炭黑对橡胶加工性能影响演示文稿课件

LOGOLOGO NO.4 填料的性质对橡胶加工性能的影响填料的性质对橡胶加工性能的影响1LOGOLOGO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2LOGOLOGO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3LOGOLOGO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4LOGOLOGO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/橡胶橡胶力学性能关系图力学性能关系图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？5LOGOLOGO 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6LOGOLOGO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/橡胶橡胶力学性能关系图力学性能关系图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？7LOGOLOGO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结构高的炭黑易分散8LOGOLOGOHot Tip1.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/橡胶橡胶力学性能关系图力学性能关系图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？9LOGOLOGO2.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10LOGOLOGOHot Tip1.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/橡胶橡胶力学性能关系图力学性能关系图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？11LOGOLOGO2.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12LOGOLOGO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/橡胶橡胶力学性能关系图力学性能关系图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？13LOGOLOGO炭黑性质对黏度的影响炭黑性质对黏度的影响A ATITLETITLEB BTITLETITLE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C CTITLETITLED DTITLETITLE影响因素？影响因素？14LOGOLOGO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。15LOGOLOGO炭黑粒径对黏度的影响炭黑粒径对黏度的影响16LOGOLOGO影响情况怎样？影响情况怎样？混炼胶黏度越高混炼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17LOGOLOGO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18LOGOLOGO2.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，结果见表法测定聚集体的心态结构，结果见表4-14和和4-1319LOGOLOGO2.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20LOGOLOGO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21LOGOLOGO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22LOGOLOGO填料性质对压延和压出的影响填料性质对压延和压出的影响填料性质对压延和压出的影响填料性质对压延和压出的影响23LOGOLOGO 压延和压出压延和压出是橡胶加工的重要过程，是橡胶加工的重要过程，对于压延、压出来说，最重要的是对于压延、压出来说，最重要的是收缩率收缩率（纵向）、膨胀率（横向）要小，表面光滑，（纵向）、膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。棱角畸变小。是否填充、填料性质，特别是形是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构性）对其影响很大态（炭黑结构性）对其影响很大。24LOGOLOGO 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胀、炭黑的性质与压出口型膨胀的关系的关系 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响 c结构的影响结构的影响25LOGOLOGO 填料用量多，易压出，炭黑表面活填料用量多，易压出，炭黑表面活性无明显影响性无明显影响 一般的无机填料因粒子的长轴或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引粒子的片状沿压延压出方向取向而引起了压延效应，这使胶片的某些性能起了压延效应，这使胶片的某些性能会出现各向异性，为了区别大分子链会出现各向异性，为了区别大分子链的的压延效应压延效应，也称为也称为粒子效应粒子效应 26LOGOLOGO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27LOGOLOGO Cotton用用Instron毛细管流变仪测定毛细管流变仪测定了口型膨胀率与管壁的剪切力了口型膨胀率与管壁的剪切力w的关的关系。系。试验确定了在该条件下毛细管长试验确定了在该条件下毛细管长径比大于径比大于15时，口型膨胀率表观上与时，口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子质量分布压出温度、速度、相对分子质量分布等无关，只与等无关，只与剪切应力剪切应力w有比例关系有比例关系，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。28LOGOLOGO 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，这说明表面活性表面活性与温度等压出条件一样对口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，没有干扰。，没有干扰。29LOGOLOGO 30LOGOLOGO 在相同在相同w下，填充量下，填充量高高，口型，口型膨胀率膨胀率小。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扰基本上不干扰B和和w 的关系的关系31LOGOLOGO 高结构高结构的炭黑尽管经过的炭黑尽管经过校正，其校正，其用量对用量对B和和w的比例关系仍有影响的比例关系仍有影响 32LOGOLOGO 对这一困难问题，对这一困难问题，Medalia用包容用包容胶体积分数加上炭黑体积分数之和胶体积分数加上炭黑体积分数之和校校正之后得到初步解决。但这种校正也正之后得到初步解决。但这种校正也只用于用量少于只用于用量少于35份的情况。这些都份的情况。这些都说明了说明了炭黑对压出的影响是显著的。炭黑对压出的影响是显著的。33LOGOLOGO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 34LOGOLOGO 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有重大影响，结构高则膨胀率低结构高则膨胀率低，并且在一定条件下可进，并且在一定条件下可进行定量估算行定量估算。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算。也能进行定量估算。比表面积、表面活性无比表面积、表面活性无明显影响明显影响 35LOGOLOGO炭黑炭黑PH炭黑粒径炭黑粒径影响硫化影响硫化36LOGOLOGO 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硫化速度慢，表现出迟延现象，度慢，表现出迟延现象，起到较好的防焦起到较好的防焦烧作用烧作用。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？37LOGOLOGO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38LOGOLOGONO.4 39LOGOLOGO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，PH低，对于促进剂低，对于促进剂D的吸附量大，相应的吸附量大，相应地减少了促进剂地减少了促进剂D的用量，因而回会的用量，因而回会迟延硫化。迟延硫化。（2）炭黑表面酸性基团能阻碍自由炭黑表面酸性基团能阻碍自由基的形成，又能在硫化初期抑制双基基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫的产生，所以会迟延硫化硫的产生，所以会迟延硫化40LOGOLOGO炭黑粒径对焦烧时间影响炭黑粒径对焦烧时间影响41LOGOLOGO炭黑炭黑PH值对硫化的影响值对硫化的影响42