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白炭黑对胶料工艺性能的影响
文章作者:admin 更新时间:2020/11/26 8:27:48
一、白炭黑对胶料工艺性能的影响


(1)胶料的混炼与分散


白炭黑由于比表面积很大,总趋向于二次聚集,加之在空气中极易吸收水分,致使羟基间易产生很强的氢键缔合,进一步提高了颗粒间的凝聚力,所以白炭黑的混炼与分散要比炭黑困难得多,而且在多量配合时,还容易生成凝胶,使胶料硬化,混炼时生热大。为获得良好的分散,就要求初始混炼时,保持尽可能高的剪切力,以便使白炭黑的这些聚集体粒子尽可能被破坏,而又不致使橡胶分子链发生过多的机械降解。为此,白炭黑应分批少量加入,以降低生热。适当提高混炼温度,有利于除掉一部分白炭黑表面吸附水分,降低粒子间的凝聚力,有助于白炭黑在胶料中的分散。


(2)白炭黑补强硅橡胶混炼胶中的结构控制;


白炭黑,特别是气相法白炭黑是硅橡胶最好的补强剂,但有一个使混炼胶硬化的问题,一般称为“结构化效应”。其结构化随胶料停放时间延长而增加,甚至严重到无法返炼、报废的程度。对此有两种解释,一种认为是硅橡胶端基与白炭黑表面羟基缩合;另一方面认为硅橡胶硅氧链节与白炭黑表面羟基形成氢键。


防止结构化有两个途径,其一是混炼时加入某些可以与白炭黑表面羟基发生反应的物质,如羟基硅油、二苯基硅二醇、硅氮烷等。当使用二苯基硅二醇时,混炼后应在160~200℃下处理0.5~1h。这样就可以防止白炭黑填充硅橡胶的结构化。另一途径是预先将白炭黑表面改性,先去掉部分表面羟基,从根本上消除结构化。
 


(3)胶料的门尼粘度


白炭黑生成凝胶的能力与炭黑不相上下,因此在混炼白炭黑时,胶料的门尼粘度提高,以致于恶化了加工性能,故在含白炭黑的胶料配方中软化剂的选择和用量很重要。在IIR中往往加入石蜡烃类、环烷烃类和芳香烃类,用量视白炭黑用量多少及门尼粘度大小而异,一般可达15-30%。在NR中,以植物性软化剂如松香油、妥尔油等软化效果最好,合成的软化剂效果不大,矿物油的软化效果最低。


(4)胶料的硫化速度


白炭黑粒子表面有大量的微孔,对硫化促进剂有较强的吸附作用,因此明显地迟延硫化。为了避免这种现象,一方面可适当地提高促进剂的用量;另一方面可采用活性剂,使活性剂优先吸附在白炭黑表面,这样就减少了它对促进剂的吸附。


活性剂一般是含氮或含氧的胺类、醇类、醇胺类低分子化合物。对NR来说胺类更适合,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亚甲基四胺等。对SBR来说,醇类更适合,如己三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇等。活性剂用量要根据白炭黑用量、PH值和橡胶品种而定,一般用量为白炭黑的