炭黑是一種重要的橡膠填充劑，具有增強機械性能，提高耐磨性和耐老化性能等優點。然而，炭黑作為一種易聚集的物質，其分散度與橡膠的性能密切相關。炭黑的分散度可以通過表面積、粒徑分布、比表面積等參數來描述。本文將探討炭黑分散度與橡膠耐久性之間的關系。
一、炭黑的分散度與橡膠的力學性能相關性
炭黑作為一種填充劑，可以增強橡膠的力學性能。然而，炭黑聚集體影響了其與橡膠基體的物理交互作用，從而影響了橡膠的力學性能。首先，炭黑的團聚會導致炭黑顆粒與基體之間的膠聚結構斷裂，從而導致強度下降。其次，炭黑集團中的孔道會吸收基體的聚合物，從而減少了與聚合物之間的物理交互作用。最后，較大的炭黑顆粒會導致增強體的濃度梯度不均勻，從而導致增強體之間的應力集中。因此，炭黑分散度越好，橡膠的力學性能越好。炭黑的分散度可以通過比表面積、粒徑分布等參數來描述。一些研究結果表明，當炭黑比表面積大于150平方米/克時，其分散度與橡膠的力學性能之間的關系最為顯著。例如，一項研究發現，增強體炭黑分散度從平均面積小于20平方米/克提高到約150平方米/克時，橡膠的拉伸強度增加了50%，而斷裂伸長率增加了80%。
二、炭黑的分散度與橡膠的耐磨性能相關性
炭黑作為一種增強劑，可以提高橡膠的耐磨性能。然而，炭黑的分散度影響了其與橡膠基體之間的物理交互作用，進而影響了橡膠的耐磨性能。當炭黑比表面積較大、粒徑分布較窄時，其表面積占比較高的細小顆粒能夠均勻地分散在橡膠基體中，從而增強了橡膠的耐磨性能。反之，當炭黑比表面積較低、粒徑分布較廣時，其顆粒聚集較多，從而導致炭黑與基體之間的物理交互作用不均勻，使得橡膠的耐磨性能下降。一些研究表明，與顆粒大小和表面積相同的炭黑，其耐磨性能隨分散度的提高而增加。例如，一項研究發現，增強體炭黑分散度從平均面積小于10平方米/克提高到120平方米/克時，橡膠的磨損率下降了46%。
三、炭黑的分散度與橡膠的耐老化性能相關性
炭黑的分散度還影響了其與橡膠基體的物理交互作用，從而影響了橡膠的耐老化性能。炭黑的分散度越好，橡膠的老化速度越慢。炭黑的分散度影響了增強劑與基體之間的交互作用和增強劑和氣體分子的交互作用，從而影響了橡膠老化。當炭黑比表面積較大、粒徑分布較窄時，其表面積占比較高的細小顆粒能夠均勻地分散在橡膠基體中，從而防止氣體的滲透和氧化反應的發生，從而增強了橡膠的耐老化性能。反之，當炭黑比表面積較低、粒徑分布較廣時，其顆粒聚集較多，從而導致炭黑與基體之間的物理交互作用不均勻，使得橡膠的耐老化性能下降。一項研究表明，炭黑分散度較高的橡膠在高溫和濕潤環境下的耐老化性能更好。因此，炭黑分散度對橡膠的老化性能具有顯著的影響。
炭黑分散度與橡膠耐久性之間存在密切關系。炭黑的分散度越好，橡膠的力學性能、耐磨性能和耐老化性能越好。為了提高炭黑的分散度，可以選擇適當的分散劑和加工工藝，并嚴格控制炭黑的顆粒大小和表面積。
