白炭黑在生產混(hún)合矽橡膠過程中的作用有哪些(xiē)
發表時間:2020-12-12
? 白(bái)炭黑是生產混煉矽橡膠的重要原料,在生產原膠時,加多少?什麽時候加?都會影(yǐng)響到矽橡膠原料的性(xìng)能。本文就來說說白炭黑對膠料的影響。
一、膠料的(de)混煉與分散
白炭黑由於表(biǎo)麵積很大,總趨向於二次聚集,加之在空氣中極(jí)易吸收水分,致使羥基間易(yì)產生很強的氫鍵締合,進一步提高了顆粒間的凝聚力,所(suǒ)以白(bái)炭黑(hēi)的(de)混煉與分散要比炭黑困難得多,而且在多量配(pèi)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(shēng)過多的機械降解。為(wéi)此,白(bái)炭黑應分批少量加入,以降低生熱(rè)。適當提(tí)高混煉溫度,有利於除掉一部分白炭黑表麵吸(xī)附水分(fèn),降低粒子間的凝聚力,有助於白炭黑(hēi)在(zài)膠料中的分散。

二、白炭黑補強矽(guī)膠混煉膠中的(de)結構控製
白炭黑,特(tè)別是(shì)氣相法白炭黑是矽膠的補強劑,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(yán)長而增(zēng)加,甚至嚴重到無法返(fǎn)煉、報(bào)廢的程度。對此有兩種解釋,一種認為是矽膠端基與白炭(tàn)黑表麵羥基縮(suō)合;另(lìng)一方麵認為矽膠矽氧鏈(liàn)節與白(bái)炭(tàn)黑表麵羥基形成氫鍵。
防止結構化有兩個途徑(jìng),其一是混煉時加入某些可以與白炭黑表麵羥基(jī)發生反應的物質,如羥(qiǎng)基矽油、二苯基矽二醇、矽氮烷(wán)等。當使用二苯基矽二醇時,混煉後應在(zài)160~200℃下處理0.5~1h。這樣就可以防止(zhǐ)白炭黑填充矽膠的結構化。另一途徑是預先(xiān)將白(bái)炭黑表麵改性,先去掉(diào)部分(fèn)表麵羥基(jī),從根本上消除結構化。
三、膠料的門尼粘度
白炭黑生成凝膠的能(néng)力(lì)與炭黑不相上下(xià),因此在混煉白炭黑時,膠料(liào)的門尼粘度提高,故在含白炭黑的膠(jiāo)料配方中軟化(huà)劑的選擇和(hé)用量很重要。在IIR中往往加入石蠟烴類(lèi)、環烷烴類(lèi)和芳香烴類,用量(liàng)視白炭黑用量多少及門尼粘度大小而異,一(yī)般可達15-30%。在(zài)NR中,以植物性(xìng)軟化劑(jì)如鬆香油、妥爾油等軟化效果,合成的軟化劑效果不大,礦物油的軟化效果。

四、膠料的硫化速度(dù)
白炭(tàn)黑粒子表麵有大量的微孔(kǒng),對硫(liú)化促進劑有較強的吸附作(zuò)用,因(yīn)此明顯地遲延硫化。為了避免這種現象,一方麵可適(shì)當(dāng)地提高促進劑的用量;另一方麵可采用活性(xìng)劑,使活性劑優先吸附在白炭黑表麵,這樣就減少了它(tā)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(rú)二乙醇胺(àn)、三乙醇胺、丁二胺、六亞甲基四胺等(děng)。對SBR來(lái)說,醇類更適合,如己三醇、二甘醇、丙三(sān)醇、聚乙二醇等。活性劑用量要根據(jù)白炭黑用量、PH值和橡膠品種而定,一般用量為白炭黑的(de)
五(wǔ)、白炭黑對硫化膠性能的影響(xiǎng)
白炭黑對各種橡膠都有(yǒu)十分顯著的補強作用,其中對矽膠的補強效果尤(yóu)為突出。大多數促進劑都是(shì)含有(yǒu)氨基,由於(yú)白炭黑的(de)吸附作用以(yǐ)及與促進劑的反應,都會降低促進劑參加硫(liú)化反應的量。
白(bái)炭黑可以(yǐ)和活化(huà)硫化的鋅離子反應而降低鋅(xīn)離子(zǐ)的濃度。因此可以影響硫(liú)磺/促進劑體係的硫化效果。同時由於本身具有酸性,可顯(xiǎn)著降低過(guò)氧化物的交(jiāo)聯速度和效率。還會使 DCP 在硫化時有(yǒu)難聞的氣味。
白炭(tàn)黑補強(qiáng)效果僅次於相應爐法炭黑的白色補強劑。含一定量白(bái)炭黑的硫化膠與相應爐法(fǎ)炭黑(如HAF)補強(qiáng)的硫化(huà)膠相(xiàng)比,具(jù)有強度(dù)高、伸長率大,撕裂強度高、硬度高、絕緣性好等優點。通常將炭黑和白炭黑並用,可以獲得較好的綜(zōng)合性能。

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