橡膠制品（rubber product）指以天然及合成橡膠為原料生產(chǎn)各種橡膠制品的活動(dòng)，還包括利用廢橡膠再生產(chǎn)的橡膠制品，因具有高彈性、耐磨性、絕緣性、質(zhì)輕和加工方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于交通、機(jī)械、電子、國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的其它領(lǐng)域。

天然橡膠

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前合成橡膠的產(chǎn)量已大大超過(guò)天然橡膠，而隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)橡膠各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求也越來(lái)越高。在已有材料基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理來(lái)提升橡膠的各項(xiàng)性能指標(biāo)是較為合理的方法之一。比如說(shuō)，橡膠分子間作用力小、自由體積大、自結(jié)晶能力差，它的強(qiáng)度和模量都很低，而且耐磨性能不好，因此往往要進(jìn)行“補(bǔ)強(qiáng)”才可以投入應(yīng)用。補(bǔ)強(qiáng)劑的加入不僅可在一定程度改善橡膠的加工性能和使用性能，還能達(dá)到降低成本的目的。因此，尋找高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的補(bǔ)強(qiáng)材料和補(bǔ)強(qiáng)方式歷來(lái)是橡膠領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。

目前，橡膠領(lǐng)域應(yīng)用最多的補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑和白炭黑。炭黑是相對(duì)傳統(tǒng)的一類(lèi)，補(bǔ)強(qiáng)效果優(yōu)秀，用量也大，應(yīng)用已有近150年的歷史，但由于炭黑無(wú)法提供某些特殊性能以及污染環(huán)境等，所以炭黑的替代品——白炭黑，也就是納米二氧化硅越來(lái)越受到重視。

白炭黑的優(yōu)勢(shì)與制備

白炭黑即非晶二氧化硅，又稱(chēng)水合二氧化硅，分子結(jié)構(gòu)為 SiO₂·nH2O，是一種白色、無(wú)毒、無(wú)定型粉末，具有多孔性、質(zhì)輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、不燃燒和絕緣性好等優(yōu)異性能。白炭黑的主要制備方法有氣相沉積法（以四氯化硅為原料）、沉淀法（以硅酸鹽和無(wú)機(jī)酸為原料）、微乳液法和溶膠-凝膠法（以硅酸鈉等為原料）等。其中氣相白炭黑粒徑極小，約為15~25nm，比表面積高達(dá) 50~400 m²/g，雜質(zhì)少；沉淀白炭黑粒徑相對(duì)較大，約為20~40nm，雜質(zhì)較多。

不同制備方法的結(jié)構(gòu)模型

不過(guò)，納米二氧化硅表面能高，與橡膠基體相容性差，在混煉過(guò)程中很難均勻分散于橡膠基體中，從而導(dǎo)致粉體聚集嚴(yán)重，影響了其對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能。因此需要選用適當(dāng)方法對(duì)白炭黑進(jìn)行表面改性，以改善其在橡膠基體中的分散及與橡膠基體的相容性。比如說(shuō)通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑使表面含有可反應(yīng)硅羥基的納米二氧化硅與橡膠分子鏈間形成適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)“橋連”，就能降低橡膠材料的滯后損失、降低輪胎滾動(dòng)阻力并提高抗?jié)窕阅堋?/span>

白炭黑在橡膠中的應(yīng)用

1.硅橡膠與醫(yī)用橡膠制品

與普通有機(jī)橡膠相比，硅橡膠在耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性和耐磨性等方面都有優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)楣柘鹉z分子鏈柔順性好，分子鏈間相互作用力弱，所以硅橡膠本身強(qiáng)度很低，需要添加補(bǔ)強(qiáng)劑才能使用。何穎等研究了納米二氧化硅的結(jié)構(gòu)以及在硅橡膠中的分散對(duì)硅橡膠性能的影響，研究表明納米二氧化硅對(duì)硅橡膠有較好的補(bǔ)強(qiáng)作用。當(dāng)添加量在一定范圍時(shí)，能明顯提高硅橡膠的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，硬度隨二氧化硅用量的增加呈線性增加。

醫(yī)用導(dǎo)管

硅橡膠在醫(yī)療衛(wèi)生部門(mén)有著廣泛的應(yīng)用，其制品涉及醫(yī)學(xué)的各部門(mén)，同時(shí)滅菌橡膠醫(yī)用手套和一次性使用橡膠檢查手套、醫(yī)用膠管和醫(yī)用硅橡膠導(dǎo)管、醫(yī)用瓶塞和人造硅橡膠器官等也屬于醫(yī)用橡膠制品。作為醫(yī)用橡膠制品，必須滿(mǎn)足無(wú)毒、化學(xué)惰性、不引起過(guò)敏、不能致病、不變形、易加工和老化性能好等要求，硅橡膠能夠基本滿(mǎn)足這些要求。1994年，孫明亭和唐明揚(yáng)報(bào)道了成都硅中心生產(chǎn)的GY-131醫(yī)用級(jí)硅橡膠，用氣相法二氧化硅作為補(bǔ)強(qiáng)劑，這種硅橡膠具有較好的物理機(jī)械性能，能用于醫(yī)藥領(lǐng)域.

2.輪胎橡膠

“綠色輪胎”這一概念最早是法國(guó)米其林公司在二十世紀(jì)九十年代初提出來(lái)的。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及可持續(xù)發(fā)展的貫徹落實(shí)，考慮到環(huán)境保護(hù)和大氣污染治理對(duì)輪胎節(jié)能減排的重大需求，發(fā)展綠色輪胎已不可逆轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)輪胎相比，綠色輪胎具有滾動(dòng)阻力小、高抗?jié)窕浴⒏吣湍バ浴⒑挠偷秃蛷U氣排放少等特，凸顯了綠色、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，能降低對(duì)環(huán)境的不利影響以及燃料的消耗。

輪胎

與炭黑相比，納米二氧化硅填充綠色輪胎具有低滾動(dòng)阻力，低耗油量，因而有逐漸取代炭黑填充轎車(chē)和卡車(chē)輪胎的趨勢(shì)。現(xiàn)在，綠色輪胎不僅是指省油、安全、滾動(dòng)阻力小的輪胎，同時(shí)也要滿(mǎn)足原料和生產(chǎn)過(guò)程的綠色化。

3.生活用品

納米二氧化硅具有良好的補(bǔ)強(qiáng)性能，能改善橡膠的物理機(jī)械性能，廣泛用于家用電器以及文體教育中的橡膠制品，包括家用電器橡膠件、膠管膠帶、膠鞋、球具、游泳腳蹼、清新膠等等。

透明鞋底

在這些產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，耐磨性及耐疲勞性的提高是關(guān)鍵，因此需要添加白炭黑以滿(mǎn)足使用要求。而在膠鞋中，尤其是鞋底中，白炭黑能100%替代炭黑，所以膠鞋是白炭黑消耗量較大的產(chǎn)業(yè)之一，白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)填料，能增強(qiáng)鞋底的耐磨性、拉伸強(qiáng)度和、撕裂強(qiáng)度以及硬度，因此廣泛用于淺色、彩色半透明和透明鞋底的制作，與SBR、BR等配合使用能滿(mǎn)足其高性能要求。

資料來(lái)源：

納米二氧化硅的制備及其在橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展，毛義梅，田慶豐，王延鵬，徐元清，房曉敏，李小紅，丁濤。

接枝改性炭黑、白炭黑應(yīng)用于天然橡膠的性能研究，付文。

粉體圈 NANA整理