橡膠工藝學第三章橡膠補強與填充體系-在線瀏覽
2025-06-19 13:49本頁面
【正文】 炭黑補強 的拉伸強度 /MPa SBR 2026 NBR 2027 EPDM 1825 BR 1825 NR 2435 5 填充可起到增大體積，降低成本，改善加工工藝性能，如減少半成品收縮率、提高硫化膠硬度。 3 : 橡膠工業(yè)用的補強劑是炭黑和白炭黑。無機填料的用量已和炭黑用量相當。1 第三章 橡膠的補強與填充體系 2 第一節(jié) 概述 補強劑與填充劑統(tǒng)稱填料，起提高各項力學性能 ,降低成本的作用。 炭黑是橡膠工業(yè)中最重要的補強性填料，其耗量約占橡膠耗量的一半。 一次結(jié)構(gòu)粒徑、形態(tài)、表面活性等填料性質(zhì)對于填充聚合物體系的加工性能和成品性能具有決定性的影響。 炭黑可以使橡膠的強度提高約 10倍。 常用的有陶土，碳酸鈣，滑石粉等。 ?包括槽法炭黑，滾筒法炭黑和圓盤炭黑。 ?原料為甲烷為主的天然氣，故又稱為天然氣槽法炭黑或瓦斯槽法炭黑。特點是含氧量大（約 3％），呈酸性，灰分較少（低于 ％），現(xiàn)已很少使用。采用氣態(tài)烴，液態(tài)烴或混合作為原料，供以適量的空氣，在反應爐內(nèi)高溫下燃燒，生成的炭黑懸浮在煙氣中，經(jīng)冷卻后收集。 油爐法 只使用液態(tài)烴 如：柴重油 40％～ 75％。轉(zhuǎn)化率 30－ 47％，炭黑粒子粗大，補強性低，含氧量低（不到 ％），含碳量達 99％以上。補強性比相應傳統(tǒng)炭黑高一個等級。分布較窄，表面較光滑。 16 Ⅱ. 按作用分 ?硬質(zhì)炭黑 : 粒徑在 40nm以下，補強性能高的 炭黑，如超耐磨，中超耐磨，高耐磨炭黑等。 17 Ⅲ. 按 ASTM標準分類 ?我國 80年代開始采用美國 ASTM176581分類命名法。 N表示正常硫化速度，S表示硫化速度慢。 ?粒徑按電鏡法測得的數(shù)據(jù)劃分為 10個范圍，從 11～ 500nm之間。是這個系列中的典型炭黑。 N326 是這個系列中低結(jié)構(gòu)的炭黑； N339 是這個系列中新工藝炭黑 . 共同特點均有 N3，后面兩位數(shù)字表示該系列中不同的規(guī)格。 ? 層次為：元素碳－碳核（六邊形）－多核表面－炭黑微晶－炭黑粒子－炭黑的一次結(jié)構(gòu)（聚集體） 22 ：粒徑常用平均粒徑表示，單位 nm。 粒徑（或比表面），結(jié)構(gòu)度和表面活性 是炭黑的三大基本性質(zhì)，常稱為補強三要素。測定方法有電鏡法， BET法（低溫氮吸附法）， CTAB法（大分子吸附法）和碘吸附法。 24 ： 表明炭黑聚集體的鏈枝結(jié)構(gòu)的發(fā)達程度，接近于球形的結(jié)構(gòu)度低，鏈枝多的結(jié)構(gòu)度多。結(jié)構(gòu)度的測定有電鏡法及圖像分析法，吸油值法，視比容法及水銀壓入法等。高結(jié)構(gòu)炭黑 DBP吸油值大于 120cm3/100g，低結(jié)構(gòu)炭黑小于 80cm3/100g，如 N220為 114177。 7。碳原子以共價鍵形成六角形層面，具有芳香烴的一些性質(zhì)。 28 表面粗糙度： 指炭黑粒子在形成過程中，由于碳氫化合物高溫燃燒裂解時，炭黑成粒過程伴隨著劇烈氧化，表面形成孔洞、粗糙對補強不利，槽法炭黑的粗糙度比爐法炭黑的大，新工藝炭黑表面較光滑。 31 ? 包容膠的測算 Medalia經(jīng)驗公式 32 二 .炭黑的性質(zhì)對混煉過程及混煉膠的影響 對混煉吃料及分散的影響： ?炭黑的粒徑越細混煉越困難，吃料慢、耗能高、生熱高、分散越困難。 ?炭黑結(jié)構(gòu)對分散影響明顯，高結(jié)構(gòu)比低結(jié)構(gòu)的吃料慢，但分散快。 33 炭黑膠料混煉時間與分散程度、流變性能、橡膠物理機械性能的關(guān)系見下圖 34 對混煉膠粘度的影響： ? 炭黑粒子越細，結(jié)構(gòu)度越高，填充量越大，會使混煉膠 黏度越高 ，流動性越差。 35 ? 混煉過程中，炭黑聚集體會發(fā)生部分破壞，其炭黑的 DBP值隨薄通次數(shù)的增加而減少。 ? 炭黑用量的影響也很重要，用量多，膨脹率小，可提高擠出速度。 ? 炭黑表面酸性基團能阻礙自由基的形成，又能在硫化初期抑制雙基硫的產(chǎn)生，所以會延遲硫化，而 PH值高的爐法炭黑一般無延遲現(xiàn)
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