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炭黑在橡膠中的分散


炭黑在橡膠中的分散:

炭黑在共混橡膠中的分布是不均衡的,受橡膠種類,粘度,與配合劑親和性,配合劑種類和用量,混煉條件等各種因素的影響,并對橡膠輥的性能產生重要影響。

橡膠的親和性會影響炭黑的分布,其親和性按下列順序遞減:順丁橡膠>丁苯橡膠>氯丁橡膠>丁腈橡膠>天然橡膠>三元乙丙橡膠>丁基橡膠。

親和性與橡膠大分子鏈的柔性和雙鍵有關。順丁橡膠因柔性大,不飽和度高等,與炭黑結合力最強,而丁基橡膠因不飽和度低與炭黑結合力最弱。兩種橡膠的不飽和度相差越大,共混時兩膠相中炭黑含量差別越顯著。

橡膠的黏度會影響炭黑的分布。一般,炭黑傾向于分布在黏度較低的膠相中。混煉方法對炭黑在共混膠中的分布有很大影響。

炭黑分散度的影響因素: 炭黑的混煉構成了混煉工藝中的主要內容之一。如果炭黑分散不良,則橡膠的性能明顯下降。

炭黑結構的影響:

1、炭黑結構程度不同,混入橡膠的時間也不同,混入橡膠的時間也不同,混入時間隨著炭黑結構程度的增大而增加。炭黑在膠料中的分散時間隨其結構性增大而減少,因為結構越高的炭黑,混入膠料后黏度上升越高,在混煉中剪切應力也越大,達到一定分散度的時間越短。不同結構性炭黑的母煉膠制備特性不同。

2、炭黑粒徑的影響,一般說來,與結構性相似,炭黑粒徑小,總表面積大,總表面能也較大,要使橡膠與炭黑互相濕潤,所需能量也大,所以混入時間比粗粒子炭黑長。在結構性相同的條件下,炭黑粒徑越小,分散越難,所需時間越長。

3、炭黑造粒特性的影響,就混入時間來說,大顆粒炭黑的混入時間比小顆粒長,顆粒結合力強者混入時間比結合力弱者短。但是就分散來說,炭黑顆粒結合強度低者容易分散,因此硫化膠力學性能也較高。在一般情況下,膠料從密煉機排出后再用開煉機捏煉,因而并無分散不良問題。

4、裝料系數對炭黑分散的影響,生膠對補強填充劑有一定的選擇性,如槽法炭黑適用于天然橡膠,爐法炭黑適用于合成橡膠。炭黑添加量較大,為了獲得良好的分散,應采取分批添加或添加炭黑母膠的方法。特別應避免與軟化劑同時加入,以防止炭黑結團,一般要待炭黑分散均勻后再加軟化劑。

5、軟化劑對炭黑分散的影響,軟化劑又稱增塑劑或操作油,用以改善橡膠的操作性能。天然橡膠操作性能較好,對軟化劑操作油依賴性較小。合成橡膠特別是丁苯橡膠大量應用以后,因其工藝性能不如天然橡膠,操作油用量隨之增大。軟化劑在橡膠中的用量少者5份,多者可達40份,品種主要有石油系列軟化劑,植物油系列軟化劑,煤焦油系列軟化劑和酯類增塑劑等四大類。

為了提高分散度,必須先加入炭黑后加油,而且炭黑和油分開加入,這是橡膠混煉操作的一項工藝原則。

此外,加油方法也很重要。如果用油量較多,則宜分批加入,否則會延遲混煉時間,軟化劑應避免與粉狀填充劑一起加入,以防結團,目前較多采用填充劑全部混入后再加軟化劑的辦法,但油類軟化劑也可與部分填料一起加入。

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