白炭黑在生產混合矽橡膠過程(chéng)中的作用(yòng)有哪些
? 白炭黑是(shì)生產混煉(liàn)矽橡膠的重(chóng)要原料,在生(shēng)產原膠(jiāo)時,加多少?什麽時候加?都會影響到矽橡膠原料的性(xìng)能。本文就來說說白炭黑對膠料(liào)的影響。
一、膠料的混煉與分散
白炭黑(hēi)由於表麵積很大,總趨向於二次聚集,加之在空氣中極易吸收水(shuǐ)分,致使羥基間易產生(shēng)很強(qiáng)的氫鍵締(dì)合(hé),進一步(bù)提高了(le)顆粒間的凝聚力,所以(yǐ)白炭黑(hēi)的混煉與分散要比炭黑困難(nán)得多,而且在多(duō)量配合時,還容易生成(chéng)凝(níng)膠,使膠料硬化(huà),混(hún)煉時生熱大。為獲得良好的分散,就要(yào)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(kě)能被破壞(huài),而又不(bú)致使橡膠分子鏈發生過多的機械降解。為此,白(bái)炭黑應分批少量加入,以降(jiàng)低生熱。適當提高混煉溫度,有利於除掉一部(bù)分白炭黑表麵吸附水分,降低粒子間的凝聚力,有助於白炭黑(hēi)在膠料中的分散(sàn)。

二(èr)、白炭黑補強矽膠混煉膠中的結構(gòu)控製
白炭(tàn)黑,特別是氣相法白炭黑(hēi)是矽膠(jiāo)的(de)補強劑,但有(yǒu)一個使(shǐ)混煉膠硬(yìng)化的問題,一般稱為“結構化效應”。其(qí)結構化隨膠料停放(fàng)時間(jiān)延長而增加,甚至嚴重到無法返煉、報廢的程(chéng)度。對此有兩種解釋,一種認為是矽膠端基與白炭黑(hēi)表麵羥基縮合;另一方麵(miàn)認(rèn)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(qí)一是混煉時加入某些可以與白炭黑表麵羥基發生(shēng)反應的物質,如羥基矽油、二苯基矽二醇、矽(guī)氮烷等(děng)。當使用(yòng)二苯基矽二醇時,混煉後應在160~200℃下處理0.5~1h。這樣(yàng)就可以(yǐ)防止(zhǐ)白炭黑填充矽膠的結構化。另一途徑是預先將白炭黑表麵改性,先去(qù)掉部分表麵羥基,從(cóng)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力與炭黑不相上下,因此在混煉白炭黑(hēi)時,膠料的門尼粘度提高,故在(zài)含(hán)白炭黑的膠料配方中軟(ruǎn)化劑的選擇和用量很重要。在IIR中往往加入石蠟烴類、環烷烴類和芳香烴類,用量視白炭黑(hēi)用量多少及門尼(ní)粘度大小而(ér)異,一般可達(dá)15-30%。在NR中,以植物性軟化劑如(rú)鬆香油、妥爾油等軟化效果,合成的軟化劑效果不大,礦(kuàng)物油的軟化效果(guǒ)。

四、膠料的硫化速度
白炭黑粒子表麵有大(dà)量(liàng)的微孔,對硫化促進劑有較強的吸附作用,因此明顯(xiǎn)地遲(chí)延硫化。為了避免這種現象(xiàng),一方麵可適當地提高促進劑的(de)用(yòng)量(liàng);另(lìng)一(yī)方麵可采用活性(xìng)劑,使(shǐ)活性劑優先吸附(fù)在白炭黑表(biǎo)麵,這樣就減少了它對促進劑的吸(xī)附。
活性(xìng)劑一般是含氮或含氧的胺類、醇類、醇胺類低分子化(huà)合物。對NR來說(shuō)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。對SBR來說,醇類更適合,如己三(sān)醇、二甘醇、丙三醇、聚乙(yǐ)二醇等。活性劑用量(liàng)要根據白炭黑用量、PH值和橡膠品種而定,一般用量為白炭黑的
五、白炭黑對硫化膠性能(néng)的影響
白炭黑對各種(zhǒng)橡膠都有十分顯著的補強作用,其中對矽膠的補強效果(guǒ)尤為突出。大多數促進劑都是含有氨基(jī),由(yóu)於白炭黑的吸附作用以及(jí)與促進劑的反應,都會降低促進劑參(cān)加硫化反應的量。
白炭黑可以和活化硫化的鋅離子反應而降低鋅離子的(de)濃度。因此可以影響硫磺/促(cù)進劑體係的硫化效果。同時由於本身具有酸性,可顯著降低過氧化物的(de)交聯速度和效率。還會使 DCP 在硫化(huà)時有難聞的氣味。
白炭黑(hēi)補強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(yǔ)相應爐法炭黑(如HAF)補(bǔ)強的硫化膠相比(bǐ),具有強度高、伸長率(lǜ)大,撕裂強度高、硬度高、絕緣性(xìng)好(hǎo)等優點。通常將炭黑和白炭黑並(bìng)用,可以獲得較好的綜合性能。

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