鞋底用沉淀白炭黑

鞋底用沉淀白炭黑

沉淀白炭黑是运动和休闲鞋底橡胶配混的标准补强填料，承担炭黑无法实现的关键功能：在白色、透明和浅色配方中提供高性能力学补强。中国既是全球最大的制鞋国，也是主要的沉淀白炭黑生产国，每年消耗大量沉淀白炭黑用于鞋底生产。

鞋底为何使用白炭黑而非炭黑

炭黑是成本最低、补强效率最高的橡胶填料，但它是黑色的。广泛的运动鞋市场需要白色或浅色中底和外底：跑步鞋外底（白色/奶白色）、篮球鞋外底（半透明至彩色）、时尚鞋（白色、彩色或透明鞋底）、儿童鞋（浅色系）。

对于这些应用，沉淀白炭黑提供：

• 在等体积用量下与半补强炭黑（N660 级）相当的补强效果
• 可按需着色的白色或乳白色外观
• 低用量或透明配方中的透明性

牌号选型

BET 115 m²/g（通用型）：加工性最好，配混黏度最低；天然橡胶 50 phr 用量下拉伸强度 15–18 MPa；适合优先考虑加工便利性的模压和挤出鞋底；基本性能不需要硅烷，可选加 Si-69 4 phr 改善老化性能。

BET 165 m²/g（高性能型）：拉伸强度更高（天然橡胶 50 phr 用量 18–22 MPa）；耐磨性更好（DIN 磨耗 100–140 mm³，BET 115 为 120–180 mm³）；硅烷偶联后湿态防滑性更佳；需要更仔细的黏度管理；大多数鞋底生产的开炼机混炼已满足需求。

配混设计

标准天然橡胶运动外底（白色，高耐磨）：

• 天然橡胶 RSS3：100 phr
• 沉淀白炭黑 BET 165 m²/g：50 phr
• Si-69 硅烷：5 phr
• 氧化锌：5 phr，硬脂酸：2 phr
• 轻质碳酸钙（涂布）：20 phr（降成本，维持硬度）
• 环烷油：5 phr
• 硫磺：2 phr，CBS：1.5 phr，TMTD：0.2 phr
• 二氧化钛：5 phr（增白）

半透明休闲外底：

• SBR 1502：60 phr，天然橡胶：40 phr
• 沉淀白炭黑 BET 115 m²/g：60 phr（高用量用于透明度/硬度）
• 硅油（PDMS，100 cst）：3 phr（加工助剂，改善透明度）
• 氧化锌：3 phr，硬脂酸：2 phr
• 硫磺：1.8 phr，CBS：1.5 phr

鞋底生产的开炼机混炼工艺

与在大型密炼机（班伯里）中加工的轮胎配混不同，大多数鞋底配混在开炼双辊机上小批次混炼：

1. 在开炼机上包辊橡胶（NR/SBR）；混炼 2–3 分钟
2. 加入氧化锌和硬脂酸；混炼至分散
3. 分次加入沉淀白炭黑（每次三分之一）；每次加入后待其充分吃入
4. 将硅烷溶于少量环烷油中加入（如使用硅烷）；充分混炼
5. 加入防老剂、填料和颜料
6. 最后加入硫磺和促进剂；简短混炼以避免焦烧
7. 下片；在进一步加工前冷却

开炼机温度控制：辊距和速比必须控制，使加入白炭黑时配混温度保持在 60–80°C。若配混在加硫磺时过热（超过 90°C），可能发生早期交联（焦烧）。

耐磨和耐屈挠疲劳性能

DIN 磨耗（ISO 4649）：鞋底的主要磨耗测试，典型值：

• 未填充 NR：300–500 mm³ 体积损失
• NR + 50 phr BET 115 白炭黑（无硅烷）：200–280 mm³
• NR + 50 phr BET 115 白炭黑 + Si-69：160–220 mm³
• NR + 50 phr BET 165 白炭黑 + Si-69：110–160 mm³

硅烷偶联剂对耐磨性的影响显著：未偶联白炭黑比空白配混有中等改善；偶联白炭黑体积磨耗量进一步降低 25–35%。

耐屈挠疲劳（De Mattia，ISO 132）：鞋底在使用寿命内经历数百万次屈挠循环。硅烷偶联的沉淀白炭黑补强天然橡胶配混在 23°C 和 -10°C（冷天屈挠开裂）的屈挠疲劳测试中，表现出优于未填充或炭黑配混的抗裂纹扩展性能。

法规注意事项

用于鞋底的沉淀白炭黑本身没有直接法规限制。但鞋底配混中含有多种可能受限的化学品：

• 部分旧型促进剂（TMTD、EZ）因皮肤致敏问题在欧盟消费品中受限
• 芳烃加工油在消费者接触应用中受限；应以环烷油或石蜡油替代
• 出口欧盟和美国的中国鞋底制造商必须验证配方完全符合 REACH 法规和加利福尼亚 65 号提案要求