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白炭黑胶料为什么不耐磨?为什么不好分散?

2023-11-28
安米微纳
- 金牌技术人员

白炭黑是微细粉末状或超细粒子状无水及含水二氧化硅或硅酸盐类的统称。具有多孔性,耐高温、质轻等优点,常用于橡胶、轮胎、塑料及油墨等工业中。白炭黑在轮胎胶料中可以代替炭黑,具有降低轮胎的生热、滚动阻力等作用,还可提高轮胎的抗刺扎性、抗湿滑性等。白炭黑虽然具有良好的物理性能,不过白炭黑的极强性导致与橡胶分子的相容性比较差,在胶料中不易分散,非常影响白炭黑胶料的最终应用性能。硅烷偶联剂在白炭黑配方中起到架桥作用,一头与无机填料白炭黑结合,一头与有机物橡胶分子链结合,从而实现白炭黑对橡胶的补强作用,硅烷偶联剂在橡胶中既是偶联剂也是交联剂(硫化剂)。

 

在白炭黑配方混炼过程中硅烷偶联剂在125℃-140℃之间先与橡胶分子链结合将白炭黑转化为非极性物质,提升白炭黑在橡胶中的分散性,并释放出乙醇。而当温度高于150℃时,硅烷偶联剂就会与橡胶发生反应,如果在炼胶环节硅烷偶联剂与橡胶发生反应就会导致橡胶早期硫化,影响产品品质。因此白炭黑配方在混炼阶段的温度控制非常重要,最理想的状态就是将混炼胶料温度维持在130℃左右,让偶联剂与白炭黑充分反应,并且将反应生成的乙醇尽量排出,但是难点就是白炭黑配方混炼时升温速度非常快,正常混炼情况下从120度升到140度大概只要10-20秒,因此延长混炼时间提升混炼效果是主要方法,目前基本都会采用恒温炼胶方法延长混炼时间,有明显改善效果,但是相应的能耗也会增加。另外由于白炭黑属于纳米级材料,表面极性强,极容易产生自聚结团现象,增加了白炭黑的分散难度,目前高分散性白炭黑以及各种分散剂的应用也取得一定的效果,同时密炼机转子也由四棱转子转换为啮合型转子提升剪切效果,这一切的措施都有效改善了白炭黑的分散性,从而对白炭黑胶料的耐磨性起到改善作用,目前市面上的使用白炭黑配方的轿车耐磨性基本上能满足家用需求,但是无法满足诸如出租车等行驶里程要求较高的行业需求。


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