炭黑对橡胶加工性能影响PPT课件

1、炭黑炭黑混炼影混炼影响响压延压出压延压出硫化影硫化影响响第1页/共42页讲义的三个部分讲义的三个部分1.炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂3.炭黑及无机填料的分散性炭黑及无机填料的分散性4.其他其他第2页/共42页讲义的三个部分讲义的三个部分1.炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂3.炭黑及无机填料的分散性炭黑及无机填料的分散性4.其他其他第3页/共42页炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响 1.炭黑的粒径对混炼的影响有炭黑的粒径对混

2、炼的影响有哪些哪些? 2.炭黑的结构对混炼的影响有炭黑的结构对混炼的影响有哪些哪些? 3.炭黑胶料炭黑胶料混炼时间与分散程度混炼时间与分散程度/流变性能流变性能/橡胶力学性能关系图橡胶力学性能关系图 4.炭黑性质对混炼胶黏度的炭黑性质对混炼胶黏度的影响影响？第4页/共42页 粒径越细的填料特点粒径越细的填料特点 混炼困难、吃料慢、耗能高、生热高、分散困难混炼困难、吃料慢、耗能高、生热高、分散困难原因？原因？它的粒径小、比表面积大、需要湿润的面积大、它的粒径小、比表面积大、需要湿润的面积大、越细的填料单位耗能高越细的填料单位耗能高粒径大小的影响粒径大小的影响第5页/共42页炭黑的粒径结构对混炼的

3、影响炭黑的粒径结构对混炼的影响 1.炭黑的粒径对混炼的影响有炭黑的粒径对混炼的影响有哪些哪些? 2.炭黑的结构对混炼的影响有炭黑的结构对混炼的影响有哪些哪些? 3.炭黑胶料炭黑胶料混炼时间与分散程度混炼时间与分散程度/流变性能流变性能/橡胶力学性能关系图橡胶力学性能关系图 4.炭黑性质对混炼胶黏度的炭黑性质对混炼胶黏度的影响影响？第6页/共42页炭黑结构的影响炭黑结构的影响炭黑结构对分散的影响炭黑结构对分散的影响 高结构比低结构吃料慢、分散快高结构比低结构吃料慢、分散快原因原因？ 空隙体积比较大、排除空气需要较多时间、空隙体积比较大、排除空气需要较多时间、一旦吃入后结构高的炭黑易分散一旦吃入后

4、结构高的炭黑易分散第7页/共42页Hot Tip 1.炭黑的粒径对混炼的影响有炭黑的粒径对混炼的影响有哪些哪些? 2.炭黑的结构对混炼的影响有炭黑的结构对混炼的影响有哪些哪些? 3.炭黑胶料炭黑胶料混炼时间与分散程度混炼时间与分散程度/流变性能流变性能/橡胶力学性能关系图橡胶力学性能关系图 4.炭黑性质对混炼胶黏度的炭黑性质对混炼胶黏度的影响影响？第8页/共42页2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂第9页/共42页Hot Tip 1.炭黑的粒径对混炼的影响有炭黑的粒径对混炼的影响有哪些哪些? 2.炭黑的结构对混炼的影响有炭黑的结构对混炼的影响有哪些哪些? 3.炭黑胶料炭黑胶

5、料混炼时间与分散程度混炼时间与分散程度/流变性能流变性能/橡胶力学性能关系图橡胶力学性能关系图 4.炭黑性质对混炼胶黏度的炭黑性质对混炼胶黏度的影响影响？第10页/共42页2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂第11页/共42页炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响 1.炭黑的粒径对混炼的影响有炭黑的粒径对混炼的影响有哪些哪些? 2.炭黑的结构对混炼的影响有炭黑的结构对混炼的影响有哪些哪些? 3.炭黑胶料炭黑胶料混炼时间与分散程度混炼时间与分散程度/流变性能流变性能/橡胶力学性能关系图橡胶力学性能关系图 4.炭黑性质对混炼胶黏度的炭黑性质对混炼胶黏度的影响影响？

6、第12页/共42页炭黑性质对黏度的影响炭黑性质对黏度的影响离子大小离子大小表面活性表面活性填填 充充 量量结结 构构 度度影响因素？影响因素？第13页/共42页其他方面的影响其他方面的影响除了以上四点还有什么对黏度有重要影响呢？除了以上四点还有什么对黏度有重要影响呢？回答：炭黑的粒径对黏度同样有着重要的影响，回答：炭黑的粒径对黏度同样有着重要的影响， 粒子越细则胶料黏度越高，因为粒子小，粒子越细则胶料黏度越高，因为粒子小， 比表面积大，结合橡胶增加比表面积大，结合橡胶增加。第14页/共42页炭黑粒径对黏度的影响炭黑粒径对黏度的影响第15页/共42页影响情况怎样？影响情况怎样？混炼胶黏度越高混炼

7、胶黏度越高粒子越细粒子越细结构度越高结构度越高填充量越大填充量越大表面活性越大表面活性越大第16页/共42页讲义的三个部分讲义的三个部分1.炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂3.炭黑及无机填料的分散性炭黑及无机填料的分散性4.其他其他第17页/共42页2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼中炭黑会断裂。混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方法从用热解方法及溶解方法从SBR-1500加加50份份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和DBP法测定聚集体的心态结构，结果见表法测

8、定聚集体的心态结构，结果见表4-14和和4-13第18页/共42页2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂第19页/共42页讲义的三个部分讲义的三个部分1.炭黑的粒径结构对混炼的影响炭黑的粒径结构对混炼的影响2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂混炼过程中炭黑聚集体的断裂3.炭黑及无机填料的分散性炭黑及无机填料的分散性4.其他其他第20页/共42页炭黑及无机填料的分散性炭黑及无机填料的分散性 炭黑一般与无机填料对于橡胶类有机聚合物炭黑一般与无机填料对于橡胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲和性。实践证明，无机填的亲和性低于炭黑的亲和性。实践证明，无机填料在橡胶中很难以一次结构形式单个地分

9、散开，料在橡胶中很难以一次结构形式单个地分散开，而主要原因是以很多个一次粒子结团在一起的形而主要原因是以很多个一次粒子结团在一起的形式存在。所以从本质上说，在通常的混炼条件下式存在。所以从本质上说，在通常的混炼条件下它没有能力达到主要以单个一次结构的形式分散它没有能力达到主要以单个一次结构的形式分散在橡胶中的真分散。而在相同条件下炭黑主要以在橡胶中的真分散。而在相同条件下炭黑主要以单个聚集体形式分散在胶中，它有能力达到真分单个聚集体形式分散在胶中，它有能力达到真分散散。炭黑一般与无机填料在橡胶中的分散性有本质炭黑一般与无机填料在橡胶中的分散性有本质区别区别第21页/共42页填料性质对压延和压出

10、的影响填料性质对压延和压出的影响第22页/共42页 压延和压出压延和压出是橡胶加工的重要过程，对于是橡胶加工的重要过程，对于压延、压出来说，最重要的是压延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、膨胀率（横收缩率（纵向）、膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构性）对其影响很大形态（炭黑结构性）对其影响很大。第23页/共42页 1、填料的压延效应、填料的压延效应 2、炭黑的性质与压出口型膨、炭黑的性质与压出口型膨胀的关系胀的关系 a炭黑表面活性的影响炭黑表面活性的影响 b炭黑用量的影响炭黑用量的影

11、响 c结构的影响结构的影响第24页/共42页 填料用量多，易压出，炭黑表填料用量多，易压出，炭黑表面活性无明显影响面活性无明显影响 一般的无机填料因粒子的长轴一般的无机填料因粒子的长轴或粒子的片状沿压延压出方向取向而或粒子的片状沿压延压出方向取向而引起了压延效应，这使胶片的某些性引起了压延效应，这使胶片的某些性能会出现各向异性，为了区别大分子能会出现各向异性，为了区别大分子链的链的压延效应压延效应， 也称为也称为粒子效应粒子效应 第25页/共42页橡胶在压出口型时会产生口型橡胶在压出口型时会产生口型膨胀现象膨胀现象原因原因 橡胶的弹性（记忆）效应橡胶的弹性（记忆）效应第26页/共42页 Cot

12、ton用用Instron毛细管流变仪毛细管流变仪测定了口型膨胀率与管壁的剪切力测定了口型膨胀率与管壁的剪切力w的关系。的关系。 试验确定了在该条件下毛细管试验确定了在该条件下毛细管长径比大于长径比大于15时，口型膨胀率表观上时，口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子质量分与压出温度、速度、相对分子质量分布等无关，只与布等无关，只与剪切应力剪切应力w有比例关有比例关系系，因为这些因素均可包容在，因为这些因素均可包容在w中。中。第27页/共42页 两种炭黑和它们的石墨化产物分别落在各自的直线上，这说明两种炭黑和它们的石墨化产物分别落在各自的直线上，这说明表面表面活性活性与温度等压出条件一样对口

13、型膨胀率与温度等压出条件一样对口型膨胀率与剪切应力与剪切应力w成比例关系成比例关系，没，没有干扰。有干扰。第28页/共42页 第29页/共42页 在相同在相同w下，填充量下，填充量高高，口型膨胀率口型膨胀率小。小。 这说明球状的这说明球状的没有结构没有结构的的N990炭黑用量经炭黑用量经校正后也和上校正后也和上述的压出条件等一样述的压出条件等一样基本上不干基本上不干扰扰B和和w 的关系的关系第30页/共42页 高结构高结构的炭黑尽管经过的炭黑尽管经过校正，校正，其用量对其用量对B和和w的比例关系仍有影的比例关系仍有影响响 第31页/共42页 对这一困难问题，对这一困难问题，Medalia用用包

14、容胶体积分数加上炭黑体积分数之包容胶体积分数加上炭黑体积分数之和和校正之后得到初步解决。但这种校正之后得到初步解决。但这种校正也只用于用量少于校正也只用于用量少于35份的情况。份的情况。这些都说明了这些都说明了炭黑对压出的影响是显炭黑对压出的影响是显著的。著的。第32页/共42页几种炭黑的几种炭黑的和和炭黑炭黑DBP吸油值吸油值/（cm3/100g）填充量填充量N210N683N220N47285.0135.5115.2187.0353535350.150.150.150.150.2900.4000.3560.514 第33页/共42页 炭黑结构对胶料压出膨胀有重大影响，炭黑结构对胶料压出膨胀

15、有重大影响，结构高则膨胀结构高则膨胀率低率低，并且在一定条件下可进行定量估算，并且在一定条件下可进行定量估算。 用量的影响也很重要，用量的影响也很重要，用量多，膨胀小用量多，膨胀小也能进行定量估也能进行定量估算。算。比表面积、表面活性无明显影响比表面积、表面活性无明显影响 第34页/共42页炭黑炭黑PH炭黑粒径炭黑粒径影响硫化影响硫化第35页/共42页 PH值低的值低的槽法炭黑槽法炭黑或或氧化炉法炭黑氧化炉法炭黑硫化速度慢，表现出迟延现象，硫化速度慢，表现出迟延现象， 起到较好起到较好的防焦烧作用的防焦烧作用。 PH值高的值高的炉法炭黑炉法炭黑一般无迟延现象一般无迟延现象PH值低迟延值低迟延硫化的硫化的原因原因？第36页/共42页粒径越小，比表面积越大，结合胶越多，粒径越小，比表面积越大，结合胶越多，自由胶中硫化剂浓度较大自由胶中硫化剂浓度较大炭黑粒径越小，焦烧越快。炭黑粒径越小，焦烧越快。炭黑的结构和粒径的影响炭黑的结构和粒径的影响第37页/共42页NO.4 第38页/共42页为什么会迟延硫化？为什么会迟延硫化？（1） 炭黑表面酸性基团含量多，炭黑表面酸性基团含量多