现今,橡胶加工业面临着越来越大的经济压力,同时也面临着越来越高的产品质量要求,因此,橡胶制品生产中需要不断开拓新的潜能来满足这些要求。炭黑和白炭黑作为橡胶制品至关重要的补强剂和填充剂,可以提高橡胶制品的耐磨性和物理机械性能。炭黑、白炭黑分散的均匀性直接关系到后期橡胶制品的各项性能和使用寿命,所以炭黑、白炭黑分散的均匀性至关重要。本文完成的主要工作如下:1.本文针对所研究的课题,查阅了大量相关方面的文献,总结了国内外的研究现状。分别对炭黑/白炭黑分散均匀性对混炼胶流变性能、动态力学性能,橡胶制品的物理机械性能的影响,以及炭黑对于橡胶的补强作用机理进行了分析。2.本文从炭黑/白炭黑分散的机理入手,分析了密炼机炼胶的转速和混炼时间对炭黑/白炭黑分散机理的影响、炭黑/白炭黑形态和表面性能对炭黑/白炭黑分散机理的影响、转子结构对炭黑/白炭黑分散机理的影响、转子转向对炭黑/白炭黑分散机理的影响。3.本文制定了系统方案。通过实验分别研究了转子转速及混炼时间、炭黑形态和表面性能、转子转速及混炼时间、裂解炭黑/排胶温度、湿法混炼等不同参数和工艺条件对全钢子午胎胎面胶炭黑分散和半钢子午胎胎面胶白炭黑分散的影响。同时还研究了不同工艺条件下对混炼胶分散度、流变性能、动态力学性能、物理机械性能的影响,并通过三种实验仪器对分散度进行了综合评定。通过门尼粘度、物理机械性能、动态力学性能的测试,建立了炭黑/白炭黑分散度与它们之间的内在关系,这为炭黑/白炭黑分散度间接表征提供了一种方法。通过实验研究得出以下结论:(1)最佳的转速和混炼时间为60r/6min,随着混炼时间和转速的增加炭黑/白炭黑分散变好,粗糙度值变小,但分散度会达到一个最优值,继续增加转速和混炼时间造成胶料过炼。随着炭黑/白炭黑分散度的提高,胶料的门尼粘度减低,交联密度、硬度、拉伸强度、撕裂强度升高,佩恩效应减弱,抗湿滑能力和滚动阻力呈增加趋势。(2)炭黑粒径越大,宏观分散越差,粗糙度越大,微观分散变好。炭黑粒径为N115时橡胶制品的分散相对来说最均匀、物理机械性能最好,随着粒径增大炭黑宏观分散度提高,微观分散变差,门尼粘度、交联密度、硬度、拉伸强度、撕裂强度、佩恩效应升高,抗湿滑能力、滚动阻力降低。使用HD115MP白炭黑时橡胶制品的分散相对来说最均匀、物理机械性能最好,随着白炭黑比表面积的增大,分散度变差,表面粗糙度值增大;随着炭黑分散度的减小门尼粘度增大,交联密度、硬度、拉伸强度、撕裂强度减小,佩恩效应变强,胶料的抗湿滑能力降低,滚动阻力变大。(3)啮合型转子制得胶料的分散度优于剪切型转子,门尼粘度、硬度、拉伸强度、撕裂强度也明显优于剪切型转子,为后续转子的应用提供了依据。(4)全钢子午胎配方中异向转子制得胶料的分散度优于剪切型转子,门尼粘度、硬度、拉伸强度、撕裂强度也优于异向转子;半钢子午胎配方中同向转子制得的胶料分散度优于异向转子,门尼粘度、硬度、拉伸强度、撕裂强度也优于异向转子。(5)用裂解炭黑制得的胶料的各项性能明显低于N330,高温燃油法裂解炭黑的分散要优于天然气法裂解炭黑,粗糙度值也要小,相对于拉伸强度、撕裂强度也优于天然气法裂解炭黑。(6)用湿法进行混炼的胶料分散明显优于普通干法,粗糙度值也较小,门尼粘度低,流动性好,硬度、拉伸强度、撕裂强度也优于普通干法制得的胶料。佩恩效应相比于干法的要弱。(7)随着排胶温度升高,分散变好,粗糙度值变小,表面更光滑,随着分散度的升高,门尼粘度降低,交联密度、硬度、拉伸强度、撕裂强度升高,佩恩效应降低,抗湿滑能力升高,滚动阻力变小。