补强与填充体系二组课件

1、二组制作第1页，共39页。 炭黑的粒径、结构和表面性质等性能对橡胶的加工性能有重要的影响，表现在混炼、压延、压出和硫化各工艺过程中及混炼胶的流变性能上。第2页，共39页。一.炭黑性质对混炼的影响 1.炭黑的粒径和结构对混炼的影响 炭黑的粒径、结构和表面性质对混炼过程和混炼胶性质均有影响。第3页，共39页。(1)炭黑性质对混炼吃料及分散的影响炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢，耗能高，生热高，分散越困难。这主要是因为粒径小，比表面积大，需要湿润的面积大。第4页，共39页。 炭黑结构对分散的影响也很明显。高结构比低结构吃料慢，但分散快。这是因为结构高，其中空隙体积比较大，排除其中的空气需要较多的时间

2、，而一旦吃入后，结构高的炭黑易分散开。第5页，共39页。炭黑结构对分散的影响第6页，共39页。(2)炭黑性质对混炼胶粘度的影响混炼胶的粘流性在加工过程中十分重要。一般炭黑粒子越细、结构度越高、填充量越大、表面活性越高，则混炼胶粘度越高，流动性越差。 第7页，共39页。 炭黑粒径越小，填充量越高，混炼胶的粘度越高，结合胶量也越多；炭黑的结构度越高，包容胶量越多，炭黑的有效填充体积分数增大，混炼胶粘度也提高。第8页，共39页。混炼时间与胶料流变性及硫化胶强伸性能的关系第9页，共39页。2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂 混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500

3、家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明混炼过程中聚集体断裂。第10页，共39页。第11页，共39页。第12页，共39页。SBR-1500加50份炭黑混炼胶中炭黑聚集体的断裂第13页，共39页。3.炭黑及无机填料的分散性 炭黑与一般无机填料在橡胶中的分散性有本质区别。一般无机填料对于橡胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲和性。第14页，共39页。 实践证明，无机填料在橡胶中很难以一次结构形式单个地分散开，而主要是以很多（成百上千）个一次粒子结团在一起的形式存在。所以从本质上说，在通常的混炼条件下他没有能力达

4、到主要以单个一次结构的形式分散在橡胶中的真分散。第15页，共39页。而在相同条件下炭黑主要以单个炭黑聚集体形式分散在胶中，它的能力达到真分散。第16页，共39页。二、炭黑性质对压延和压出的影响 压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构）对其影响很大。 第17页，共39页。 一般来说，炭黑的结构性高，混炼胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小，半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用量的影响也很重要，用量多，膨胀率小，所以FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。第18页，共39页。填料的压延效应

5、 一般规律是填料用料越多，易压出，碳黑表面活性对压延、压出无明显影响。一般的无机填料因粒子的长轴或粒子的片状沿压延或压出方向取向而引起了压延效应，这是胶片的某些性能会出现各向异性，为区别于大分子链的压延效应，往往也称为粒子效应。第19页，共39页。 碳黑的性质与压出口型膨胀的关系 橡胶在压出口型时会产生口型膨胀现象，也称为arus效应，原因是橡胶的弹性记忆效应。第20页，共39页。Cotton用Instron毛细管流变仪测定了口型膨胀率与管壁的剪切应力的关系实验验证了在该条件下毛细管长径比大于15时，口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子质量分布等无关，只与剪切应力有比例关系，因为这些因素

6、均可包容在剪切应力中。第21页，共39页。炭黑表面活性的影响 表面活性和上面温度等压出条件一样对口型膨胀率与剪切应力成比例关系无关。第22页，共39页。炭黑用量的影响 相同剪切应力下，填充量高，口型膨胀率小。第23页，共39页。第24页，共39页。 炭黑用量经体积分数校正后炭黑的用量比干扰口型膨胀率B和剪切应力的关系。第25页，共39页。炭黑用量的影响第26页，共39页。结构的影响 炭黑结构对压出的影响是显著的，结构高则膨胀率低第27页，共39页。结构的影响第28页，共39页。三、炭黑性质对硫化的影响（一）炭黑表面性质的影响 炭黑表面酸性基团含量多，PH低，对于促进剂D的吸附量大，相应地减少了

7、促进剂D的用量，因而回会迟延硫化。第29页，共39页。 另外炭黑表面酸性基团能阻碍自由基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫的产生，所以会迟延硫化，起到较好的防焦烧作用。而PH值高的炉法炭黑一般无迟延现象。第30页，共39页。第31页，共39页。第32页，共39页。 1.炭黑的表面酸碱性与橡胶性能的关系 炭黑的表面酸碱性则直接影响胶料的硫化速度。呈酸性的槽法炭黑有迟延硫化作用，一般不易引起焦烧；而呈碱性的炉法及热裂法炭黑则有促进硫化的作用，因此当大量使用炉法炭黑时，有引起胶料焦烧的危险。 炭黑的粒径、结构性、表面粗糙度及炭黑用量对胶料工艺性能及硫化胶物理、力学性能的规律性影响列于表2和表3中。 表

8、2：炭黑的性质和用量对胶料工艺性能的影响 第33页，共39页。2.无机填料的DBA值与所需促进剂之间的关系 某些无机填料的表面显酸性，对二丁胺（DBA）的吸附量大。DBA值单位为每公斤填料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料不同DBA值的填料时所需D和DM促进剂数量不同，如图4-20所示。有图还可见填料用量多，使用D也要相应增加。第34页，共39页。(3)活性剂的应用 填料的酸性表面对与促进剂有吸附作用，加入活性剂可使活性剂优先吸附在填料表面，可减少对促进剂的吸附。 活性剂一般是氮或氧的胺类、醇类、醇胺类低分子化合物。第35页，共39页。（4）填料表面酸性对过氧化物硫化的影响 酸性较强的环境会促使有机过氧化物产生离子型分解，而只有自由基分解才能产生自由基交联，所以酸性表面对于过氧化物交联剂有不利影响。 如： ROOH RO+