再生膠，由廢舊橡膠制品加工而成，具有種類多、價(jià)格低、流動性好、可塑性高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的橡膠制品生產(chǎn)中。然而，再生膠的機(jī)械強(qiáng)度往往低于原膠，這一“硬傷”限制了其應(yīng)用范圍。炭黑作為橡膠制品中常用的補(bǔ)強(qiáng)劑，能夠顯著提高橡膠制品的機(jī)械強(qiáng)度，從而彌補(bǔ)再生膠的不足。然而，炭黑的用量并非越多越好，確定最佳炭黑用量是提高再生膠性能的關(guān)鍵。
一、炭黑種類與再生膠性能的關(guān)系
不同種類的橡膠對炭黑的需求量不同。例如，天然橡膠對炭黑的需求量較少，而丁腈橡膠對炭黑的需求量較大。同樣，不同產(chǎn)品對炭黑的需求量也不同，輪胎對炭黑的需求量較大，而管道對炭黑的需求量較少。此外，不同種類的炭黑對橡膠的性能影響也不同。硫化炭黑可以提高橡膠的強(qiáng)度和硬度，而活性炭黑則可以提高橡膠的耐熱性和耐寒性。
在選擇炭黑種類時(shí)，需要根據(jù)膠料的實(shí)際需求來選擇，以改善產(chǎn)品加工工藝性能。例如，當(dāng)天然膠/再生膠并用膠要求耐磨時(shí)，建議使用高耐磨炭黑或中超耐磨炭黑;當(dāng)要求抗撕裂時(shí)，建議使用改性爐黑或槽法炭黑;當(dāng)對強(qiáng)力要求不高，但彈性和加工性能好時(shí)，可以使用快壓出爐黑、通用爐黑、半補(bǔ)強(qiáng)爐黑等。
此外，炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)、表面活性和pH值也會影響再生膠的性能。粒徑小、比表面積大的炭黑，填充膠料強(qiáng)度高(拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨性)，但增硬效果大，彈性、加工工藝性差，流動性不好。結(jié)構(gòu)性高的炭黑(吸油值大)，膠料硬度、定伸應(yīng)力高。炭黑的pH值還會影響天然膠/再生膠并用膠的硫化速率，需要根據(jù)炭黑的酸堿性調(diào)整硫化體系的品種和用量。
二、最佳炭黑用量的確定方法
確定最佳炭黑用量是提高再生膠性能的關(guān)鍵。以下是幾種常用的確定最佳炭黑用量的方法：
試驗(yàn)方法：通過逐步增加炭黑的用量，測試橡膠的性能變化，確定最佳炭黑用量。這種方法比較直觀，但需要耗費(fèi)較多的時(shí)間和成本。
經(jīng)驗(yàn)公式法：根據(jù)橡膠種類、產(chǎn)品用途、炭黑種類等因素，估算最佳炭黑用量。這種方法比較簡單，但精度較低。
計(jì)算機(jī)模擬法：通過計(jì)算機(jī)模擬炭黑在橡膠中的分散和吸附情況，預(yù)測最佳炭黑用量。這種方法比較準(zhǔn)確，但需要較高的計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件支持。
在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著炭黑用量的增大，膠料的拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度都呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。因此，需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)，即最佳炭黑用量，使得膠料的性能達(dá)到最優(yōu)。
三、最佳炭黑用量對再生膠性能的影響
拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度：在乳膠再生膠減震器中，當(dāng)炭黑用量為40份左右時(shí)，拉伸強(qiáng)度最大;當(dāng)炭黑用量為60份左右時(shí)，撕裂強(qiáng)度最大。然而，當(dāng)炭黑用量繼續(xù)增加時(shí)，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度都會下降。這是因?yàn)樘亢诹Ｗ娱g緊密接觸，無法在膠料中均勻分散，導(dǎo)致“稀釋效應(yīng)”。
動剛度：動剛度是衡量減震器動態(tài)性能的主要參數(shù)。隨著炭黑用量的增大，乳膠再生膠減震器的動剛度增大。在一定范圍內(nèi)，動剛度增大有利于振動能量衰減，增強(qiáng)減震效果。但動剛度過大時(shí)，減震器變形很小，儲能無法消耗，減震效果變差。
損耗系數(shù)：損耗系數(shù)是衡量減震器對振動能量損耗能力的參數(shù)。隨著炭黑用量的增大，橡膠減震器的損耗系數(shù)不斷減小。這意味著再生膠減震器對振動能量的損耗能力隨炭黑用量增大而下降，減震能力變差。
回彈性：炭黑粒徑越大，回彈性越高;粒徑越小，耐疲勞性能越差。因此，在選擇炭黑時(shí)，需要權(quán)衡回彈性與耐疲勞性能的關(guān)系。
物理機(jī)械性能：用作填充的大粒子軟質(zhì)炭黑用量過多會直接影響再生膠制品的物理機(jī)械性能。例如，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑用量過多會導(dǎo)致膠料回彈性降低，再生膠制品壓縮變形增加。在hb再生膠密封制品中，這類炭黑用量過多會嚴(yán)重影響密封制品的密封效果和使用壽命。
四、提高再生膠性能的其他方法
除了確定最佳炭黑用量外，還有其他方法可以提高再生膠的性能：
優(yōu)化回收工藝：通過優(yōu)化回收工藝，提高回收橡膠的質(zhì)量和純度，減少雜質(zhì)和污染物的含量，從而提高再生膠的性能。
添加填料：可以添加一些填料，如硅灰石、滑石粉等，增加再生膠的硬度和強(qiáng)度，降低成本。但需要注意填料的種類、用量以及與炭黑的相互作用。
使用新型補(bǔ)強(qiáng)劑：隨著科技的發(fā)展，一些新型補(bǔ)強(qiáng)劑如納米材料、石墨烯等也被應(yīng)用于橡膠制品中。這些新型補(bǔ)強(qiáng)劑具有更高的補(bǔ)強(qiáng)效果，可以進(jìn)一步提高再生膠的性能。
五、結(jié)論
最佳炭黑用量的確定對于提高再生膠性能至關(guān)重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，需要根據(jù)橡膠種類、產(chǎn)品用途、炭黑種類等因素綜合考慮，選擇合適的確定方法。同時(shí)，還需要注意炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)、表面活性和pH值對再生膠性能的影響。此外，還可以通過優(yōu)化回收工藝、添加填料、使用新型補(bǔ)強(qiáng)劑等方法進(jìn)一步提高再生膠的性能。通過這些措施的實(shí)施，可以有效提高再生膠的性能，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。
