灰分较多(正常为0.2%~0.6%)

炭黑的粒径越细混炼越坚苦,吃料慢,耗能高,生热高,分离越坚苦。此次要是由于粒径小,比概况积大,需要潮湿的面积大。

炭黑粒径越小,填充量越高,混炼胶的粘度越高,连系胶量也越多;炭黑的布局度越高,包涵胶量越多,炭黑的无效填充体积分数增大,混炼胶粘度也提高。

核磁共振研究已,炭黑连系胶层的厚度大约为5.0nm,紧靠炭黑概况一层的厚度约为0.5nm摆布,这部门是玻璃态的。正在接近橡胶母体这一面的呈亚玻璃态,厚度大约为4.5nm。

(4)新工艺炭黑:新工艺炭黑的堆积体较平均,分布较窄,着色强度比保守的高十几个单元,形态较,概况较滑腻。N375、N339、N352、N234、N299等均为新工艺炭黑。

包涵胶(吸留胶)是正在炭黑堆积体链枝状布局中屏障(包藏)的那部门橡胶。C形代表炭黑堆积体的刚性体;交叉线代表橡胶;屏障正在C形窝中的橡胶为包涵胶,它的数量由炭黑的布局决定,布局高,包涵胶多。包涵胶的勾当性遭到极大的,所以正在一些问题的处置中常把它当作是炭黑的一部门,当然这种见地不敷精确。当剪切力增大或温度升高时这部门橡胶还有必然的橡胶大的勾当性。

炭黑次要是由碳元素构成的,含碳量为90~99%,还有少量氧、氢、氮和硫等元素,其它还有少许挥发分和灰分,形成了炭黑的化学构成。由于碳原子以共价键连系成六角形层面,所以炭黑具有芳喷鼻族的一些性质。

概况平均曲径常大于算术平均曲径,它取粒径分布大小相关,故可用/的比值判断炭黑粒径的分离程度,比值越小,粒径分布越窄,反之则越宽。粒径分离程度对补强感化有必然影响,一般但愿分布窄些好。

橡胶做为轮胎、运输带和减震成品时,遭到的力往往是交变的,即应力呈周期性变化,因而有需要研究橡胶的动态力学性质。橡胶成品动态前提下利用的特点是变形(或振幅)不大,一般小于10%,频次较高,根基上是处于均衡形态下的,是一种非性的性质。而静态性质,如拉伸强度、扯破强度、定伸应力等都是正在大变形下,取橡胶抗性相关的性质。

炭黑概况的含氧基团对通用不饱和橡胶的补强感化影响不大,而对象IIR这类近于饱和的弹性体来说,含氧官能团对炭黑的补强感化很是主要,含氧基团多得槽法炭黑补强性高。

炭黑密度是指单元体积炭黑的质量,有实密度和视密度之分,单元为g/cm3或kg/m3。炭黑的倾泻密度,大大都品种正在0.3~0.5g/cm3(或300~500kg/m3)之间,它对炭黑的加工及贮运有现实意义。

混炼胶的粘流性正在加工过程中十分主要。一般炭黑粒子越细、布局度越高、填充量越大、概况活性越高,则混炼胶粘度越高,流动性越差。

炭黑的粒径(或比概况积)、布局性和概况活性,一般认为是炭黑的三大根基性质,凡是称为补强三要素

粒径小,扯破强度、定伸应力、硬度均提高,而弹性和伸长率下降,压缩永世变形变化很小。这是由于粒径小,比概况积大,使橡胶取炭黑间的界面积大,两者间彼此感化发生的连系胶多。

炭黑的布局度是指炭黑链枝布局的发财程度。炭黑的布局性凡是是指炭黑的一次布局,但也含二次布局的问题。

我国正在80年代起头采用美国ASTM-1765-81分类定名法。该定名法由四个字构成,第一个符号为N或S,代表硫化速度。此中N暗示一般硫化速度;而S暗示硫化速度慢。N及S符号后有三个数,第一位数暗示炭黑的平均粒径范畴;第二位和第三位数无明白意义,代表各系列中分歧商标间的区别。其粒径按电镜法测得的数据划分为10个范畴,橡胶用炭黑粒径范畴正在11-500nm之间,表3-2是橡胶用炭黑的分类定名。

炉法炭黑的特点是含氧量少(约1%),呈碱性,灰分较多(一般为0.2%~0.6%),这可能是因为水冷时水中矿物质带来的。

炭黑的粒径、布局和概况性质等机能对橡胶的加工机能有主要的影响,表示正在混炼、压延、压出和硫化各工艺过程中及混炼胶的流变机能上。

工业上普遍采用的是吸油值法即用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的接收值来表征炭黑的布局,DBP吸油值法是以单元质量炭黑接收邻苯二甲酸二丁酯的体积暗示,该测定方式尺度为GB3780.2或GB3780.4。凡是DBP值越高,即炭黑的布局性越高。

炭黑粒子的概况粗拙度可用概况粗拙度系数K来表征,即用BET法测得的总比概况积取用CTAB法测得的外比概况积之比值。

炭黑的性质对硫化胶的机能有决定性的影响,由于有了炭黑的补强感化才使那些非自补强橡胶的力学机能获得了很大的提高,才具有了利用价值。就总体来说,炭黑的粒径对橡胶的拉伸强度、扯破强度、耐磨耗性的感化是次要的,而炭黑的布局度对橡胶模量的感化是次要的,炭黑概况活性对各类机能都有影响。

核磁共振研究已,正在炭黑概况有一层由两种活动形态橡胶大形成的吸附层。正在紧邻着炭黑概况的大约0.5nm(相当于大曲径)的内层,呈玻璃态;分开炭黑概况大约0.5~5.0nm范畴内的橡胶有点活动性,呈亚玻璃态,这层叫外层。这两层形成了炭黑概况上的双壳层。关于双壳层的厚度Δγc,报道纷歧,不外根基上是上述范畴。这个双壳的界面层内中的连系能必定从里向外持续下降,即炭黑概况临大活动性的不竭下降,最初到橡胶不受的形态。

硫化胶试片正在必然的试验前提下拉伸至给定的伸长比λ1时,去掉应力,恢复。第二次拉伸至同样的λ1时所需应力比第一次低,如图3-18所示,第二次拉伸的应力-应变曲线正在第一次的下面。若将第二次拉伸比增大跨越第一次拉伸比λ1时,则第二次拉伸曲线处急骤上撇取第一次曲线跟尾。若将第二次拉伸应力去掉,恢复。第三次拉伸,则第三次的应力应变曲线又会正在第二次曲线下面。随次数添加,下降削减,大约4~5次后达到均衡。上述现象叫应力软化效应,也称为Mullins效应。

概况粗拙度是指炭黑粒子正在构成过程中,因粒子概况发生氧化所构成的孔洞的几多,即氧化程度。这是因为碳氢化合物高温燃烧裂解时,炭黑成粒过程陪伴有猛烈氧化感化所致。

炭黑粒子的概况粗拙度对橡胶机能的影响也很大。跟着粗拙度的增大,硫化胶的定伸应力、拉伸强度、耐磨性和耐屈挠龟裂性下降,而回弹性、伸长率则增大。此次要是由于炭黑概况的孔隙度添加后,橡胶大很难接近这些微孔,使它不克不及取橡胶彼此感化而起到补强结果。

橡胶的动态模量受炭黑的影响,插手炭黑使G(弹性模量)、G(损耗模量)均添加。炭黑的比概况积大、活性高、布局高均使G、G添加,同时受测试前提(如温度、频次和振幅)的影响。

连系橡胶也称为炭黑凝胶(bound- rubber),是指炭黑混炼胶中不克不及被它的良溶剂消融的那部门橡胶。连系橡胶本色上是填料概况上吸附的橡胶,也就是填料取橡胶间的界面层中的橡胶。凡是采用连系橡胶来权衡炭黑和橡胶之间彼此感化力的大小,连系橡胶多则补强性高,所以连系橡胶是权衡炭黑补强能力的标尺。

炭黑的布局性取炭黑的品种及出产方式相关,采用高芳喷鼻烃油类出产的高耐磨炉黑,有较高的布局性;瓦斯槽黑只要2~3个粒子熔聚正在一路;而热裂法炭黑几乎没有熔聚现象,其粒子呈单个形态存正在。所以一般将炭黑布局性分为低布局、一般布局和高布局三种。

炭黑是橡胶工业的次要补强剂。为顺应橡胶工业的成长要求,人们开辟了五十余种规格商标的炭黑。以前炭黑分类有按制法分,也有按感化分,后来成长了ASTM-1765这种新的分类方式。这种方式的呈现竣事了以前分类紊乱、缺乏科学表征炭黑的情况,但其错误谬误是没有反映出炭黑的布局度。炭黑的几种分类方式分述如下。

连系橡胶是因为炭黑概况临橡胶的吸附发生的,所以任何影响这种吸附的要素均会影响连系橡胶的生成量,其次要影响要素如下。

炭黑的概况基团具有必然的反映性,能够发生氧化反映、代替反映、还原反映、离子互换反映、接枝反映等,是炭黑概况改性的根本。

炭黑粒子概况的粗拙程度及炭黑的结晶形态对补强感化有必然的影响。例如,将ISAF正在较低温度下(850~1000℃)加热,节制加热时间,这时炭黑粒子概况石墨化,而微晶尺寸增大,成果使炭黑的补强感化下降。

呈酸性,灰分较少(一般低于0.1%)。槽法炭黑率大约为5%。其特点是含氧量大(平均可达3%),

含氧基团有羟基、羧基、酯基及醌基。这些基团含量对炭黑水悬浮液的PH值有主要感化,含量高,PH值小,反之亦然。例如槽法炭黑水悬浮液的PH值正在2.9~5.5间,炉法炭黑PH值一般正在7~10间。

其二是橡胶大链正在炭黑粒子概况上的那些大于消融力的物理吸附,要同时所有被炭黑吸附的大链并不是很容易的,只需有一、两个被吸附的链节没有除掉,就有可能使整个链成为连系胶。

3-22。图中A相为大,B相为交联合构,C相为双壳层,该理论认为C相起着骨架感化联合A相和B相,形成一个橡胶大取填料全体收集,改变了硫化胶的布局,因此提高了硫化胶的物理机械机能。

试验表白,混炼后随停放时间添加,连系胶量添加,大约一周后趋于均衡。由于固体炭黑对固体橡胶大的吸附不象固体填料对气体或小吸附那么容易。别的化学吸附部门较慢,也需要必然时间。

炭黑概况上有基、氢、羟基、羧基、内酯基、醌基,见图3-3。这些基团估量次要正在层面的边缘。

1—原始形态;2—中等拉伸,AA¢再滑移,BB¢也发生滑移,全数链高度取向,高定伸,缓解应力集中,应力平均,滑动耗能;4—恢复,炭黑粒子间的链有相等的长度,应力软化

炭黑概况积是指单元质量或单元体积(实正在体积)中炭黑粒子的总概况积,单元为m2/g或m2/cm3。炭黑的比概况积有外概况积(滑腻概况)、内概况积(孔隙概况积)和总概况积(外概况积和内概况积之和)之分。

应力软化有恢复性,但正在室温下停放几天,丧失的应力恢复很少,而正在100℃×24h实空中能恢复大部门丧失的应力。由于炭黑的吸附是动态的,正在恢复前提下,橡胶大会正在炭黑概况从头分布,断的链可被新链取代。剩下的不克不及恢复的部门称为永世性应力软化感化。

炭黑是由很多烃类物质(固态、液态或气态)经不完全燃烧或裂解生成的。它次要由碳元素构成,其微晶具有准石墨布局,且呈齐心取向,其粒子是近乎球形的粒子,而这些粒子大都熔结成堆积体。

炭黑补强感化使橡胶的力学机能提高,同时也使橡胶正在粘弹变形中由粘性感化而发生的损耗要素提高。例如tanδ、生热、损耗模量、应力软化效应提高。因应力软化效应可以或许比力抽象地申明大滑动补强机理,因而将两者连系一路会商。

炭黑的一次布局就是堆积体,又称为根基聚熔体或原生布局,它是炭黑的最小布局单位。通过电子显微镜能够察看到这种布局。这种布局正在橡胶的混炼及加工过程中,除小部额外,大部门被保留,所以可视其为正在橡胶中最小的分离单元,所以又称为炭黑的不变布局。这种一次布局对橡胶的补强及工艺机能有着素质的影响。

炭黑布局对分离的影响也很较着。高布局比低布局吃料慢,但分离快。这是由于布局高,此中空地体积比力大,解除此中的空气需要较多的时间,而一旦吃入后,布局高的炭黑易分离开。

一般来说,粒子越小,布局度越高,导电机能越好。高布局炭黑较一般布局或低布局炭黑具有更好的导电性。炭黑概况粗拙度,即孔隙性也影响炭黑的导电性。概况粗拙多孔的炭黑其导电性添加。

式(3-9)对于MT炭黑,值小于0.3前提下顺应性好,对补强性炭黑不合用。若将包涵胶体积分数包罗到炭黑堆积体中,即将式(3-9)中的用式(3-7)中的′取代,所计较的胶料粘度才比力接近实测值。

炭黑的布局对定伸应力和硬度均有较大的影响。由于填料的存正在就削减了硫化胶中弹性橡胶大的体积分数,布局高的炭黑更大程度地削减了橡胶大的体积分数。布局对耐磨耗性只要正在苛刻的磨耗前提下才表示出必然的改善感化。布局对其他机能也有必然的影响。

炭黑着色强度是炭黑混入白色颜料后反射力降低的程度。它是炭黑的主要光学性质,并取炭黑的粒径、布局等要素相关。炭黑粒径小,着色强度高;炭黑布局高,着色强度低。着色强度是测定橡胶用炭黑光学性质的尺度方式,常用于研究新工艺炭黑的光学性质及质量节制。

炭黑的二次布局又称为附聚体、凝结体或次生布局,它是炭黑堆积体间以范德华力彼此堆积构成的空间网状布局,这种布局不太安稳,正在取橡胶混炼时易被碾压破坏称为堆积体。

设S为单元质量炭黑的比概况积(m2/g),ρ为密度(g/cm3)。对于球形粒子,则S取有下列关系:

炭黑的粒径是指单颗炭黑或堆积体中粒子的粒径大小,单元常为nm。凡是用平均粒径来暗示炭黑的粒子大小,炭黑工业常用的平均粒径有算术平均粒径和概况平均粒径两种。

一是吸附正在炭黑概况上的橡胶链取炭黑的概况基连合合,或者橡胶正在加工过程中颠末混炼和硫化发生大量橡胶基或离子取炭黑连系,发生化学吸附,这是生成连系胶的次要缘由。

填充炭黑的G高于纯胶的,且随炭黑填充量添加而提高。填充炭黑的G受振幅的影响,随振幅增大而削弱,到大约10%时趋于平稳。

炭黑是一种半导体材料,常用电导率或电阻率暗示它的电机能。炭黑的导电性取其微不雅布局、粒子大小、布局、概况性质等亲近相关。

(3)热裂法炭黑:率30%~47%。炭黑粒子粗大,补强性低,含氧量低(不到0.2%),含碳量达99%以上。