废轮胎胶粉构建导电通路，室温电阻率显著下降
在HDPE/CB导电复合材料中，炭黑（CB）的分散状态直接决定导电网络的形成效率。研究将研磨废轮胎胶粉（GTR）作为稳定分散相引入HDPE基体，GTR颗粒占据空间后压缩了CB的有效分布体积，产生体积排除效应，促使CB颗粒彼此靠近并形成导电通路。当GTR含量从0提高到30 wt.%时，复合材料室温体积电阻率的对数值（logρv）由1.08降至0.38，表明导电性能明显改善。
不过，GTR的加入也带来一个需要权衡的问题：由于复合材料结晶度下降、HDPE热膨胀效应减弱，PTC强度从4.80降低到3.24。PTC强度是衡量导电复合材料自限温能力的关键指标，其下降意味着单纯依靠体积排除效应难以同时兼顾低室温电阻率和高PTC强度。
电子束辐照交联：抑制NTC、提升PTC强度与循环稳定性
为解决上述矛盾，研究进一步采用电子束（EB）辐照对复合材料进行交联处理。辐照形成的交联网络限制了HDPE分子链运动和CB迁移，稳定了炭黑分布，并消除了高温下的NTC效应。对于含GTR的复合材料，辐照后PTC强度分别提升至6.93、5.97、5.19和4.93。经过三次热循环后，其PTC强度变化率分别降至2.02%、1.51%、1.93%和4.67%，说明循环稳定性得到明显改善。
从机理上看，EB辐照交联与GTR体积排除效应形成了协同：GTR负责在室温下构建更密集的导电通路，交联网络则负责在高温下锁住导电网络结构，二者共同作用使材料在低室温电阻率、高PTC强度和稳定高温电响应之间取得更好平衡。
对轮胎与橡胶行业的意义
这项研究为废轮胎橡胶的高值化利用提供了一条低成本路线。轮胎翻新与回收领域长期面临废胶粉附加值不高的问题，而该工作将GTR从单纯的填充组分转变为调控导电网络的功能相，拓展了废轮胎橡胶在自调节加热和过流保护等PTC导电复合材料中的应用空间。
从橡胶配方与加工角度看，研究涉及的炭黑分布控制、交联网络构建和热循环稳定性评价，与橡胶行业关注的补强填料分散、硫化体系网络调控以及老化耐候性能测试存在相通之处。虽然该研究聚焦的是HDPE/CB体系而非传统轮胎胶料，但其关于填料空间分布与交联结构协同调控的思路，可为橡胶助剂配方设计——包括补强填料搭配、交联体系选择以及防老剂、抗氧剂对长期热稳定性的保障——提供方法学参考。需要指出的是，该研究并未直接涉及防老剂、抗氧剂或白炭黑等具体助剂，上述关联属于跨领域的技术启示，而非研究本身的结论。
来源：Enhanced Positive Temperature Coefficient Behavior of High‐Density Polyethylene/Carbon Black Composites via Waste Rubber Volume Exclusion and Electron‐Beam Irradiation Crosslinking，Journal of Applied Polymer Science，DOI: 10.1002/app.71674
合润化工观察
围绕轮胎,橡胶,防老剂,抗氧剂,硫化体系,白炭黑,补强填料，合润化工持续关注该领域的技术进展、加工稳定性与应用落地。本文依据来源信息进行编辑整理，具体配方、产品选择和性能验证请结合实际工况咨询。