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炭黑在橡胶中的分散


炭黑在橡胶中的分散:

炭黑在共混橡胶中的分布是不均衡的,受橡胶种类,粘度,与配合剂亲和性,配合剂种类和用量,混炼条件等各种因素的影响,并对橡胶辊的性能产生重要影响。

橡胶的亲和性会影响炭黑的分布,其亲和性按下列顺序递减:顺丁橡胶>丁苯橡胶>氯丁橡胶>丁腈橡胶>天然橡胶>三元乙丙橡胶>丁基橡胶。

亲和性与橡胶大分子链的柔性和双键有关。顺丁橡胶因柔性大,不饱和度高等,与炭黑结合力最强,而丁基橡胶因不饱和度低与炭黑结合力最弱。两种橡胶的不饱和度相差越大,共混时两胶相中炭黑含量差别越显著。

橡胶的黏度会影响炭黑的分布。一般,炭黑倾向于分布在黏度较低的胶相中。混炼方法对炭黑在共混胶中的分布有很大影响。

炭黑分散度的影响因素: 炭黑的混炼构成了混炼工艺中的主要内容之一。如果炭黑分散不良,则橡胶的性能明显下降。

炭黑结构的影响:

1,炭黑结构程度不同,混入橡胶的时间也不同,混入橡胶的时间也不同,混入时间随着炭黑结构程度的增大而增加。炭黑在胶料中的分散时间随其结构性增大而减少,因为结构越高的炭黑,混入胶料后黏度上升越高,在混炼中剪切应力也越大,达到一定分散度的时间越短。不同结构性炭黑的母炼胶制备特性不同。

2,炭黑粒径的影响,一般说来,与结构性相似,炭黑粒径小,总表面积大,总表面能也较大,要使橡胶与炭黑互相湿润,所需能量也大,所以混入时间比粗粒子炭黑长。在结构性相同的条件下,炭黑粒径越小,分散越难,所需时间越长。

3,炭黑造粒特性的影响,就混入时间来说,大颗粒炭黑的混入时间比小颗粒长,颗粒结合力强者混入时间比结合力弱者短。但是就分散来说,炭黑颗粒结合强度低者容易分散,因此硫化胶力学性能也较高。在一般情况下,胶料从密炼机排出后再用开炼机捏炼,因而并无分散不良问题。

4,装料系数对炭黑分散的影响,生胶对补强填充剂有一定的选择性,如槽法炭黑适用于天然橡胶,炉法炭黑适用于合成橡胶。炭黑添加量较大,为了获得良好的分散,应采取分批添加或添加炭黑母胶的方法。特别应避免与软化剂同时加入,以防止炭黑结团,一般要待炭黑分散均匀后再加软化剂。

5,软化剂对炭黑分散的影响,软化剂又称增塑剂或操作油,用以改善橡胶的操作性能。天然橡胶操作性能较好,对软化剂操作油依赖性较小。合成橡胶特别是丁苯橡胶大量应用以后,因其工艺性能不如天然橡胶,操作油用量随之增大。软化剂在橡胶中的用量少者5份,多者可达40份,品种主要有石油系列软化剂,植物油系列软化剂,煤焦油系列软化剂和酯类增塑剂等四大类。

为了提高分散度,必须先加入炭黑后加油,而且炭黑和油分开加入,这是橡胶混炼操作的一项工艺原则。

此外,加油方法也很重要。如果用油量较多,则宜分批加入,否则会延迟混炼时间,软化剂应避免与粉状填充剂一起加入,以防结团,目前较多采用填充剂全部混入后再加软化剂的办法,但油类软化剂也可与部分填料一起加入。

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