白炭(tàn)黑在生產混(hún)合矽橡膠過程中的作用有哪些
發表時間:2020-12-12
? 白炭黑(hēi)是生產混煉矽橡膠(jiāo)的重要原料,在生產原膠時,加多少?什麽時候(hòu)加?都會影(yǐng)響到矽(guī)橡膠(jiāo)原料的性能。本文就來說說白炭黑對膠料的影響。
一、膠料的混煉與分散
白炭黑由於表麵積很大,總(zǒng)趨向於二次聚集,加之在空氣中極易吸收水分,致使羥基間易產生很強的氫鍵締合,進一步提高了顆(kē)粒間的凝聚力,所以白炭黑的混(hún)煉與分散要比炭黑困難得多,而且在多量配合時,還容易生成凝膠,使膠料硬化,混煉時生熱大。為獲得良好的分散(sàn),就(jiù)要求初始混煉時,保持盡(jìn)可能高的剪切力,以(yǐ)便使白炭黑的這些聚(jù)集體粒子盡可能被破壞,而(ér)又不致使橡膠分子鏈發生(shēng)過多的機械降解。為此,白炭黑應分批少量加入,以(yǐ)降低生(shēng)熱。適當提高混煉溫度,有利(lì)於(yú)除掉一部分白炭黑表麵吸附水(shuǐ)分,降低粒子間的凝聚力,有(yǒu)助於白炭黑在膠料中(zhōng)的(de)分散。

二、白炭黑補強(qiáng)矽膠(jiāo)混煉膠中的結構控製
白炭黑,特別是氣(qì)相法白(bái)炭黑是矽膠的補強劑,但有一(yī)個使混煉膠硬化的問題,一般稱(chēng)為“結構化效應”。其結構化隨膠(jiāo)料停放時間延長而增加,甚至嚴重到無法返煉、報廢的程度。對此有兩種解釋,一種認為(wéi)是矽膠端(duān)基與白炭黑表麵羥基縮合;另一方麵認為矽膠矽氧鏈節與白炭黑表麵羥基形成(chéng)氫(qīng)鍵。
防止結(jié)構化有兩(liǎng)個途徑,其一是混煉時加入某些可以與白炭黑表麵羥基發生反應的物質,如羥基矽油、二苯(běn)基矽二醇、矽(guī)氮烷等。當使用二苯基矽二醇時,混煉後應在(zài)160~200℃下處理0.5~1h。這樣就(jiù)可以防止(zhǐ)白炭黑填充矽膠的結構化。另一途徑是預(yù)先將白炭(tàn)黑表麵改性,先(xiān)去(qù)掉部分表麵羥基,從根本上消除(chú)結構化。
三(sān)、膠料的門尼(ní)粘度
白炭黑生成凝膠的能力與炭黑不相上下,因此在(zài)混煉白炭黑時,膠料(liào)的門尼粘(zhān)度提高,故在含白炭(tàn)黑的(de)膠料配方中軟化劑(jì)的選擇和用量很重要。在IIR中往往加入石蠟烴(tīng)類、環烷烴類和芳香烴類,用量視白炭黑(hēi)用量多少及門尼粘度大小而異(yì),一般可達15-30%。在NR中,以植物性軟化劑如鬆香油、妥爾油等軟化效果,合成的軟化劑效果不大(dà),礦物油的軟化效果。

四、膠料的硫化速度
白炭黑粒子表麵有大量的微孔,對硫化促進劑(jì)有較強的(de)吸附作用,因(yīn)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(gāo)促進劑的用量(liàng);另一方麵可采用活性劑,使活性劑優(yōu)先吸附在白炭黑表麵,這樣就減少了它對促進劑(jì)的吸附。
活性劑一般是含氮或含氧的胺(àn)類、醇類、醇胺類低分子化合物。對NR來說胺類更適合,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亞(yà)甲基四胺等。對SBR來說,醇類更適合,如己(jǐ)三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇等。活性劑用量要根據(jù)白炭黑用量、PH值和橡(xiàng)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
白炭黑對各種橡膠都有十分顯著的補強作用,其中對矽(guī)膠的補強效果尤為突出。大多數促進(jìn)劑都是含有氨基,由於白炭黑的吸附作用以及與(yǔ)促進劑的反應,都會降低(dī)促進劑參加硫化反應的量。
白炭黑可以和(hé)活化硫化的鋅離子反應而降低鋅(xīn)離子的濃度。因此可以影響硫(liú)磺/促進劑體係的(de)硫(liú)化效果。同(tóng)時由於本(běn)身(shēn)具有酸性,可顯著降低過氧(yǎng)化物的交聯速度和效率。還會使 DCP 在硫化時有難聞的氣味。
白炭黑補強效果僅次於相(xiàng)應爐法炭黑的白色補強劑。含一定量(liàng)白炭黑(hēi)的硫化膠(jiāo)與相應爐法炭黑(如HAF)補強(qiáng)的硫化膠相比,具(jù)有強度高、伸長率大,撕裂強度(dù)高、硬度高、絕緣性好等優點。通常將(jiāng)炭黑和白炭(tàn)黑(hēi)並用(yòng),可以獲得較好的綜合性能。

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