21世纪以来，由于科学技术的进步，橡胶的性能不断得到开发和应用。目前，橡胶制品已经存在于人们生活的方方面面，支撑着人们的衣食住行。橡胶的作用如此之大，除了其他材料不可比拟的优点外，填料还能赋予橡胶更有价值的性能，使其应用更加广泛。
橡胶的补强是什么？是填充橡胶行业的主要原料之一，属于粉体材料。填料的量相当大，几乎等于橡胶本身的量。在橡胶加工中，填料分为补强剂和填充剂。
橡胶补强是指在橡胶中加入某种物质，可以提高硫化橡胶的耐磨性、撕裂强度、拉伸强度、模量和抗溶胀性的行为。任何具有这种功能的物质都叫做增强剂。
常用补强剂:炭黑、白炭黑、短纤维、无机纳米材料等。
橡胶用炭黑
它是橡胶工业中最重要的增强填料。毫不夸张地说，没有炭黑工业就没有蓬勃发展的橡胶工业。
炭黑根据在橡胶中的作用分为硬炭黑和软炭黑。
硬炭黑:粒径在40nm以下，补强性能高的炭黑，如超耐磨、超耐磨、高耐磨炭黑。
软炭黑:粒径在40nm以上的低补强炭黑，如半补强炭黑和热裂解炭黑。
橡胶炭黑一般按照ASIM-1765-81标准分类命名。命名系统由四部分组成。第一个英文字母代表硫化速度，N代表正常硫化速度，S代表慢速硫化速度。后面是三个数字，第一个代表炭黑的平均粒径范围，分为0~9个等级。第二和第三个数字由负责炭黑和术语的ASTM委员会D24.41指定。它们反映了不同的结构程度，即炭黑的近似高低结构，在一定程度上是任意的。相对来说，数字越大，结构越高。
ASIM炭黑的分类和命名
炭黑补强机理近半个世纪以来，人们对炭黑的补强机理进行了广泛的探讨，提出了许多补强理论。
体积效应
弱键和强键理论
Bueche的炭黑粒子理论和橡胶链的有限伸长
壳模型理论
橡胶大分子链的滑动理论
前四种机制虽然能说明一些问题，但都有局限性。随着时间的进步，专家们不断深化和完善机理，橡胶大分子滑动理论的炭黑补强机理是一个比较完善的理论。
橡胶大分子链的滑动理论
这是一个相对较新的和全面的炭黑补强理论。该理论的核心是橡胶大分子可以在炭黑表面滑动，解释了补强现象。炭黑粒子的表面活性是不均匀的，有几个活性点和一系列能量不同的吸附点。吸附在炭黑表面的橡胶链可以有不同的结合能，大部分是弱范德华力吸附，少数是强化学吸附。被吸附的橡胶段会在压力下滑动和伸长。
大分子滑动理论概念图
(1)表示胶料的原始状态，不同长度的橡胶分子链吸附在炭黑离子表面。(2)表示橡胶被拉长时状态。最短的链没有断裂，而是沿着炭黑表面滑动。原始状态下吸附的长度用点标出，所以可以看出滑动的长度。此时应力由大部分直链承担，起到应力均匀的作用。消除应力集中是加固的首要因素。(3)伸长率增大时，链条再次滑动，使橡胶链条高度取向，承受大应力，模量高，这是补强的第二个重要因素。由于滑动摩擦，橡胶材料具有滞后损失。损耗会消除一部分外力功，转化为热量，使橡胶不被损坏，这是补强的重要因素。(4)是胶料收缩后的状态，表明再伸长时的应力软化效应。胶料回缩后炭黑颗粒间的橡胶链长度几乎相同，重新伸长后无需再次滑动，所需应力降低。
炭黑补强橡胶的性能
补强橡胶的目的是提高橡胶的拉伸性能、抗撕裂性能、恒拉伸应力和耐磨性，使橡胶制品更有弹性和耐久性。补强橡胶的效果主要受炭黑的粒径、结构度和用量的调节。
(1)拉伸性能
炭黑粒径小，表面活性高，结构好，抗拉强度高；随着炭黑含量的增加，拉伸强度先增大后减小。
(2)撕裂强度
发黑粒径小，撕裂强度高；粒径相同时，结晶橡胶和低结构炭黑的撕裂强度高；对于无定形橡胶，结构高的炭黑撕裂强度高；随着炭黑含量的增加，撕裂强度先增大后减小。
(3)恒定的伸长应力和硬度
炭黑粒径小，结构高，表面活性高，用量大，胶料的拉伸应力和硬度高，其中结构的影响最大。对炭黑橡胶拉伸应力和硬度的影响远大于橡胶种类和硫化体系。
(4)耐磨性
炭黑粒径小，表面活性高，分散性好，胶料耐磨性好。
(5)弹性
胶料粒径小、结构高、表面活性高、用量大、弹性差。其中，炭黑的用量影响最大。
因此，根据不同的橡胶制品选择合适的炭黑类型补强橡胶是非常重要的。结合ASIM对炭黑的分类，你知道应该选择哪种炭黑吗？
