白炭黑補強劑（又稱二氧化硅補強劑）的核心成分是納米至亞微米級的無定形二氧化硅（SiO?），但實際應用的補強劑產品通常包含多種改性劑或載體以優化性能。其成分分析如下：

一、核心成分：白炭黑（無定形二氧化硅）

1. 化學組成

• 主要成分：二氧化硅（SiO?），含量通常 >85%。

• 雜質：少量水分、微量金屬氧化物（如Na?O、Al?O?）、鹽（沉淀法工藝殘留）等。

2. 物理特性（關鍵補強因素）

• 硅羥基（-SiOH）：表面存在孤立羥基、連位羥基等，影響親水性、與聚合物相互作用及偶聯劑改性效果。

• 表面酸堿性：通常呈弱酸性（pH 4~7）。

• 原生粒子形成鏈狀或簇狀聚集體，影響分散性和吸油值（如DBP吸油值）。

• 原生粒徑：5~100 nm（氣相法更細，沉淀法略粗）。

• 比表面積：80~380 m?/g（超高比表面積補強性更強，但加工難度增大）。

• 粒徑與比表面積：

• 聚集態結構：

• 表面化學：

二、輔助成分（針對改性或預分散產品）

為改善分散性、相容性及加工性能，白炭黑補強劑常添加以下成分：

1. 硅烷偶聯劑（關鍵改性劑）

• 雙-[3-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物（TESPT，如Si-69）：用于輪胎膠料（改善抗濕滑性、降低滾動阻力）。

• 辛基三乙氧基硅烷：改善加工性和分散性。

• 氨基硅烷：增強與極性聚合物（如EPDM）的相容性。

• 通過化學反應（如：≡Si-OH + R'-Si(OR)? → ≡Si-O-Si-R'）接枝疏水基團，降低表面極性。

• 增強與橡膠（尤其非極性橡膠如SBR、BR）的界面結合，提升效率。

• 作用：

• 常用類型：

2. 分散劑與表面活性劑

• 作用：減少粒子團聚，促進混煉分散。

• 類型：聚乙二醇（PEG）、脂肪酸酯、季銨鹽等。

3. 載體樹脂/橡膠（預分散母粒）

• 將白炭黑預分散于EPDM、SBR、EVA等載體中（母粒含SiO?約50~70%），簡化加工流程。

4. 加工助劑

• 增塑劑：環烷油、石蠟油（改善混煉流動性）。

• 潤滑劑：硬脂酸鋅、聚乙烯蠟（防粘輥、促脫模）。

5. 穩定劑

• 抗氧劑（如BHT）防止儲存或加工中氧化降解。

三、成分分析常用方法

四、白炭黑補強劑 vs. 炭黑的差異

總結

• 核心：高純度無定形二氧化硅（粒徑、比表面積、表面羥基是性能關鍵）。

• 改性關鍵：硅烷偶聯劑（如Si-69）是提升與非極性橡膠相容性的核心。

• 工業形態：直接使用粉體或預分散母粒（含載體樹脂+助劑）。

• 分析重點：TGA（SiO?含量）、BET/DBP（結構特性）、FTIR/XPS（表面化學）、SEM（分散性）。