白炭黑在(zài)生產混合矽橡膠過程中的作用有哪些
發表時間(jiān):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(shí),加多少?什麽時候加(jiā)?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、膠(jiāo)料的混煉與分散
白炭黑由於(yú)表麵積很(hěn)大,總趨向於二次聚集(jí),加之在空氣中(zhōng)極易吸(xī)收水分,致使羥基間易產生很強的氫鍵締合,進一步提高(gāo)了顆粒間的(de)凝聚力,所以(yǐ)白炭黑的混(hún)煉與分散要比炭黑困難得多,而且在多量配合時(shí),還容易生成(chéng)凝膠(jiāo),使膠料硬化,混煉時生熱(rè)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(yǐ)便使(shǐ)白炭黑的(de)這些聚集(jí)體粒子盡可能被破壞,而又不致(zhì)使橡膠分子鏈(liàn)發生過多(duō)的機械(xiè)降解。為此,白(bái)炭黑應分批(pī)少量加(jiā)入,以降低生熱。適當提(tí)高混煉溫度,有利於(yú)除掉(diào)一部(bù)分白炭黑(hēi)表麵吸附水分,降低粒子間的凝聚力,有助於白炭黑在膠料中的分散。

二、白(bái)炭黑(hēi)補強矽膠混煉膠中的結(jié)構控製
白炭黑,特別是氣相法白炭黑是矽膠的補強劑,但有一個使混煉膠硬化(huà)的問題(tí),一般稱為“結構化效應”。其結構化(huà)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(dù)。對此有兩種解釋,一(yī)種認為是矽膠端基與白炭黑表麵羥(qiǎng)基縮合;另一方麵認為矽(guī)膠矽氧鏈節與白炭黑(hēi)表麵羥基形成氫鍵。
防止結構化有兩個途徑,其一(yī)是混煉時加入某些可以(yǐ)與白炭黑表(biǎo)麵羥基發生反應的物質,如羥基矽油、二苯基矽二醇、矽氮烷等。當使用二苯基矽(guī)二(èr)醇時,混煉後應在160~200℃下(xià)處理0.5~1h。這樣就可以防止白炭黑填充(chōng)矽膠的結構化。另(lìng)一途徑是預(yù)先將白炭黑表麵改性,先去(qù)掉部分表麵羥基,從根本上消除結(jié)構化。
三、膠料(liào)的(de)門(mén)尼粘度
白炭黑生成(chéng)凝膠的能力與炭黑不相上(shàng)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中軟化劑的選擇和用量很重要。在IIR中往往加入石蠟烴類(lèi)、環烷烴類和芳香烴類,用量視白炭黑用量多少及門(mén)尼粘度大小而異,一般可達15-30%。在NR中,以植物性軟化劑如鬆香(xiāng)油、妥爾油等軟化效果,合成的(de)軟化劑效果不大,礦物油的軟化效果。

四、膠料的硫化速度(dù)
白炭黑粒子表麵有大(dà)量的微孔,對硫化促進(jìn)劑有較強的吸(xī)附作用,因此明顯地遲延硫化。為了避免這種現象,一方麵可適當地提(tí)高促進劑的用量;另一方麵可采用活性劑,使(shǐ)活性劑優先(xiān)吸附在白炭黑表麵,這樣就減少了它對促進劑的吸附。
活(huó)性劑一般(bān)是含氮或含(hán)氧的胺類(lèi)、醇類、醇胺類低分子化合(hé)物。對NR來說胺類(lèi)更適合,如二乙醇胺(àn)、三(sān)乙醇胺、丁二(èr)胺(àn)、六亞甲基(jī)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。活性劑用量(liàng)要根據白炭黑用量、PH值和橡膠品(pǐn)種而定,一般用(yòng)量為白炭黑的(de)
五、白炭黑對硫化膠性能的(de)影響
白炭黑對各種橡膠都有十分(fèn)顯著的補強作用,其中對矽膠的補強效果尤為突出。大多數促進劑(jì)都是(shì)含有氨基,由於白炭黑的吸附作用(yòng)以及與促進劑的反(fǎn)應(yīng),都會降低(dī)促(cù)進劑參(cān)加硫化(huà)反應(yīng)的量(liàng)。
白炭黑可以和活化(huà)硫化的鋅離子反應而降低鋅離子的濃度。因此可以(yǐ)影響硫磺/促進劑體係的硫化效果。同時由於本身具有酸(suān)性,可顯著降低過氧化物的交聯速度和效率。還會使 DCP 在硫化時有難聞的氣味。
白炭黑補強效(xiào)果(guǒ)僅次於相應爐法炭黑的白色補強劑。含一(yī)定量白炭黑的硫化膠與相應爐法炭黑(如HAF)補強的硫化(huà)膠相比,具(jù)有強度高、伸長率大,撕裂(liè)強度高、硬度高(gāo)、絕緣性好等優點。通常將炭黑和(hé)白炭黑並用,可以獲得較好的綜合性能。

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