白炭黑特别是气相法白炭黑是硅橡胶最好的补强剂,但存在混炼胶硬化的问题,俗称“结构化效应”。其结构化随胶料储存时间延长而增加,甚至达到不能回收或报废的程度。对此有两种解释,一是硅橡胶端基与白炭黑表面羟基缩合而成;二是认为硅橡胶硅氧链与白炭黑表面羟基形成氢键。防止结构化的方法有两种,一是在混炼过程中加入某些能与白炭黑表面羟基发生反应的物质,如羟基硅油、二苯基硅二醇、硅氮烷等。使用二苯基硅二醇时,混炼后应在160-200℃下处理0.5-1h。这样可以防止白炭黑对硅橡胶的结构化填充。另一种方法是对白炭黑的表面进行预改性,去除部分表面羟基,从根本上消除其结构。
橡胶材料的门尼粘度
白炭黑生成凝胶的能力与炭黑相当,因此在混入白炭黑时,会提高胶料的门尼粘度,使加工性能变坏。因此含白炭黑的胶料配方中软化剂的选择和用量非常重要。在IIR中常加入石蜡类、环烷类、芳香烃类,用量根据白炭黑用量和门尼粘度不同而不同,一般可达15-30%。在NR中,松香油、妥尔油等植物基软化剂软化效果最好,合成软化剂效果不大,矿物油软化效果最低。
橡胶材料的硫化速度
白炭黑颗粒表面有大量微孔,对硫化促进剂有较强的吸附作用,从而明显延缓硫化。为避免此现象,一方面可适当增加促进剂用量;另一方面可采用表面活性剂优先吸附在白炭黑表面,从而减少其对促进剂的吸附。
活性剂一般为含氮或氧的胺类、醇类、醇胺类等低分子化合物。对天然橡胶,以胺类较合适,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁胺、六亚甲基四胺等;对丁苯橡胶,以醇类较合适,如己醇、二乙二醇、甘油、聚乙二醇等。活性剂用量应根据白炭黑用量、pH值、橡胶品种等确定,一般用量为白炭黑用量的1-3倍