白炭黑常用活性剂对橡胶制品作用

  白炭黑（沉淀法）是应用于橡胶工业的白色补强填料沉淀水合二氧化硅的俗称，白炭黑粒子表面有大量的硅醇基，存在与橡胶大分子化学结合的可能性，是白炭黑能成为橡胶无机补强剂的基本条件。白炭黑表面有很强的化学吸附活性，与白炭黑表面羟基有关，它可以和水以氢键形式结合，形成多分子吸附层，除此之外，它还可以与很多有机小分子物质发生吸附作用，为了获得最佳橡胶物理性能，通常我们会在配方中添加醇类、胺类活性剂。

一、白炭黑表面的硅醇基≡Si-OH的负面影响

1、白炭黑存放中吸收空气中水分，而使自身结构稳定，即吸潮性

2、白炭黑胶料混炼时极易形成氢键而自聚结团，导致门尼粘度高，混炼加工困难

3、白炭黑的亲水性与疏水性橡胶大分子相互排斥，影响着白炭黑在橡胶中的分散

4、活泼的氢离子极易吸附氧化锌、促进剂等胺类材料，导致延迟硫化，胶料性能下降

二、白炭黑活性剂及作用机理

1、醇和醇胺类的活性剂

醇和醇胺这类助剂—如聚乙二醇（PEG）、三乙醇胺等在橡胶混炼时先被白炭黑吸附，降低白炭黑吸附力，保护胺类促进剂、防老剂以及氧化锌等不被白炭黑所吸附，使胶料的硫化性能不受干扰。

2、锌盐类的分散剂

    白炭黑表面硅醇基（≡Si-OH）极易与脂肪酸锌发生阳离子置换反应，生成≡Si-OZnR等。硅醇基上氢离子被置换，消弱了白炭黑表面的极性，减少表面解团自聚，降低胶料门尼粘度，有利白炭黑分散但未改善物性。

3、硅烷类的偶联剂

   硅烷型偶联剂实际是一种具有亲水基和亲油基的表面活性剂，亲水基部分与硅醇基的活性氢离子发生置换，而亲油基部分被橡胶基体所接纳，形成白炭黑--硅烷--橡胶基体的化学键，偶联剂改善胶料物性，与炭黑比存在混炼工艺困难、模量低、耐磨性差等。

三、常用的白炭黑活性剂（PEG）简介

聚乙二醇（PEG）这个东西很常用的，各行各业都有用，在橡胶里面主要是中和填料酸性，加快硫化速度和交联密度，具有良好的水溶性，并与许多有机物组份有良好的相溶性，具有优良的润滑性、保湿性、分散性、还能做抗静电剂及柔软剂。

一般橡胶里面用PEG-4000，如果分子量太低，相容性不好，容易析出，而且是液体，不好添加，分子量太高，单位质量的醇基团少（羟值低），中和酸性效果差点，因为4000的分子量是固体片状，好加工，添加方便，不易析出，中分子量的聚合物，和橡胶相容性好点，所以一般选择PEG-4000。

☆PEG作用可以概括以下几点:

1．加工助剂，可以提高胶料的压出速度，改善脱模性，并使制品表面光亮，还有助于硫化时水份的排出。在应用于轮胎及橡胶模压制品中时，PEG-4000具有良好的润滑作用，使制品表面更光滑。在天然橡胶、合成橡胶中的生产工艺中，还可作为内脱模剂。优点是不挥发，不生产灰变，脱模后模具保持洁净。而且模压制品表面也由于它的加入而更加平滑洁净。

2．硫化活性剂，,起到调节生胶和填充剂(特别是白色)结合性能的作用，另有降低门尼，提高硫化速率的作用，特别对噻唑类促进剂有较好的活化作用，可以提高硫化速度和交联程度。尤其是EPDM白CB补强的挤出微波连续硫化的配方中。与金属粘合的制品最好不用PEG

3．酸性填料的活性剂，特别是对白炭黑，可以作为白炭黑的处理剂，以活化硫化体系。湿润白炭黑等酸性填料表面。一个反应是中和，一个类似于覆盖。因为酸性填料会吸附，请注意，是吸附促进剂。使用量和酸性填料的酸性表面积用量等等成正比。我们基本上可以理解为酸性表面已经被中和。当然另外的硫化反应也会出现酸性什么的，比如HS等。那些就交给氧化锌去搞定了

4．活化分散剂，在使用各种填料和色料的胶料中作为活化分散剂时，能减少或消除填料对硫化的影响，使各种助剂分散均匀并延长焦烧时间，提高橡胶制品的物理机械性能。在各类彩色橡胶制品中，可以使制品色泽鲜艳。由于本身的极性特征，还可以增强对非极性橡胶（如EPDM）对微波的吸收。