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(dòng)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(duì)炭黑的需求量不同。例如，天然橡膠對(duì)炭黑的需求量較少，而丁腈橡膠對(duì)炭黑的需求量較大。同樣，不同產(chǎn)品對(duì)炭黑的需求量也不同，輪胎對(duì)炭黑的需求量較大，而管道對(duì)炭黑的需求量較少。此外，不同種類的炭黑對(duì)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(duì)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(huì)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(dòng)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(huì)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(cè)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(jiǎn)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(cè)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(shì)。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(duì)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(huì)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(dòng)剛度：動(dòng)剛度是衡量減震器動(dòng)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(dòng)剛度增大。在一定范圍內(nèi)，動(dòng)剛度增大有利于振動(dòng)能量衰減，增強(qiáng)減震效果。但動(dòng)剛度過大時(shí)，減震器變形很小，儲(chǔ)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(duì)振動(dòng)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(duì)振動(dòng)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(huì)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(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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。
