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結合橡膠也稱為炭黑凝膠（bound- rubber），是指炭黑混煉膠中不能被它的良溶劑溶解的那部分橡膠。結合橡膠實質上是填料表面上吸附的橡膠，也就是填料與橡膠間的界面層中的橡膠。通常采用結合橡膠來衡量炭黑和橡膠之間相互作用力的大小，結合橡膠多則補強性高，所以結合橡膠是衡量炭黑補強能力的標尺。
核磁共振研究已證實，炭黑結合膠層的厚度大約為5.0nm，緊靠炭黑表面*層的厚度約為0.5nm左右，這部分是玻璃態的。在靠近橡膠母體這*面的呈亞玻璃態，厚度大約為4.5nm。
結合橡膠是由于炭黑表面對橡膠的吸附產生的，所以任何影響這種吸附的因素均會影響結合橡膠的生成量，其主要影響因素如下。
1.炭黑比表面積的影響
結合膠幾乎與炭黑的比表面積成正比增加。隨著炭黑比表面積的增大，吸附表面積增大，吸附量增加，即結合橡膠增加。
2.混煉薄通次數的影響
天然橡膠是*種很容易產生氧化降解的物質，那些只有*兩點吸附的大分子鏈的自由鏈部分可能存在于玻璃態層及亞玻璃態層外面。這部分橡膠分子鏈薄通時同樣會產生力學斷鏈及氧化斷鏈。這種斷鏈可能切斷了與吸附點的連接，這樣就會使結合膠量下降。
50份炭黑填充的氯丁橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠隨薄通次數的變化如下：氯丁橡膠、丁苯橡膠結合膠隨薄通次數增加而增加，大約到30次后趨于平衡。而丁基橡膠*開始就下降，也是約30次后趨于平衡。丁基橡膠下降的原因類似于天然橡膠。 3.溫度的影響
將混煉好的式樣放在不同溫度下保持*定時間后測結合膠量。隨處理溫度升高，即吸附溫度提高，結合膠量提高，這種現象和*般吸附規律*致。
與上述現象相反，混煉溫度對結合膠的影響卻是混煉溫度越高則結合膠越少。這可能是因為溫度升高，橡膠變得柔軟而不易被機械力破壞斷鏈形成大分子自由基，炭黑在這樣柔軟的橡膠環境中也不易產生斷鏈形成自由基，因此在高溫煉膠時由于這種作用形成的結合膠會比低溫下煉膠的少。
4.橡膠性質的影響
結合膠量與橡膠的不飽和度和分子量有關，不飽和度高，分子量大的橡膠，生成的結合膠多。
5.陳化時間的影響
試驗表明，混煉后隨停放時間增加，結合膠量增加，大約*周后趨于平衡。因為固體炭黑對固體橡膠大分子的吸附不象固體填料對氣體或小分子吸附那么容易。另外化學吸附部分較慢，也需要*定時間。
