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白炭黑對膠料工藝性能的影響

2022-08-25 11:59:56

1、膠料的混煉與分散

白炭黑由于比表面積很大,總趨向于二次聚集,加之在空氣中非常容易吸收水分,致使羥基間易產生很強的氫鍵締合,進一步提高了顆粒間的凝聚力,所以白炭黑的混煉與分散要比炭黑困難得多,而且在多量配合時,還容易生成凝膠,使膠料硬化,混煉時生熱大。為獲得良好的分散,就要求初始混煉時,保持盡可能高的剪切力,以便使白炭黑的這些聚集體粒子盡可能被破壞,而又不致使橡膠分子鏈發生過多的機械降解。為此,白炭黑應分批少量加入,以降低生熱。適當提高混煉溫度,有利于除掉一部分白炭黑表面吸附水分,降低粒子間的凝聚力,有助于白炭黑在膠料中的分散。

白炭黑

2、白炭黑補強硅橡膠混煉膠中的結構控制

白炭黑,特別是氣相法白炭黑是硅橡膠至好的補強劑,但有一個使混煉膠硬化的問題,一般稱為“結構化效應”。其結構化隨膠料停放時間延長而增加,甚至嚴重到無法返煉、報廢的程度。對此有兩種解釋,一種認為是硅橡膠端基與白炭黑表面羥基縮合;另一方面認為硅橡膠硅氧鏈節與白炭黑表面羥基形成氫鍵。


防止結構化有兩個途徑,其一是混煉時加入某些可以與白炭黑表面羥基發生反應的物質,如羥基硅油、二苯基硅二醇、硅氮烷等。當使用二苯基硅二醇時,混煉后應在160~200℃下處理0.5~1h。這樣就可以防止白炭黑填充硅橡膠的結構化。另一途徑是預先將白炭黑表面改性,先去掉部分表面羥基,從根本上消除結構化。


3、膠料的門尼粘度

白炭黑生成凝膠的能力與炭黑不相上下,因此在混煉白炭黑時,膠料的門尼粘度提高,以致于惡化了加工性能,故在含白炭黑的膠料配方中軟化劑的選擇和用量很重要。在IIR中往往加入石蠟烴類、環烷烴類和芳香烴類,用量視白炭黑用量多少及門尼粘度大小而異,一般可達15-30%。在NR中,以植物性軟化劑如松香油、妥爾油等軟化效果至好,合成的軟化劑效果不大,礦物油的軟化效果至低。


4、膠料的硫化速度

白炭黑粒子表面有大量的微孔,對硫化促進劑有較強的吸附作用,因此明顯地遲延硫化。為了避免這種現象,一方面可適當地提高促進劑的用量;另一方面可采用活性劑,使活性劑優先吸附在白炭黑表面,這樣就減少了它對促進劑的吸附。


活性劑一般是含氮或含氧的胺類、醇類、醇胺類低分子化合物。對NR來說胺類更適合,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亞甲基四胺等。對SBR來說,醇類更適合,如己三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇等?;钚詣┯昧恳鶕滋亢谟昧?、pH值和橡膠品種而定,一般用量為白炭黑的1~3%。


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