白炭黑的性能与运用.ppt

,工业生产化学特性,沉淀法（橡胶用）白炭黑的性能与运用,无定型沉淀法白炭黑,纯净结晶石英砂,无定型水合二氧化硅,aggregate,agglomerate,将二氧化硅从结晶态转变为无定型态,沉淀白炭黑的来源,沉淀法白炭黑生产-SiO2的形态变化,沉淀白炭黑,结晶二氧化硅,沉淀法白碳黑化学反应式,H2SO4,沉淀法白炭黑工业生产工艺,外观,结构和组成比表面积多孔性表面化学颗粒度分散性,白炭黑=沉淀法水合二氧化硅,橡胶用白炭黑的性能特点,外观,结构和组成:粉状,大颗粒,微珠比表面积:CTAB,BET多孔性:BET-CTAB表面化学:-H,-OH基团,水分,灼烧减量颗粒度:颗粒大小,(基本粒子,聚集体,附聚体)和分布分散性:传统,高分散白炭黑,沉淀白炭黑特征性能,沉淀白炭黑表观特征,颗粒结构和组成,白炭黑的聚集体粒径与炭黑的对比,(X60倍放大),微珠状=具有良好的分散性&较低的作用力,标准的粉未状=具有较小的阻力&较高的污染,沉淀法白炭黑真实光学显微照片,模型,电镜照片,沉淀白炭黑结构模型与真实电镜照片,比表面积决定于基本粒子的尺寸大小,比表面积就是每克白炭黑的表面积:,表面积:S=4pR体积:V=4/3pR3质量:M=Vxd(d:density=2),(m2/g),半径R,基本粒子:球形(半径R),SSA,S,M,=,SSA,1,d,3,R,=,沉淀法白炭黑的基本特征性能1)比表面积,沉淀白炭黑的比表面积,沉淀白炭黑的比表面积,特别对于橡胶来说,比表面积是指白炭黑的外比表面积(CTAB)或总比表面积(BET),.CTAB外比表面积橡胶分子可触表面,-BET总比表面积橡胶不能延伸至而橡胶助剂可以进入的表面,内孔度=BET-CTABm/g,国际标准ISO/DIS5794/3,分六个等级；(BET)比表面积g/m2A201260B166200C136165D101135E51100F2030,白碳黑比表面积对橡胶产品性能的影响,沉淀白炭黑的表面化学和水份,表面化学性能,表面形态,Si,O,O,O,Si,Si,O,O,O,Si,Si,O,Si,O,O,O,O,O,H,H,H,H,H,O,Si,间位,邻位,独立,各类硅羟基及水合过程,沉淀法白炭黑的多孔性,通过水银孔容计测量,对补强来说,只有第二步吸附是有效的(小于1m的孔),孔直径(m),0,目的补偿因白炭黑多孔性(BET-CTAB)被吸附的橡胶助剂,特别是促进剂.降低填料间的相互作用提高填料-橡胶间的相互作用可以达到提高工艺性能优化硫化性能提高补强性能,用表面活性剂进行配方优化调整,相容差,相容佳,用PEG,RT1987,作为白炭黑的表面必改性剂能改善白炭黑表面与聚合物的相容性。能更好地改善白炭黑与橡胶的亲和性，降低白炭黑与白炭黑之间的作用力。能降低白炭黑的亲水性，减少白炭黑对促进剂的吸符作用，从而使橡胶的硫化速度加快。,聚合物,白炭黑,白炭黑与橡胶基体的润湿合相容性,SiO2,橡胶与白炭之间的相互作用不是物理作用,用PEG4000改性的橡胶包容白炭黑,产生的化学界面作用,.,.,.,.,SiO2,SiO2,Rubber,Rubber,Rubber,白炭黑与橡胶的润湿/相容性-活化剂的作用,Si69or,用硅烷偶联剂改性白碳黑,Si75,橡胶硅烷的作用,硅胶硅烷橡胶偶联剂作用机理,白碳黑与硅烷偶联剂共混,偶联反应机理,在白炭黑生产的最后一步(干燥、研磨、压实、超微细),白炭黑会生成不同状态.,10mm,250m喷嘴干燥,沉淀法白炭黑的颗粒度,白炭黑内部微孔对硫化速度的影响,T90VS.Micro-Porosity,300,350,400,450,500,550,600,40,60,80,100,120,140,BET-CTAB(m2/g),T90(m:s),白炭黑在橡胶配方中的应用,对同一规格的白炭黑来说,微孔越多,T90越长,硫化速度越慢,水分对硫化速度的影响,T90%Vs.Moisture,0:07:12,0:07:55,0:08:38,0:09:22,0:10:05,0:10:48,0:11:31,0:12:14,0:12:58,0:13:41,0:14:24,4,5,6,7,8,9,MoistureContent(%),T90(m:s),对同一种白炭黑来说，水分越高，硫化速度越快。,白炭黑在橡胶配方中的应用,吸水量的对硫化的影响,含水量对硫化过程的影响,pH值的影响,低pH-值更长的硫化时间高pH-值更短的硫化时间更快的硫化速率,从30到60phr在大底中：=白炭黑phr提高:焦烧时间(Ts2)&硫化时间(T90)延长,拉伸，撕裂，定伸，硬度，比重提高阿克隆磨耗降低.=白炭黑phr提高,活性剂(例如PEG4000)应相应调整.通常是白炭黑用量的610%，(1.53.5phr),白炭黑用量(phr)对橡胶性能影响明显。,白炭黑填充量对橡胶配性能的影响,Ts2,T90vs.phr,0:00,1:12,2:24,3:36,4:48,6:00,30.0,40.0,50.0,60.0,Silicaphr,TS2,T90(m:s),T90,Ts2,TS&M300%vs.phr,4.0,7.0,10.0,13.0,16.0,19.0,22.0,30.0,40.0,50.0,60.0,Silicaphr,TS&Modulus(MPa),白炭黑用量在(3060phr)不等对胶料配合性能的影响,TS,M300%,T90,Ts2随着用量的提高焦烧时间，硫化速度降底,300%定伸强度，定伸强度随着用量的提高而增l,白炭黑填充量对橡胶配性能的影响,Tear&Hdvs.PHR,40,50,60,70,80,90,100,30.0,40.0,50.0,60.0,SilicaPHR,HdShoreA+Tear,(Kn.m),Akronloss&SGvs.PHR,0.000,0.200,0.400,0.600,0.800,1.000,1.200,30.0,40.0,50.0,60.0,SilicaPHR,Akron(cc)+SG,白炭黑用量在(3060Phr)对物理性能的影响,Tear,Hd,SG,AbLoss,随着用量的增加撕裂强度，拉伸强度增加,随着用量的增加磨耗量下降,白炭黑填充量对橡胶配合性能的影响,白碳黑与碳黑的差异,白碳黑与碳黑的差异,各种表面活性剂、偶联剂对硫化、焦烧的影响,、,1，三乙醇胺2，PEG40003，DEG4，SI69,开炼机开炼机混炼工艺,开炼机混炼工艺的优缺点,1，温度对促进剂吸附的影响。2，配合剂分散性与扩散的速度。3，能耗大。4，环境污染大。5，操作时的包辊性差。6，对硫化体系的影响小。,密炼机混炼工艺,密炼机混炼工艺的优缺点,1.分散性好，能耗低。2，粉尘飞扬少。3，温度对配合剂的影响大。4，能耗低。5.生产率高。6，温度对硫化影响大。,开炼的基本工艺,1，加料顺序。2，改善包辊的配方调节。3，需适当进行