2024年5月8日发(作者：性飞语)
非石油基新型橡胶增容补强剂—CF炭黑
曲建林
1
庄文俊
2
徐世传
3
程升福
4
1.西安科技大学化学与化工学院，西安 710054；2.双钱集团股份有限公司上海轮胎研究所，上海 200245；
3.杭州中策橡胶有限公司，杭州311607；4.重庆长安汽车软管有限公司，重庆 400039
摘 要 本文通过对非石油基新型橡胶增容补强剂—CF炭黑的基本性能进行分析，并
结合CF炭黑产品在轮胎气密层配方中部分替代传统炭黑，在全钢载重子午胎过渡层胶中简
单增用或部分替代传统炭黑，在EPDM编织胶管中变量替代传统炭黑的应用效果进行了研
究。研究结果表明，CF炭黑在保持配方胶料物理性能基本一致的前提下，使用CF炭黑能提
高橡胶产品的某些物理性能，有效降低企业的生产成本。
关键词 CF炭黑；碳系列；硅系列；气密性；补强；含胶率
1912年S.C.莫特发现炭黑对橡胶的补强作用之后，炭黑一直是橡胶制品最重要的补
强剂。然而随着能源的日益紧张及石油价格的不断上涨，以石油为原料的炭黑价格也在不断
攀升，大大增加了橡胶产品的生产成本，对橡胶工业的发展产生了不利的影响。为了摆脱原
材料对石油资源的依赖，促进橡胶工业持续、稳定、协调发展，开发非石油资源配合剂是橡
胶原材料发展的重要方向。
CF炭黑是浙江万盛与西安科技大学合作研发生产的非石油基新型橡胶增容补强剂，产
品共分为碳系和硅系两大系列。作为具有特殊结构的天然矿物复合原料深加工产品，CF炭
黑可部分替代传统的橡胶补强剂炭黑和白炭黑，产品具有提高橡胶加工性能、改善加工环境、
降低生产成本及绿色环保等优点，可广泛应用于天然橡胶和各种合成橡胶。
1 CF炭黑性能分析
1.1 CF炭黑的基本性质
X 射线分析表明，CF炭黑产品成分主要为无定形碳、隐晶质或非晶质二氧化硅，碳的
存在形式是纳米结构的二维石墨层或三维石墨微晶，在碳和硅之间有很强的键合力。在CF
炭黑颗粒内部，含有一定量可被溶剂抽提出来的有机质，成分主要为脂肪族化合物，其性质
类似增塑剂，另有少量的抽提物性质类似于防老剂。CF炭黑组份典型分析结果如表1，CF
炭黑技术指标如表2。
表1 CF炭黑组份典型分析结果表
化验项目
水份含量％
碳含量％
灰份含量％
二氧化硅(SiO
2
) ％
三氧化二铝(Al
2
O
3
) ％
碳系列
0.75
74.26
4.67
3.70
硅系列
0.53
17.56
61.36
9.19
1
氧化钙(CaO) ％
氧化镁(MgO) ％
其他％
溶剂抽提组份含量%
表2 CF炭黑技术指标列表
0.33
0.09
0.66
15.54
2.59
0.64
2.02
6.11
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
项 目
外观
真相对密度g/cm
3
灰分 %
加热减量 %
pH值
筛余物 45μm %
杂质
DBP吸收值10
-5
m
3
/kg
指标
碳系列
黑色超细粉体
1.3~1.5
≤12.0
≤1.5
7.5~9.5(CF601)7.0~9.0(CF602)
≤0.1
无
≥45.0
硅系列
黑色超细粉体
2.4~2.6
80.0±5
≤1.5
6~8
≤0.1
无
≥18
1.2 CF炭黑性能分析
检验方法及配方参照GB GB/T3780.x《炭黑》检验标准以及GB/T528-《硫化橡胶和热塑
性橡胶拉伸应力应变性能的测定》执行，性能分析结果如表3、表4。
表3 CF炭黑碳系列产品性能分析表
填料
性能
300%定伸应力/MPa
扯断强度/MPa
断裂伸长率/%
永久变形率/%
撕裂强度/kN/m
邵A硬度/度
密度/g/cm
3
300%定伸应力/MPa
扯断强度/MPa
断裂伸长率/%
永久变形率/%
撕裂强度/kN/m
邵A硬度/度
CF601
6.87
17.13
579.64
10.00
34.59
51.8
1.097
5.96
11.06
557.00
13.13
30.03
63.8
CF602
7.03
18.02
555.52
23.00
34.47
52.0
1.096
6.85
13.43
479.83
16.50
31.17
68.8
N660
13.95
23.19
474.45
25.50
48.60
59.8
1.183
——
8.58
213.33
5.63
17.31
59.8
老化前
老化后
表4 CF炭黑硅系列产品性能分析表
填料
性能
老化前
100%定伸应力/MPa
200%定伸应力/MPa
CF604
1.56
3.05
CF704
1.52
2.77
N660
3.68
9.55
2
2024年5月8日发(作者：性飞语)
非石油基新型橡胶增容补强剂—CF炭黑
曲建林
1
庄文俊
2
徐世传
3
程升福
4
1.西安科技大学化学与化工学院，西安 710054；2.双钱集团股份有限公司上海轮胎研究所，上海 200245；
3.杭州中策橡胶有限公司，杭州311607；4.重庆长安汽车软管有限公司，重庆 400039
摘 要 本文通过对非石油基新型橡胶增容补强剂—CF炭黑的基本性能进行分析，并
结合CF炭黑产品在轮胎气密层配方中部分替代传统炭黑，在全钢载重子午胎过渡层胶中简
单增用或部分替代传统炭黑，在EPDM编织胶管中变量替代传统炭黑的应用效果进行了研
究。研究结果表明，CF炭黑在保持配方胶料物理性能基本一致的前提下，使用CF炭黑能提
高橡胶产品的某些物理性能，有效降低企业的生产成本。
关键词 CF炭黑；碳系列；硅系列；气密性；补强；含胶率
1912年S.C.莫特发现炭黑对橡胶的补强作用之后，炭黑一直是橡胶制品最重要的补
强剂。然而随着能源的日益紧张及石油价格的不断上涨，以石油为原料的炭黑价格也在不断
攀升，大大增加了橡胶产品的生产成本，对橡胶工业的发展产生了不利的影响。为了摆脱原
材料对石油资源的依赖，促进橡胶工业持续、稳定、协调发展，开发非石油资源配合剂是橡
胶原材料发展的重要方向。
CF炭黑是浙江万盛与西安科技大学合作研发生产的非石油基新型橡胶增容补强剂，产
品共分为碳系和硅系两大系列。作为具有特殊结构的天然矿物复合原料深加工产品，CF炭
黑可部分替代传统的橡胶补强剂炭黑和白炭黑，产品具有提高橡胶加工性能、改善加工环境、
降低生产成本及绿色环保等优点，可广泛应用于天然橡胶和各种合成橡胶。
1 CF炭黑性能分析
1.1 CF炭黑的基本性质
X 射线分析表明，CF炭黑产品成分主要为无定形碳、隐晶质或非晶质二氧化硅，碳的
存在形式是纳米结构的二维石墨层或三维石墨微晶，在碳和硅之间有很强的键合力。在CF
炭黑颗粒内部，含有一定量可被溶剂抽提出来的有机质，成分主要为脂肪族化合物，其性质
类似增塑剂，另有少量的抽提物性质类似于防老剂。CF炭黑组份典型分析结果如表1，CF
炭黑技术指标如表2。
表1 CF炭黑组份典型分析结果表
化验项目
水份含量％
碳含量％
灰份含量％
二氧化硅(SiO
2
) ％
三氧化二铝(Al
2
O
3
) ％
碳系列
0.75
74.26
4.67
3.70
硅系列
0.53
17.56
61.36
9.19
1
氧化钙(CaO) ％
氧化镁(MgO) ％
其他％
溶剂抽提组份含量%
表2 CF炭黑技术指标列表
0.33
0.09
0.66
15.54
2.59
0.64
2.02
6.11
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
项 目
外观
真相对密度g/cm
3
灰分 %
加热减量 %
pH值
筛余物 45μm %
杂质
DBP吸收值10
-5
m
3
/kg
指标
碳系列
黑色超细粉体
1.3~1.5
≤12.0
≤1.5
7.5~9.5(CF601)7.0~9.0(CF602)
≤0.1
无
≥45.0
硅系列
黑色超细粉体
2.4~2.6
80.0±5
≤1.5
6~8
≤0.1
无
≥18
1.2 CF炭黑性能分析
检验方法及配方参照GB GB/T3780.x《炭黑》检验标准以及GB/T528-《硫化橡胶和热塑
性橡胶拉伸应力应变性能的测定》执行，性能分析结果如表3、表4。
表3 CF炭黑碳系列产品性能分析表
填料
性能
300%定伸应力/MPa
扯断强度/MPa
断裂伸长率/%
永久变形率/%
撕裂强度/kN/m
邵A硬度/度
密度/g/cm
3
300%定伸应力/MPa
扯断强度/MPa
断裂伸长率/%
永久变形率/%
撕裂强度/kN/m
邵A硬度/度
CF601
6.87
17.13
579.64
10.00
34.59
51.8
1.097
5.96
11.06
557.00
13.13
30.03
63.8
CF602
7.03
18.02
555.52
23.00
34.47
52.0
1.096
6.85
13.43
479.83
16.50
31.17
68.8
N660
13.95
23.19
474.45
25.50
48.60
59.8
1.183
——
8.58
213.33
5.63
17.31
59.8
老化前
老化后
表4 CF炭黑硅系列产品性能分析表
填料
性能
老化前
100%定伸应力/MPa
200%定伸应力/MPa
CF604
1.56
3.05
CF704
1.52
2.77
N660
3.68
9.55
2