每一种纯橡胶都具有其特殊的性能，通过添加补强性填料——炭黑和沉淀白炭黑，将会使这些性能得以提高。在功能性橡胶制品或复合制品如轮胎中，这两种填料使用得最多。

近年来，白炭黑与炭黑已经逐渐形成竞争的趋势，而炭黑是历史上最重要的橡胶补强剂。可是，一直以来，尤其是在轮胎生产领域，白炭黑这种填料基本上被拒之门外。在白炭黑用于轮胎补强的优势中，我们注意到了它对动态性能的独特影响；在白炭黑用于工业橡胶制品补强的优势中，则注意到它与炭黑截然相反的白颜色。在轮胎工业中，炭黑已被使用了一百多年之久；而白炭黑在乘用车轮胎中的第一次商业化突破，只不过是二十世纪末的事情。

白炭黑和炭黑在结构方面颇有一些相似之处，但也有若干不同之处，可解释为因次要性能的某些差别招致的高补强作用。这两种补强性填料都有着漫长的历史，其间包含了业界人士为满足大部分需要所进行的大量研究工作。但是，使之具备更佳的性能始终是人们的不懈追求。为了保持这种填料的人所共知的优势，最好再来看看如何才能提高其补强能力。当前，我们基本上可从如下几条途径来进行探索：

（1）将这两种填料并用，从而兴利除弊，取长补短；

（2）提高两者的可分散性，增加其补强能力，消除各自的弱点；

（3）调整生产工艺；

（4）进行表面改性，增进填料与聚合物间的相互作用。

1、沉淀白炭黑与炭黑的相同点和不同点

首先，两者的化学组成截然不同，这从颜色上清楚地表现出来：一个是无机物，90％以上由二氧化硅组成，外观呈白色；另一个的成分几乎为纯碳（96％～99％），外观呈黑色。其次，炭黑的表面官能团也跟白炭黑的硅烷醇不同，而对于填料与填料间的相互作用和填料与聚合物间的相互作用，这是相当重要的。再次，这两种填料的pH 值也不同，白炭黑呈酸性或中性，炭黑则呈中性或碱性，这会对硫化产生影响。

白炭黑的极性很高，导致其容易吸附水分、促进剂和其它的碱性或羟基化添加剂。相对于它们的化学组成，白炭黑的物理结构是以类似的方式按三个阶段构成：①原生粒子，其特征是粒径为几纳米；②粒子聚集体，其特征是尺寸为几纳米～几十纳米；③聚集体的附聚体，其特征是尺寸达几百纳米。见图1。

原生粒子 聚集体 附聚体

图1 白炭黑或炭黑粒子的构成情况

沉淀白炭黑的高极性和高吸附能力会招致：

①填料与橡胶间的相互作用增大，随之而来的是混炼粘度提高；

②填料与填料间的相互作用增大，随之而来的是滞后增大；

③促进剂被其吸收。

为了消除这一系列的问题，我们可以通过如下手段使之呈现“中性化”：

①硅烷处理，让羟基与偶联剂如硅烷[(R1O)3-Si-R2]反应；

②采用会被白炭黑优先吸附的碱性或羟基化学剂，例如环己四胺、三乙醇胺、乙二醇衍生物来吸收促进剂。这样的化学剂称之为活性剂。

表1 沉淀白炭黑与炭黑的化学物理性质对比

项目 填料

白炭黑 炭黑

二氧化硅含量/% >90

碳含量/% 96-99

挥发分（105℃）/% 4-8

PH值 4.5-8 6-9

表面积/（m2/g） 35-230 36-110

吸碘值/（g/Kg） 35-120

DBP吸油值/（cm3/100g） 145-305 90-120

2 炭黑/白炭黑双相填料 与纯粹的白炭黑补强或纯粹的炭黑补强相比，专门瞄准轮胎用途的CSDPF 具有以下优点:

（1）聚合物与填料间的相互作用强，有助于提高耐磨性；

（2）适度的填料与填料间的相互作用，对滞后有限制作用；

（3）抗湿滑性明显提高，这与使用白炭黑获得的效果差不多；

（4）乘用车轮胎的滚动阻力、磨耗行为和抗湿滑性的综合平衡性好；

（5）硅烷含量比纯白炭黑低；

（6）混合效率更好。

炭黑和白炭黑并用可以在降低轮胎生热的同时保证其耐磨性能增大白炭黑用量可以改进胎面抗撕裂、耐切割和抗崩花掉块性能。使用硅烷偶联剂可改善白炭黑的分散、进一步降低生热和减小磨耗。