橡膠制品（rubber product）指以天然及合成橡膠為原料生產各種橡膠制品的活動，還包括利用廢橡膠再生產的橡膠制品，因具有高彈性、耐磨性、絕緣性、質輕和加工方便等優點，被廣泛用于交通、機械、電子、國防和國民經濟的其它領域。

天然橡膠

據統計，目前合成橡膠的產量已大大超過天然橡膠，而隨著社會進步和科學技術的發展，人們對橡膠各項性能指標的要求也越來越高。在已有材料基礎上，經過適當處理來提升橡膠的各項性能指標是較為合理的方法之一。比如說，橡膠分子間作用力小、自由體積大、自結晶能力差，它的強度和模量都很低，而且耐磨性能不好，因此往往要進行“補強”才可以投入應用。補強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，還能達到降低成本的目的。因此，尋找高效、經濟、簡便的補強材料和補強方式歷來是橡膠領域研究的重點和熱點之一。

目前，橡膠領域應用最多的補強劑是炭黑和白炭黑。炭黑是相對傳統的一類，補強效果優秀，用量也大，應用已有近150年的歷史，但由于炭黑無法提供某些特殊性能以及污染環境等，所以炭黑的替代品——白炭黑，也就是納米二氧化硅越來越受到重視。

白炭黑的優勢與制備

白炭黑即非晶二氧化硅，又稱水合二氧化硅，分子結構為 SiO₂·nH2O，是一種白色、無毒、無定型粉末，具有多孔性、質輕、化學穩定性好、耐高溫、不燃燒和絕緣性好等優異性能。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（以硅酸鹽和無機酸為原料）、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 50~400 m²/g，雜質少；沉淀白炭黑粒徑相對較大，約為20~40nm，雜質較多。

不同制備方法的結構模型

不過，納米二氧化硅表面能高，與橡膠基體相容性差，在混煉過程中很難均勻分散于橡膠基體中，從而導致粉體聚集嚴重，影響了其對橡膠的補強性能。因此需要選用適當方法對白炭黑進行表面改性，以改善其在橡膠基體中的分散及與橡膠基體的相容性。比如說通過硅烷偶聯劑使表面含有可反應硅羥基的納米二氧化硅與橡膠分子鏈間形成適當的化學“橋連”，就能降低橡膠材料的滯后損失、降低輪胎滾動阻力并提高抗濕滑性能。

白炭黑在橡膠中的應用

1.硅橡膠與醫用橡膠制品

與普通有機橡膠相比，硅橡膠在耐熱性、化學穩定性、絕緣性和耐磨性等方面都有優勢，但因為硅橡膠分子鏈柔順性好，分子鏈間相互作用力弱，所以硅橡膠本身強度很低，需要添加補強劑才能使用。何穎等研究了納米二氧化硅的結構以及在硅橡膠中的分散對硅橡膠性能的影響，研究表明納米二氧化硅對硅橡膠有較好的補強作用。當添加量在一定范圍時，能明顯提高硅橡膠的拉伸強度和撕裂強度，硬度隨二氧化硅用量的增加呈線性增加。

醫用導管

硅橡膠在醫療衛生部門有著廣泛的應用，其制品涉及醫學的各部門，同時滅菌橡膠醫用手套和一次性使用橡膠檢查手套、醫用膠管和醫用硅橡膠導管、醫用瓶塞和人造硅橡膠器官等也屬于醫用橡膠制品。作為醫用橡膠制品，必須滿足無毒、化學惰性、不引起過敏、不能致病、不變形、易加工和老化性能好等要求，硅橡膠能夠基本滿足這些要求。1994年，孫明亭和唐明揚報道了成都硅中心生產的GY-131醫用級硅橡膠，用氣相法二氧化硅作為補強劑，這種硅橡膠具有較好的物理機械性能，能用于醫藥領域.

2.輪胎橡膠

“綠色輪胎”這一概念最早是法國米其林公司在二十世紀九十年代初提出來的。隨著人們環保意識的不斷增強以及可持續發展的貫徹落實，考慮到環境保護和大氣污染治理對輪胎節能減排的重大需求，發展綠色輪胎已不可逆轉。與傳統輪胎相比，綠色輪胎具有滾動阻力小、高抗濕滑性、高耐磨性、耗油低和廢氣排放少等特，凸顯了綠色、環保、節能等優點，能降低對環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阻力，低耗油量，因而有逐漸取代炭黑填充轎車和卡車輪胎的趨勢?，F在，綠色輪胎不僅是指省油、安全、滾動阻力小的輪胎，同時也要滿足原料和生產過程的綠色化。

3.生活用品

納米二氧化硅具有良好的補強性能，能改善橡膠的物理機械性能，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

在這些產品的生產過程中，耐磨性及耐疲勞性的提高是關鍵，因此需要添加白炭黑以滿足使用要求。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業之一，白炭黑作為補強填料，能增強鞋底的耐磨性、拉伸強度和、撕裂強度以及硬度，因此廣泛用于淺色、彩色半透明和透明鞋底的制作，與SBR、BR等配合使用能滿足其高性能要求。

資料來源：

納米二氧化硅的制備及其在橡膠中的應用研究進展，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、白炭黑應用于天然橡膠的性能研究，付文。

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