補(bǔ)強(qiáng)與填充體系二組課件

1、二組制作第1頁(yè)，共39頁(yè)。 炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)等性能對(duì)橡膠的加工性能有重要的影響，表現(xiàn)在混煉、壓延、壓出和硫化各工藝過(guò)程中及混煉膠的流變性能上。第2頁(yè)，共39頁(yè)。一.炭黑性質(zhì)對(duì)混煉的影響 1.炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)對(duì)混煉的影響 炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)對(duì)混煉過(guò)程和混煉膠性質(zhì)均有影響。第3頁(yè)，共39頁(yè)。(1)炭黑性質(zhì)對(duì)混煉吃料及分散的影響炭黑的粒徑越細(xì)混煉越困難，吃料慢，耗能高，生熱高，分散越困難。這主要是因?yàn)榱叫?，比表面積大，需要濕潤(rùn)的面積大。第4頁(yè)，共39頁(yè)。 炭黑結(jié)構(gòu)對(duì)分散的影響也很明顯。高結(jié)構(gòu)比低結(jié)構(gòu)吃料慢，但分散快。這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)高，其中空隙體積比較大，排除其中的空氣需要較多的時(shí)間

2、，而一旦吃入后，結(jié)構(gòu)高的炭黑易分散開(kāi)。第5頁(yè)，共39頁(yè)。炭黑結(jié)構(gòu)對(duì)分散的影響第6頁(yè)，共39頁(yè)。(2)炭黑性質(zhì)對(duì)混煉膠粘度的影響混煉膠的粘流性在加工過(guò)程中十分重要。一般炭黑粒子越細(xì)、結(jié)構(gòu)度越高、填充量越大、表面活性越高，則混煉膠粘度越高，流動(dòng)性越差。 第7頁(yè)，共39頁(yè)。 炭黑粒徑越小，填充量越高，混煉膠的粘度越高，結(jié)合膠量也越多；炭黑的結(jié)構(gòu)度越高，包容膠量越多，炭黑的有效填充體積分?jǐn)?shù)增大，混煉膠粘度也提高。第8頁(yè)，共39頁(yè)?；鞜挄r(shí)間與膠料流變性及硫化膠強(qiáng)伸性能的關(guān)系第9頁(yè)，共39頁(yè)。2.混煉過(guò)程中炭黑聚集體的斷裂 混煉中炭黑會(huì)斷裂。用熱解方法及溶解方法（特殊處理除去結(jié)合膠的影響）從SBR1500

3、家50份炭黑的混煉膠中分離出炭黑，用電鏡和DBP法測(cè)定聚集體的形態(tài)結(jié)構(gòu)。聚集體的吸油值、投影面積、重均粒數(shù)（NP,W)均減少，說(shuō)明混煉過(guò)程中聚集體斷裂。第10頁(yè)，共39頁(yè)。第11頁(yè)，共39頁(yè)。第12頁(yè)，共39頁(yè)。SBR-1500加50份炭黑混煉膠中炭黑聚集體的斷裂第13頁(yè)，共39頁(yè)。3.炭黑及無(wú)機(jī)填料的分散性 炭黑與一般無(wú)機(jī)填料在橡膠中的分散性有本質(zhì)區(qū)別。一般無(wú)機(jī)填料對(duì)于橡膠類有機(jī)聚合物的親和性低于炭黑的親和性。第14頁(yè)，共39頁(yè)。 實(shí)踐證明，無(wú)機(jī)填料在橡膠中很難以一次結(jié)構(gòu)形式單個(gè)地分散開(kāi)，而主要是以很多（成百上千）個(gè)一次粒子結(jié)團(tuán)在一起的形式存在。所以從本質(zhì)上說(shuō)，在通常的混煉條件下他沒(méi)有能力達(dá)

4、到主要以單個(gè)一次結(jié)構(gòu)的形式分散在橡膠中的真分散。第15頁(yè)，共39頁(yè)。而在相同條件下炭黑主要以單個(gè)炭黑聚集體形式分散在膠中，它的能力達(dá)到真分散。第16頁(yè)，共39頁(yè)。二、炭黑性質(zhì)對(duì)壓延和壓出的影響 壓延、壓出是橡膠加工的重要過(guò)程，對(duì)壓延、壓出來(lái)說(shuō)，最重要的是收縮率（縱向）、膨脹率（橫向）要小，表面光滑，棱角畸變小。是否填充、填料性質(zhì)，特別是形態(tài)（炭黑結(jié)構(gòu)）對(duì)其影響很大。 第17頁(yè)，共39頁(yè)。 一般來(lái)說(shuō)，炭黑的結(jié)構(gòu)性高，混煉膠的壓出工藝性能較好，口型膨脹率小，半成品表面光滑，壓出速度快。炭黑用量的影響也很重要，用量多，膨脹率小，所以FEF等快壓出炭黑適用于壓出膠料。第18頁(yè)，共39頁(yè)。填料的壓延效應(yīng)

5、 一般規(guī)律是填料用料越多，易壓出，碳黑表面活性對(duì)壓延、壓出無(wú)明顯影響。一般的無(wú)機(jī)填料因粒子的長(zhǎng)軸或粒子的片狀沿壓延或壓出方向取向而引起了壓延效應(yīng)，這是膠片的某些性能會(huì)出現(xiàn)各向異性，為區(qū)別于大分子鏈的壓延效應(yīng)，往往也稱為粒子效應(yīng)。第19頁(yè)，共39頁(yè)。 碳黑的性質(zhì)與壓出口型膨脹的關(guān)系 橡膠在壓出口型時(shí)會(huì)產(chǎn)生口型膨脹現(xiàn)象，也稱為arus效應(yīng)，原因是橡膠的彈性記憶效應(yīng)。第20頁(yè)，共39頁(yè)。Cotton用Instron毛細(xì)管流變儀測(cè)定了口型膨脹率與管壁的剪切應(yīng)力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在該條件下毛細(xì)管長(zhǎng)徑比大于15時(shí)，口型膨脹率表觀上與壓出溫度、速度、相對(duì)分子質(zhì)量分布等無(wú)關(guān)，只與剪切應(yīng)力有比例關(guān)系，因?yàn)檫@些因素

6、均可包容在剪切應(yīng)力中。第21頁(yè)，共39頁(yè)。炭黑表面活性的影響 表面活性和上面溫度等壓出條件一樣對(duì)口型膨脹率與剪切應(yīng)力成比例關(guān)系無(wú)關(guān)。第22頁(yè)，共39頁(yè)。炭黑用量的影響 相同剪切應(yīng)力下，填充量高，口型膨脹率小。第23頁(yè)，共39頁(yè)。第24頁(yè)，共39頁(yè)。 炭黑用量經(jīng)體積分?jǐn)?shù)校正后炭黑的用量比干擾口型膨脹率B和剪切應(yīng)力的關(guān)系。第25頁(yè)，共39頁(yè)。炭黑用量的影響第26頁(yè)，共39頁(yè)。結(jié)構(gòu)的影響 炭黑結(jié)構(gòu)對(duì)壓出的影響是顯著的，結(jié)構(gòu)高則膨脹率低第27頁(yè)，共39頁(yè)。結(jié)構(gòu)的影響第28頁(yè)，共39頁(yè)。三、炭黑性質(zhì)對(duì)硫化的影響（一）炭黑表面性質(zhì)的影響 炭黑表面酸性基團(tuán)含量多，PH低，對(duì)于促進(jìn)劑D的吸附量大，相應(yīng)地減少了

7、促進(jìn)劑D的用量，因而回會(huì)遲延硫化。第29頁(yè)，共39頁(yè)。 另外炭黑表面酸性基團(tuán)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(huì)遲延硫化，起到較好的防焦燒作用。而PH值高的爐法炭黑一般無(wú)遲延現(xiàn)象。第30頁(yè)，共39頁(yè)。第31頁(yè)，共39頁(yè)。第32頁(yè)，共39頁(yè)。 1.炭黑的表面酸堿性與橡膠性能的關(guān)系 炭黑的表面酸堿性則直接影響膠料的硫化速度。呈酸性的槽法炭黑有遲延硫化作用，一般不易引起焦燒；而呈堿性的爐法及熱裂法炭黑則有促進(jìn)硫化的作用，因此當(dāng)大量使用爐法炭黑時(shí)，有引起膠料焦燒的危險(xiǎn)。 炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)性、表面粗糙度及炭黑用量對(duì)膠料工藝性能及硫化膠物理、力學(xué)性能的規(guī)律性影響列于表2和表3中。 表

8、2：炭黑的性質(zhì)和用量對(duì)膠料工藝性能的影響 第33頁(yè)，共39頁(yè)。2.無(wú)機(jī)填料的DBA值與所需促進(jìn)劑之間的關(guān)系 某些無(wú)機(jī)填料的表面顯酸性，對(duì)二丁胺（DBA）的吸附量大。DBA值單位為每公斤填料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料不同DBA值的填料時(shí)所需D和DM促進(jìn)劑數(shù)量不同，如圖4-20所示。有圖還可見(jiàn)填料用量多，使用D也要相應(yīng)增加。第34頁(yè)，共39頁(yè)。(3)活性劑的應(yīng)用 填料的酸性表面對(duì)與促進(jìn)劑有吸附作用，加入活性劑可使活性劑優(yōu)先吸附在填料表面，可減少對(duì)促進(jìn)劑的吸附。 活性劑一般是氮或氧的胺類、醇類、醇胺類低分子化合物。第35頁(yè)，共39頁(yè)。（4）填料表面酸性對(duì)過(guò)氧化物硫化的影響 酸性較強(qiáng)的環(huán)境會(huì)促使有機(jī)過(guò)氧化物產(chǎn)生離子型分解，而只有自由基分解才能產(chǎn)生自由基交聯(lián)，所以酸性表面對(duì)于過(guò)氧化物交聯(lián)劑有不利影響。 如： ROOH RO+