的分子間力相互作用進(jìn)一步結(jié)合形成附聚體。由于附聚體的結(jié)合力很弱，在白炭黑與膠料進(jìn)行混煉時,會破裂形成多個較小的附聚體或聚集體。白炭黑的基本粒子結(jié)合成為聚集體后,在形態(tài)不同的聚集體中會形成許多立體狀的空隙,這被稱為白炭黑的結(jié)構(gòu)，見表1

14、表1 白炭黑空隙的類別類別定義直徑/nm微孔白炭黑表面吸附的Na+可用H+置換的細(xì)孔2中孔聚集體形成的細(xì)孔220大孔聚集體形成的較大細(xì)孔260大孔附聚集體形成的細(xì)孔60表1列出了白炭黑孔隙的類別，白炭黑的孔隙分布通常采用壓汞儀進(jìn)行測定。3.2.2理化性能3.2.2.1傳統(tǒng)沉淀法白炭黑理化性能傳統(tǒng)的沉淀法白炭黑通常按其表面積大小和用途進(jìn)行分類,國際標(biāo)準(zhǔn)IS05794 1:1994橡膠配合劑沉淀水合二氧化硅的附錄中規(guī)定了沉淀法白炭黑的分類及其典型理化性能(中華人民共和國的化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/3061 1999橡膠配合劑沉淀水合二氧化硅等效采用了IS05794 1:1994)。分類是按照白炭黑的表面積

15、分為、等6類，見表2，表2 沉淀法白炭黑的分類等級表面積m2·g-2等級表面積m2·g-2A191D106135B161190E71105C136160F70白炭黑的表面積反映了其基本粒子的大小,是影響其應(yīng)用性能的主要指標(biāo)。3.2.2.2高分散性白炭黑的理化性能高分散性白炭黑的理化性能和傳統(tǒng)白炭黑比較既有共性，也有特殊性。高分散性白炭黑的表面積較高時,補(bǔ)強(qiáng)性能也較好，但是加工性能卻較差；同等表面積的高分散性白炭黑，其補(bǔ)強(qiáng)性能比傳統(tǒng)白炭黑的好。表面積高的白炭黑有較高的硅烷醇基團(tuán)濃度,游離的硅烷醇基團(tuán)與促進(jìn)劑會發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用,將導(dǎo)致膠料的硫化速率降低。當(dāng)白炭黑的BET表面積

16、超過2502· -1時,便會導(dǎo)致硫化速率過低。因此,高分散性白炭黑的BET表面積一般不超過2502· -1。4、改善白炭黑應(yīng)用性能的方法4.1改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品品質(zhì)白炭黑含有凝膠雜質(zhì)，造成假比表面積上升。凝膠它本身不能與橡膠相容，而且強(qiáng)大的表面聚集能使其原被強(qiáng)大剪切力所分散了的白炭黑粒子又重新聚集到自己的周圍，具有可逆性，不但不能起到補(bǔ)強(qiáng)效果，反而會降低白炭黑在膠料中的分散度，全面降低物性?？朔z的生產(chǎn)工藝技術(shù)在不斷進(jìn)行改進(jìn)，但都沒有得到根本性的解決，成為世界難題。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝對原料的質(zhì)量不注重，設(shè)備構(gòu)造缺陷不明確，導(dǎo)致產(chǎn)品中的凝膠含量高（一般超過120粒10克），質(zhì)

17、量差。中國上海久琛精細(xì)化工有限公司對傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝深入研究后進(jìn)行了改進(jìn)，他們從原材料的選擇和投料配比上實行嚴(yán)格控制；改進(jìn)設(shè)備促進(jìn)反應(yīng)均勻化；以及篩選適當(dāng)?shù)墓に嚪稚┍ＷC反應(yīng)過程始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，研究開發(fā)出了大容量低無凝膠高分散性白炭黑產(chǎn)品，該工藝具有節(jié)能環(huán)保的特點，目前處于世界領(lǐng)先地位。德國德固賽公司經(jīng)過對傳統(tǒng)工藝的改進(jìn)，也生產(chǎn)出了低凝膠含量（19粒10克）的白炭黑。目前，國內(nèi)大多數(shù)白炭黑生產(chǎn)廠家采用傳統(tǒng)的沉淀法工藝，產(chǎn)能大但品質(zhì)不高。因此，改進(jìn)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品是當(dāng)務(wù)之急，也是最直接和最有效的對策。4.2 運用高科技技術(shù)對普通白炭黑產(chǎn)品進(jìn)行深加工納米技術(shù)是近年來科學(xué)技術(shù)研究的一個熱門，歸納

18、起來基本上有三種，在這里所說的納米技術(shù)是微加工技術(shù)極限，也就是通過納米精度的“加工”來人工形成納米大小結(jié)構(gòu)的技術(shù)。納米材料就是物質(zhì)粒徑控制在納米精度范圍內(nèi)，賦予其特異的性能，拓寬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究開發(fā)工作十分活躍。有效比表面積的大小和粒徑大小直接影響白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性能，是白炭黑的主要性能指標(biāo)，也是補(bǔ)強(qiáng)用白炭黑分級的主要依據(jù)之一。一般說來，粒子越小，表面積越大，在橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)作用愈好。然而表面積過大時,粒子間內(nèi)聚力增強(qiáng),在膠料中不易分散，使膠料在加工過程中粘度大、生熱高、并容易焦燒；另一方面會吸附較多的促進(jìn)劑，加快促進(jìn)劑的分解，從而延遲硫化時間。因此，白炭黑的比表面不宜過大

19、或過小，要有一個適宜的范圍。白炭黑經(jīng)過超細(xì)納米化處理后其粒徑在260nm，比表面積在190250m2·g-1，活性基團(tuán)增多，相對于普通產(chǎn)品來說，粒徑更細(xì)，有效比表面積大大的增加，補(bǔ)強(qiáng)和分散性均較好。據(jù)資料報道，填充納米白炭黑橡膠制品的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長率可分別提高了16.2和12.5，其它物理性能也有很大程度的提高。另外，白炭黑粒子孔隙容積也影響白暗黑的性能。白炭黑空隙容積越高，高聚物越容易滲入，與聚合物越容易結(jié)合，補(bǔ)強(qiáng)效果越強(qiáng)。國外的白炭黑產(chǎn)品基本上都實現(xiàn)了深加工高檔化處理，國內(nèi)的白炭黑產(chǎn)品大都還是普通型，檔次低、用途窄，與國外產(chǎn)品相比還有一定的差距，每年仍需要進(jìn)口高檔產(chǎn)品來滿足國

20、內(nèi)需求。另外，在沉淀法白炭黑的合成過程中通過添加某種活性劑，也可得到納米級白炭黑。可見納米技術(shù)超細(xì)化是提高白炭黑分散性的一個重要方法。4.3 研究開發(fā)表面改性技術(shù)和改進(jìn)橡塑制品加工工藝填充白炭黑膠料的可塑性與其表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)有重要的關(guān)系。白炭黑表面分布著硅氧烷基結(jié)構(gòu)和羥基，它不但吸附水分子，也使白炭黑和硅橡膠潤濕不好，膠料存放時會因發(fā)生結(jié)構(gòu)變化而變硬，而且在高溫下甚至?xí)鹣鹉z分子降解，另外，白炭黑表面的硅羥基與硅橡膠中的氧原子形成氫鍵，吸附橡膠分子鏈，導(dǎo)致其流動性下降，影響加工性能。降低白炭黑表面硅羥基的活性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化控制，改善白炭黑的化學(xué)或物理性能正受到國內(nèi)外科研工作者的高度關(guān)注。為提高

21、白炭黑與彈性體的親和力，改善其分散性，通常的方法就是對其表面進(jìn)行改性處理，通過改性處理可減少或消除羥基帶來的不利影響。表面改性分為無機(jī)物和有機(jī)物改性，有機(jī)物改性是白炭黑改性的主要方法。表面改性工藝有干法改性和濕法改性兩種工藝，白炭黑應(yīng)用企業(yè)一般采用濕法改性，而白炭黑生產(chǎn)企業(yè)則采取在線干法改性。一般的說，大部分能夠與白炭黑的表面羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而易揮發(fā)物質(zhì)均可作為改性劑。常用表面改性劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、醇類及有機(jī)聚合物等，如硫基硅烷偶聯(lián)劑Si69、KH550。白炭黑經(jīng)改性后鍵合橡膠的數(shù)量減少，但提高了白炭黑和橡膠基體的相容性，使膠料的粘度降低，加工性能在一定程度上得到改善，綜合力學(xué)性能都有不同程

22、度的提高。但不同種類的橡膠需要不同類型的偶聯(lián)劑與之相匹配，否則影響復(fù)合材料的最佳性能。另外，現(xiàn)有的一些產(chǎn)品在使用中也發(fā)現(xiàn)了問題，如Si69在使用過程中會釋放出硫，影響膠料的加工，所以，又推出了改進(jìn)型產(chǎn)品SG- Si69、NXT等。NXT硅烷偶聯(lián)劑具有改善填充白炭黑膠料使用性能和加工性能的多重優(yōu)點(與TESPT和TESPD相比，混煉時的粘度低、生熱少，不需要二次混煉，與白炭黑的反應(yīng)性高，粘彈特性和耐磨性優(yōu)良)，可以認(rèn)為NXT硅烷偶聯(lián)劑為輪胎胎面膠中白炭黑-硅烷技術(shù)的發(fā)展開辟了令人鼓舞的途徑，它代表了硅烷偶聯(lián)劑今后的發(fā)展方向。因此，對現(xiàn)有的改性劑產(chǎn)品仍然需要不斷研究和改進(jìn)。同時在使用過程中還發(fā)現(xiàn)偶

23、聯(lián)劑對白炭黑的有效改性作用在6070，用量大、成本高。研究開發(fā)與偶聯(lián)劑配合使用的助劑技術(shù)，可減少用量、降低成本、提高物理機(jī)械性能，如Si69與烷氧基硅烷參合使用可改善耐撕裂和疲勞性能等。聚合物包覆改性無機(jī)粒子是一種前沿的復(fù)合材料制備方法。白炭黑包覆改性就是通過采用聚合物等材料將其表面羥基包覆起來，減少其表面羥基之間的作用力，達(dá)到提高分散度的作用。包覆改性后的粒子與聚合物相容性好，可以增加粒子的穩(wěn)定性和在介質(zhì)中的分散性，提高材料的綜合性能。常用的包覆改性材料有鈦酸酯和脂肪酸鹽等，包覆改性方法對白炭黑表面進(jìn)行處理將成為改性技術(shù)的發(fā)展方向。在橡膠加工過程中對白炭黑和改性劑使用有兩種方式，一是白炭黑和

24、改性劑直接加入到膠料里混煉，這種方式叫做原位改性；二是用改性劑將白炭黑預(yù)處理后再投料，兩種方式相比較，后者對白炭黑的分散效果要好?？梢?，改性劑的使用方式對白炭黑的分散性也有一定的影響，橡膠制品企業(yè)對其加工工藝也需要不斷調(diào)整和完善。因此，表面改性處理是提高白炭黑與聚合物基體相互作用從而達(dá)到提高其分散性的重要途徑。4.4 研究開發(fā)提高白炭黑分散性的專用加工助劑在輪胎和其它橡塑制品中通常用到一種加工助劑即分散劑。目前，市場上出售的分散劑對炭黑或其它填料有較好的分散效果，對白炭黑的分散效果不大。隨著橡膠工業(yè)和其它行業(yè)對白炭黑需求的增大，研究開發(fā)提高白炭黑分散性專用分散劑的需求也日益高漲。針對白炭黑膠料

25、在加工中存在的問題，一些科技工作者展開了深入細(xì)致的研究并開發(fā)出了一些產(chǎn)品，如山東陽谷華泰化工股份有限公司生產(chǎn)的白炭黑分散劑HST。研究資料報道，白炭黑分散劑能夠改進(jìn)填料的分散性和膠料的流動性，提高膠料的抗焦燒性能?？梢?，研究開發(fā)白炭黑分散劑也是橡膠工業(yè)發(fā)展的一項重要任務(wù)。4.5研究開發(fā)橡膠材料的改性技術(shù)，提高與白炭黑的相容性白炭黑在橡膠中的分散性除了與自身的表面性質(zhì)有關(guān)外，還與橡膠材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有很大的關(guān)系。能適用于輪胎的橡膠材料有SBR、BR及NR等。SBR橡膠具有耐磨性好、磨檫系數(shù)大和抗刺性好等優(yōu)點，但SBR橡膠本身的分子結(jié)構(gòu)特點使其硫化膠生熱大、硫化膠老化后與白炭黑補(bǔ)強(qiáng)材料和其它主體材料

26、存在嚴(yán)重的相界面現(xiàn)象，混煉膠自粘性差；炭黑在這種橡膠材料中容易分散，原因是炭黑與含有芳烴及不飽和基團(tuán)的SBR橡膠材料具有很大的親和力，使用硅烷偶聯(lián)劑雖然能夠提高白炭黑與SBR橡膠材料的親和性，但膠料的加工性能仍然較差。日本科研學(xué)者對S-SBR進(jìn)行了化學(xué)改性，更容易控制其微觀結(jié)構(gòu)，宜適用于白炭黑填充的輪胎。研究表明，堿性官能團(tuán)是提高橡膠材料與白炭黑親和力的重要因素。杭州中策橡膠有限公司的徐世傳也對SBR橡膠材料進(jìn)行了功能化改性實驗研究，改性后的SBR硫化膠的撕裂強(qiáng)度提高了60%左右，磨耗量減少了35%，自粘性性能達(dá)到工藝要求。目前，與白炭黑綠色輪胎相適應(yīng)的橡膠材料比較少，相關(guān)資料報道也很少，隨著科技的進(jìn)步，市場進(jìn)一步需求增加，會有更多的適用于白炭黑綠色輪胎的橡膠材料被開發(fā)出來，也會成