裂解炭黑填料用于橡胶制品在生产成本、能源资源消耗、环境保护等方面与补强炭黑、白炭黑等传统的增强填料相比具有很大的优势,因而一直引起人们的兴趣。本文以废轮胎裂解炭黑为原料,通过超细粉碎和表面改性等物理化学处理,制备出天然橡胶增强填料,目前尚未见到其他报道。裂解炭黑增强填料制备的关键是裂解炭黑与天然橡胶基体相互作用。本文采用物理化学方法,研究裂解炭黑粉体的超细粉碎和化学改性及其与天然橡胶的相互作用,获得较好的结果。一、理论上,研究了裂解炭黑杂质的化学组成和结构;超细粉碎和表面改性等制备条件;裂解炭黑的粉体性质和表面性质;与天然橡胶的相互作用和对天然橡胶的增强效果之间的系统关系,发现、论证了有关规律。通过对裂解炭黑的组成、结构、粉体性能、表面性能和增强性能的研究(包括IR、SEM、LSLS等),发现和解释了裂解炭黑对天然橡胶具有较好的增强性能。表面改性可有效地改善填料的表面性能。对裂解炭黑和改性剂的结构、改性过程和条件、结合橡胶、复合材料的界面电镜观测及增强效果等研究表明:裂解炭黑表面改性效果取决于(1)裂解炭黑的结构和表面基团;(2)改性剂的基团;(3)改性剂的浓度(4)改性方法。以硬脂酸作为改性剂,通过吸油值、红外光谱等试验论证了表面化学改性机理。在一定温度下,改性剂的羧基与裂解炭黑表面上的羟基相互作用,脱水键合,改性剂上尚未反应的亲油基团覆盖在裂解炭黑的表面使裂解炭黑的亲水性削弱,亲油性加强,表面能下降,易于在橡胶基体中分散并与基体反应,从而产生较好的效果。对结合橡胶和增强作用的研究表明,在混炼胶中,天然橡胶与裂解炭黑的作用形式有两种。没有联结在裂解炭黑表面的非结合橡胶和仅靠物理吸附联结在裂解炭黑表面的天然橡胶将溶解于有机溶剂。 将深加工处理后的裂解炭黑应用于夹布胶管、工业橡胶板、防水卷材中,结果表明,裂解炭黑完全可以取代或部分取代通用炭黑而使其物理机械性能变化不大,达到了降低成本的目。二、在研究方法上,对裂解炭黑粉体制备、粉体性能和表面性能表征、裂解炭黑/天然橡胶复合材料制备、粉体与天然橡胶相互作用及其表征方面,形成了一套系统的研究方法。。三、在上述研究基础上,通过超细粉碎、表面化学改性等系统工艺条件(进料速度、压力、改性剂浓度等)研究,制备出性能优良的超细改性裂解炭黑粉体。<WP=5>该粉体的增强指标已经达到天然气半补强炭黑的水平,因而可部分取代通用炭黑作为增强填料。这一结果目前在国内未见报道。拓展了裂解炭黑的应用领域,提高了裂解炭黑的应用层次。