橡胶用炭黑特征
炭黑是橡胶的主要补强填充剂,其最主要的作用是改善橡胶的性能。炭黑最基本的物理化学性能是炭黑粒径的大小,聚集体大小和形状(结构),表面活性和其表面孔性。这些性质从本质上讲都具有分散性,而这种分散性对橡胶性能有很大影响。炭黑其它的特征还包括炭黑的物理形态和杂质。炭黑的物理形态(粒状或粉状)不仅影响到炭黑的输送,而且影响到炭黑混炼特性,进而影响橡胶性能。炭黑最终在橡胶中的分散程度还取决于炭黑的混炼过程及使用的 混炼设备。
结构 / 聚集体尺寸 炭黑不是以基本粒子而是以聚集体的形式存在。在炭黑形成过程中多个炭黑基本粒子熔集在一起形成聚集体。一个聚集体中可能包含多个基本粒子。聚集体的形状和分支程度成为结构。炭黑结构的高低对多个橡胶性能有决定性的影响。增加炭黑结构,则橡胶材料的定伸强度,硬度,导电性以及炭黑在橡胶中的分散亦会增加,但同时混炼胶的粘度也会增加。
粒径 是炭黑最基本的特征,并且对橡胶性能有重大的影响。粒径越小的炭黑对橡胶材料的补强性越高,耐磨性和拉伸强度越高。然而,炭黑粒径越小,橡胶混炼时间和能量都要提高。粒径具有分散性,只有通过透射电子显微镜才能准确的测量粒径分布情况。通常炉法炭黑的粒径在8-100纳米之间。在工业上通常用表面积衡量炭黑的细度,也就是粒径大小的指标。
表面活性 或者表面化学取决于炭黑的生产工艺和后续的表面处理。虽然炭黑的表面活性很难直接测定,但是它对橡胶性能有着重大的影响,比如耐磨性,拉伸强度,滞后性和模量。表面活性对硫化曲线的影响主要取决于所使用的硫化体系。
孔隙性 是炭黑的基本特性是由生产工艺决定的。炭黑的表面孔隙性影响表面积的测试结果,会让总比表面积(NSA)大于光滑比表面积(STSA)。提高表面孔隙性,降低聚集体的密度。这使得橡胶材料可以在保持材料密度不变的条件下提高炭黑的填充分数。在固定的填充量下,这也可以提高材料的模量和导电性。
物理形态 炭黑的物理形态不仅影响炭黑的输送也会影响炭黑的混炼过程。多数橡胶用炭黑为颗粒状。除常见的粒状炭黑外,博拉炭黑也生产粉末状炭黑。
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