东莞市科奕五金橡胶制品有限公司  
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炭黑的主要特征


炭黑的主要特征 :   

1.炭黑的比表面积:炭黑的比表面积是指单位质量炭黑粒子表面积的总和。炭黑的表面积包括外表面积和内表面积。它的比表面积与粒径大小成反比,即粒径小的炭黑比表面积大,粒径大的炭黑比表面积小。炭黑的表面粗糙度与炭黑比表面积相关,可用炭黑总比表面积与外比表面积的比值表征。

2.炭黑比表面积的测定方法有以下几种:

A.电子显微镜法 B氮吸附法 C吸碘值测定法  D统计吸附层厚度法 E CTAB吸附法

3.炭黑比表面积对性能的影响:

炭黑的比表面积是它最重要的特征之一。这是由于炭黑是一种比表面积较大的物质。它的表面粗糙有微孔。炭黑对橡胶辊的补强首先是其聚集体表面对橡胶分子链的可及性。橡胶分子链不能进入这些微孔内,以及橡胶分子接触不到粗糙表面的凹面。这就提出了炭黑的内表面积/外表面积/总表面积的问题。

炭黑的总表面积是以1g炭黑的表面积表示的,数值上等于外表面积与内表面积之和。炭黑作为补强剂它必须与橡胶分子链相结合才能起到补强作用,这一结合必须依赖于炭黑的表面来完成。补强作用的大小,也就取决于结合的程度,表面的大小。炭黑粒子直径与表面积成反比。排除其他因素的影响,炭黑粒子越小,单位质量炭黑所具有的表面积越大,对橡胶的补强作用越大,混入时间增加,分散能力下降,脱辊性增加,粘度增大,压出光滑程度提高,而烧焦时间,压出收缩率,压出速率减小,对胶辊的性能影响是硬度增大,拉伸强度增强,生热/导电性增加,耐磨耐撕裂性能,抗割口增长性,耐屈绕性提高。定神应力增加大最大后下降,伸长率减小到最小后增加,压缩变形变化小。

4.结构程度:

炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。炭黑在生成过程中,先是由原料油生成很小的炭黑微粒,这些炽热的粒子互相碰撞而发生熔结,因而形成上述链状或葡萄状。炭黑粒子连结在一起,并熔结而成的三维空间聚集体结构称为“一次结构”。聚集体之间由范德华力凝聚而成的附聚体结构称为“二次结构”。

炭黑结构对橡胶辊补强性能的影响:

结构性高的炭黑,其聚熔体形态复杂,枝叉多,内部空隙大,当与橡胶混合后,形成吸留橡胶多,由于炭黑聚熔体能阻碍被吸留的橡胶分子链变形,因而对橡胶辊的定伸应力,硬度等性能有显著提高。结构化程度对定伸应力的影响最为突出。在相同的径粒下,结构化程度越高,定伸应力越大,这一影响超过了径粒对橡胶辊的影响。

需要注意的是:在结晶性橡胶如天然橡胶中,使用高结构炭黑,硫化胶的拉伸强度及撕裂强度低于使用低结构炭黑,这时降低炭黑的结构性有助于拉伸强度及撕裂强度的提高。在非结晶性橡胶中,高结构炭黑有助于拉伸强度及撕裂强度的提高。

结构性越高的炭黑,橡胶辊的电阻下降越大。乙块炭黑具有很高的结构性,能赋予橡胶辊很好的导电性。

5.炭黑粒径及其对橡胶辊补强性能的影响:

炭黑原生粒子除热裂法炭黑外,几乎所有炭黑的球形粒子都不是单独存在的,而是在炭黑生成过程中聚熔在一起形成炭黑聚集体的一个区域。聚集体是炭黑单独存在在最小单元。

炭黑的活性点存在于炭黑的表面,因此粒子越小,比表面积越大,相同质量炭黑的活性点也就越多,就能更好的发挥炭黑对橡胶的化学结合和物理吸附作用,从而提高炭黑对橡胶辊的补强效应。

炭黑粒子小,分布窄,则胶料的强伸性能和耐磨性能好。

 

性能

当粒径减小时

当结构性增加时

当表面粗糙度增加时

当用量增加时

拉伸强度

提高(显著)

结晶橡胶下降,非结晶橡胶提高

下降

出现极大值

定伸应力

提高(不显著)

提高(显著)

下降

提高

硬度

提高

提高(显著)

下降

提高

拉断伸长率

下降

下降

提高

下降

撕裂强度

提高

结晶橡胶下降,非结晶橡胶提高

提高

出现极大值

耐磨性

提高

提高

下降

出现极大值

回弹性

下降

定变形下下降,定负荷下提高

提高

下降

生热

提高

定变形下提高,定负荷下出现极小值

定变形下下降,定负荷下提高

提高

导电性

提高

提高(显著)

提高(显著)

 

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