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热裂解法炭黑N990与喷雾炭黑性能对比

热裂解法炭黑N990与喷雾炭黑性能对比

炭黑是橡胶工业中最通用的补强填充剂,其总量的90-95%用于橡胶工业,其耗用量约为橡胶耗用量的40-50%。炭黑不仅能提高橡胶制品的强度,而且能改善胶料的加工性能,并赋予制品以耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油及某些特殊性能,使制品使用寿命延长。炭黑的生产工艺一般可分为槽法和炉法,其中中粒子热裂解法炭黑(MT炭黑)是天然气隔绝空气加热到1300℃裂解生成,是由大量球形、椭圆形炭和少量熔接粒子组成,具有粒径大、比表面积小、结构低、容易分散、流动性好、高填充量等特点。因其表面活性低,故也称为非补强性炭黑,是一种在轮胎气密层、胶管、胶带、油封、氟胶制品中应用较为广泛的炭黑品种之一。

由于目前国内的只有天津优盟化工生产热裂解法炭黑,因此我国的橡胶产品配方中用量较少。而性能与其相近似的喷雾炭黑,粒子较粗并可以在胶料中大量填充,加工性能良好。硫化胶弹性大、生热低、变形小、低温性能好、定伸应力较高,目前多用于特种橡胶制品中,另外国内自己也生产这种炭黑。因此我国的配方设计工程师经常使用喷雾炭黑在相关的生产中。

本文仅就中粒子热裂解法炭黑的代表N990热裂解法炭黑和喷雾炭黑的各种性能进行对比。

一.材料

实验所需的炭黑来源为:N990热裂解法炭黑

喷雾炭黑 国产品种

二.试验结果

热裂解法炭黑与喷雾炭黑基本性能对照表

三.实验结果分析

1. 物理形态

经过造粒处理后的N990热裂解法炭黑不仅在加工中可以防止粉尘和有害空气的产生,维护使用者的身体健康,而且造粒后的炭黑更易于搬运,降低了炭黑的运输成本,也改善了炭黑的流动性,更易于使用气体输送装置加料。另外造粒后,可以提高炭黑在胶料中的分散性。喷雾炭黑由于未经过造粒处理,加工混炼时间不得不延长,消耗了更多的能源,产生了更高的温度(可能引起胶料焦烧),降低了设备的利用率。甚至可能出现由于存在未分散的炭黑,引起制品内部出现空洞以及制品外观质量问题。

1. 325目筛余物含量

筛余物和磁性物质(诸如金属碎片)含量高能引起制品外观质量和其它质量问题。在实际生产中,尤其是在生产O型圈、密封垫、风雨密封件和汽车水刮器,这是产生废品的主要原因。废品率的增加使生产成本相应地增加。N990热裂解法炭黑的筛余物较低,不仅可以提高成品率,而且可以降低对模具的磨损,提高连续生产的时间。

1. 结构

利用DBP吸收法检测喷雾炭黑的结构时,无法得到数据。分析原因,有可能是喷雾炭黑的结构非常松散(密度仅为154 KG/M3),也有可能是这种测试方法不适合检测这种形态的炭黑。

1.甲苯抽出物

炭黑表面上焦油状物质,可以被甲苯等一些溶剂抽出。抽出物含量高可能会污染胶料,在一些应用中能引起污染。制品外观也可能出现问题。

1. 比表面积

喷雾炭黑的比表面积比N990热裂解法炭黑的大,从理论上讲,喷雾炭黑的粒子比N990热裂解法炭黑小,补强性更好,而N990热裂解法炭黑在胶料中的添充量则更大一些,胶料的各项技术指标却不会随N990热裂解法炭黑份数的加大而下降。

1. 加热减量

N990热裂解法炭黑加热减量明显低于喷雾炭黑。如果炭黑水分含量高,在硫化时,可导致制品中产生气泡,进而使制品内部出现气孔和外观质量问题,因此在生产中我们更希望使用水分含量低的炭黑。

1. 硫含量

喷雾炭黑中硫含量经测试要比N990热裂解法炭黑的高出许多。在氟胶加工中,由于氟胶是高饱和胶,不能使用硫黄硫化体系,因此喷雾炭黑不适合氟胶的生产加工中。

四.结论

综上所述,我们感到对比喷雾炭黑,N990热裂解法炭黑作为一种功能性填充剂,具有加热减量小、纯度高、粒子大、结构低、流动性好、填充量高等优势,更适用于相关橡胶制品,尤其是在生产配方中的胶料较昂贵,尺寸公差要求严格,动态性能要求优秀的制品中,如氟胶、丁腈胶、三元乙丙胶、氯丁胶、丁基胶等。另外大量使用热裂解法炭黑不仅可以降低成本,而且使用造粒后的炭黑可以改善工作环境,提高连续生产能力。

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