白炭黑补强剂（又称二氧化硅补强剂）的核心成分是纳米至亚微米级的无定形二氧化硅（SiO₂），但实际应用的补强剂产品通常包含多种改性剂或载体以优化性能。
其成分分析如下：
一、核心成分：白炭黑（无定形二氧化硅）
化学组成
主要成分：二氧化硅（SiO₂），含量通常 ]85。
杂质：少量水分、微量金属氧化物（如Na₂O、Al₂O₃）、盐（沉淀法工艺残留）等。
物理特性（关键补强因素）
硅羟基（-SiOH）：表面存在孤立羟基、连位羟基等，影响亲水性、与聚合物相互作用及偶联剂改性效果。
表面酸碱性：通常呈弱酸性（pH 4~7）。
原生粒子形成链状或簇状聚集体，影响分散性和吸油值（如DBP吸油值）。
原生粒径：5~100 nm（气相法更细，沉淀法略粗）。
比表面积：80~380 m2/g（超高比表面积补强性更强，但加工难度增大）。
粒径与比表面积：
聚集态结构：
表面化学：
二、辅助成分（针对改性或预分散产品）
为改善分散性、相容性及加工性能，白炭黑补强剂常添加以下成分：
硅烷偶联剂（关键改性剂）
双-[3-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物（TESPT，如Si-69）：用于轮胎胶料（改善抗湿滑性、降低滚动阻力）。
辛基三乙氧基硅烷：改善加工性和分散性。
氨基硅烷：增强与极性聚合物（如EPDM）的相容性。
通过化学反应（如：≡Si-OH + R'-Si(OR)₃ → ≡Si-O-Si-R'）接枝疏水基团，降低表面极性。
增强与橡胶（尤其非极性橡胶如SBR、BR）的界面结合，提升补强效率。
作用：
常用类型：
分散剂与表面活性剂
作用：减少粒子团聚，促进混炼分散。
类型：聚乙二醇（PEG）、脂肪酸酯、季铵盐等。
载体树脂/橡胶（预分散母粒）
将白炭黑预分散于EPDM、SBR、EVA等载体中（母粒含SiO₂约50~70），简化加工流程。
加工助剂
增塑剂：环烷油、石蜡油（改善混炼流动性）。
润滑剂：硬脂酸锌、聚乙烯蜡（防粘辊、促脱模）。
稳定剂
抗氧剂（如BHT）防止储存或加工中氧化降解。
三、成分分析常用方法
检测目标 分析方法 关键信息
二氧化硅含量 热重分析（TGA）：900℃空气氛围灼烧残留物为SiO₂ 定量核心成分含量
表面羟基密度 滴定法、TGA（200℃失重）、红外光谱（FTIR，3750 cm⁻1处-OH峰） 评估表面活性及改性潜力
硅烷偶联剂接枝率 FTIR（观察-Si-C-键特征峰）、TGA（200~600℃失重对应偶联剂分解） 验证改性效果
粒径与分散性 激光粒度仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM） 观察聚集体形态及分散状态
比表面积与孔隙 氮吸附法（BET）：测定比表面积；DBP吸油值：评估结构度 关键补强性能指标
表面疏水性 水接触角测试、甲醇润湿性测试 评估偶联剂改性效果
元素组成 X射线荧光光谱（XRF）：主量元素；X射线光电子能谱（XPS）：表面元素化学状态 分析杂质及表面化学环境
有机添加剂 溶剂抽提（/乙醇）+ 气相色谱/质谱（GC-MS） 定性定量分散剂、增塑剂等
四、白炭黑补强剂 vs. 炭黑的差异
特性 白炭黑（二氧化硅） 炭黑
化学本质 极性（亲水性） 非极性（疏水性）
补强机制 物理填充+化学结合（依赖硅烷偶联剂） 物理吸附+网络结构
绿色轮胎优势 降低滚动阻力、提升湿抓地力（“魔三角”平衡） 耐磨性好，但滚阻较高
加工挑战 难分散、高吸湿、混炼生热大 分散性较好，工艺成熟
总结
核心：高纯度无定形二氧化硅（粒径、比表面积、表面羟基是性能关键）。
改性关键：硅烷偶联剂（如Si-69）是提升与非极性橡胶相容性的核心。
工业形态：直接使用粉体或预分散母粒（含载体树脂+助剂）。
分析重点：TGA（SiO₂含量）、BET/DBP（结构特性）、FTIR/XPS（表面化学）、SEM（分散性）。
咨询：中科13540018360（不通可加微）.