再生胶，由废旧橡胶制品加工而成，具有种类多、价格低、流动性好、可塑性高等特点，广泛应用于各行各业的橡胶制品生产中。然而，再生胶的机械强度往往低于原胶，这一“硬伤”限制了其应用范围。炭黑作为橡胶制品中常用的补强剂，能够显著提高橡胶制品的机械强度，从而弥补再生胶的不足。然而，炭黑的用量并非越多越好，确定最佳炭黑用量是提高再生胶性能的关键。
一、炭黑种类与再生胶性能的关系
不同种类的橡胶对炭黑的需求量不同。例如，天然橡胶对炭黑的需求量较少，而丁腈橡胶对炭黑的需求量较大。同样，不同产品对炭黑的需求量也不同，轮胎对炭黑的需求量较大，而管道对炭黑的需求量较少。此外，不同种类的炭黑对橡胶的性能影响也不同。硫化炭黑可以提高橡胶的强度和硬度，而活性炭黑则可以提高橡胶的耐热性和耐寒性。
在选择炭黑种类时，需要根据胶料的实际需求来选择，以改善产品加工工艺性能。例如，当天然胶/再生胶并用胶要求耐磨时，建议使用高耐磨炭黑或中超耐磨炭黑;当要求抗撕裂时，建议使用改性炉黑或槽法炭黑;当对强力要求不高，但弹性和加工性能好时，可以使用快压出炉黑、通用炉黑、半补强炉黑等。
此外，炭黑的粒径、结构、表面活性和pH值也会影响再生胶的性能。粒径小、比表面积大的炭黑，填充胶料强度高(拉伸强度、撕裂强度、耐磨性)，但增硬效果大，弹性、加工工艺性差，流动性不好。结构性高的炭黑(吸油值大)，胶料硬度、定伸应力高。炭黑的pH值还会影响天然胶/再生胶并用胶的硫化速率，需要根据炭黑的酸碱性调整硫化体系的品种和用量。
二、最佳炭黑用量的确定方法
确定最佳炭黑用量是提高再生胶性能的关键。以下是几种常用的确定最佳炭黑用量的方法：
试验方法：通过逐步增加炭黑的用量，测试橡胶的性能变化，确定最佳炭黑用量。这种方法比较直观，但需要耗费较多的时间和成本。
经验公式法：根据橡胶种类、产品用途、炭黑种类等因素，估算最佳炭黑用量。这种方法比较简单，但精度较低。
计算机模拟法：通过计算机模拟炭黑在橡胶中的分散和吸附情况，预测最佳炭黑用量。这种方法比较准确，但需要较高的计算机技术和软件支持。
在实际生产中，随着炭黑用量的增大，胶料的拉伸强度和抗撕裂强度都呈现出先增大后减小的趋势。因此，需要找到一个平衡点，即最佳炭黑用量，使得胶料的性能达到最优。
三、最佳炭黑用量对再生胶性能的影响
拉伸强度和抗撕裂强度：在乳胶再生胶减震器中，当炭黑用量为40份左右时，拉伸强度最大;当炭黑用量为60份左右时，撕裂强度最大。然而，当炭黑用量继续增加时，拉伸强度和撕裂强度都会下降。这是因为炭黑粒子间紧密接触，无法在胶料中均匀分散，导致“稀释效应”。
动刚度：动刚度是衡量减震器动态性能的主要参数。随着炭黑用量的增大，乳胶再生胶减震器的动刚度增大。在一定范围内，动刚度增大有利于振动能量衰减，增强减震效果。但动刚度过大时，减震器变形很小，储能无法消耗，减震效果变差。
损耗系数：损耗系数是衡量减震器对振动能量损耗能力的参数。随着炭黑用量的增大，橡胶减震器的损耗系数不断减小。这意味着再生胶减震器对振动能量的损耗能力随炭黑用量增大而下降，减震能力变差。
回弹性：炭黑粒径越大，回弹性越高;粒径越小，耐疲劳性能越差。因此，在选择炭黑时，需要权衡回弹性与耐疲劳性能的关系。
物理机械性能：用作填充的大粒子软质炭黑用量过多会直接影响再生胶制品的物理机械性能。例如，半补强炭黑用量过多会导致胶料回弹性降低，再生胶制品压缩变形增加。在hb再生胶密封制品中，这类炭黑用量过多会严重影响密封制品的密封效果和使用寿命。
四、提高再生胶性能的其他方法
除了确定最佳炭黑用量外，还有其他方法可以提高再生胶的性能：
优化回收工艺：通过优化回收工艺，提高回收橡胶的质量和纯度，减少杂质和污染物的含量，从而提高再生胶的性能。
添加填料：可以添加一些填料，如硅灰石、滑石粉等，增加再生胶的硬度和强度，降低成本。但需要注意填料的种类、用量以及与炭黑的相互作用。
使用新型补强剂：随着科技的发展，一些新型补强剂如纳米材料、石墨烯等也被应用于橡胶制品中。这些新型补强剂具有更高的补强效果，可以进一步提高再生胶的性能。
五、结论
最佳炭黑用量的确定对于提高再生胶性能至关重要。在实际生产中，需要根据橡胶种类、产品用途、炭黑种类等因素综合考虑，选择合适的确定方法。同时，还需要注意炭黑的粒径、结构、表面活性和pH值对再生胶性能的影响。此外，还可以通过优化回收工艺、添加填料、使用新型补强剂等方法进一步提高再生胶的性能。通过这些措施的实施，可以有效提高再生胶的性能，降低生产成本，促进环保和可持续发展。
