白(bái)炭黑在生產混合矽橡膠過程(chéng)中的作用有哪些
發表時間:2020-12-12
? 白炭黑(hēi)是生產混煉矽橡(xiàng)膠的重要原料,在(zài)生產原膠時,加多少?什麽時候加?都會影響到矽橡膠原料的性能。本文就來說說白炭黑對膠料的影響。
一(yī)、膠料的混煉與分散(sàn)
白(bái)炭(tàn)黑由於表麵積很大,總趨(qū)向於二次(cì)聚集,加之在空氣中極易吸收水分(fèn),致使羥基(jī)間(jiān)易產(chǎn)生(shēng)很強的氫鍵締合(hé),進一步提高了顆粒間的凝聚力,所(suǒ)以白炭黑的混煉與分散要比(bǐ)炭黑困難得多,而且在(zài)多量配合時,還容易生成(chéng)凝膠,使(shǐ)膠料硬化,混煉時生熱(rè)大。為獲得良好的分散,就(jiù)要求初始混煉(liàn)時,保持盡可能高(gāo)的剪切力(lì),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(zǐ)鏈發生過多的機械降解。為此(cǐ),白炭黑應分批少量加入,以降低生熱。適當提高混煉溫度,有利於除掉一部分白炭黑表麵吸附水(shuǐ)分,降低(dī)粒子間的(de)凝聚力,有助於白炭黑在膠料中的分散(sàn)。

二、白炭(tàn)黑(hēi)補強矽膠混(hún)煉膠中的結構控製
白炭黑,特別是氣相法白炭黑是(shì)矽膠的(de)補強劑,但有一個使混煉膠硬化的問題,一般稱為“結(jié)構化效應”。其結(jié)構化隨膠料停放時間延長而增加,甚至嚴(yán)重到無法返煉、報(bào)廢的程度。對此有兩種解(jiě)釋,一種(zhǒng)認為是矽膠端(duān)基(jī)與白炭黑表麵羥基縮合;另(lìng)一方麵認為矽膠矽氧鏈節與白炭黑表麵羥基形成氫鍵。
防止結構化有兩個途徑,其一是(shì)混煉時加入某些可以(yǐ)與白炭(tàn)黑表麵羥基發生反應的物質,如羥基矽油、二苯基矽二醇(chún)、矽氮烷等。當使用二苯基矽二醇(chún)時,混煉後應在160~200℃下處(chù)理0.5~1h。這樣(yàng)就可以防止白炭黑填充矽膠的(de)結(jié)構化。另一途徑是預先將白炭黑表麵改性,先去掉部分表麵羥(qiǎng)基,從根本(běn)上消除結構化。
三、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,故在含白炭黑的膠料配方(fāng)中軟化劑的選擇和用量很重(chóng)要。在IIR中往往加(jiā)入石(shí)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(bān)可達15-30%。在NR中,以(yǐ)植物性軟化劑如鬆香油、妥爾(ěr)油(yóu)等軟化效果,合成的軟化劑效果不大,礦物油的軟化效果(guǒ)。

四、膠料(liào)的硫化速度
白炭黑粒子表麵(miàn)有大量的微孔,對硫化(huà)促(cù)進劑有較強的吸附(fù)作用,因(yīn)此明(míng)顯地遲(chí)延(yán)硫化。為了避免這種現象,一方(fāng)麵可適當地提高促(cù)進(jìn)劑的用量;另一方麵可采用活性劑,使活(huó)性劑優先吸附在(zài)白炭(tàn)黑表麵,這樣就減少了它對促進劑的吸附。
活性劑一般是含(hán)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(yǐ)醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亞甲基四胺等(děng)。對SBR來說,醇類更適合,如己三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙(yǐ)二醇等。活性劑用(yòng)量要(yào)根據白炭(tàn)黑用(yòng)量、PH值和橡膠品(pǐn)種而定,一般用量為白炭黑的
五、白炭黑對硫化膠性能的影響(xiǎng)
白炭黑對各種橡膠都有十分顯著的補強作用,其中(zhōng)對矽膠的補強效果尤為突出。大多數促進劑都是含(hán)有(yǒu)氨基,由於(yú)白炭黑的吸附作用以及與促進劑的反應,都會降低促進劑(jì)參加硫化反應的量。
白炭黑可以(yǐ)和活化硫化(huà)的鋅離子反(fǎn)應而降低鋅離子的濃度。因此可以影響硫磺/促進劑體係的硫化效果。同時由於本(běn)身具有酸性(xìng),可(kě)顯著降低(dī)過氧(yǎng)化物的(de)交聯(lián)速度和效率。還會使 DCP 在硫化時(shí)有(yǒu)難聞的氣味。
白炭黑(hēi)補強效果僅次於相應爐法炭(tàn)黑的白(bái)色補強劑(jì)。含一定量白炭黑的硫(liú)化膠與(yǔ)相應爐(lú)法炭黑(如HAF)補強的硫化膠相比,具有強度高(gāo)、伸長(zhǎng)率大,撕裂強度高、硬度高、絕緣性好等優點。通常將炭(tàn)黑和白炭(tàn)黑並用,可以獲(huò)得較好的綜合性能。

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