炭黑在混炼胶中的分散机理VIP免费

·21·第39卷第10期0前言橡胶配合了炭黑后，其强韧性和耐磨性增大，耐久性显著提高。这种效果在SBR类无定形聚合物中非常显著。配合了炭黑之后，原本脆弱的聚合物也可以用于制造轮胎胎面之类，暴露在条件苛刻的氛围中的橡胶部件。只有炭黑良好地分散在橡胶之中，才能有效地利用这种效果。而分散不良的凝集块会产生负面效应，补强性降低。Boonstra和Medalia认为，大小超过10μm的不良凝集块，会显著降低橡胶的强度。因此，在混炼胶中应该尽量减少超过这一尺寸的凝集块的数量。混炼初期，炭黑混入聚合物，炭黑形成由聚集体和与其少许相连的聚合物组成的较大的“凝集块”。随着混炼持续进行，凝集块变小并逐渐分散。这一过程被认为是由剪切力破碎凝集块的过程。近年来，有许多学者对于炭黑分散过程提出了新的见解。如日本人贺和古田采用光学显微镜观察配合了炭黑的混炼胶的超薄切片，发现在不良分散块中存在着细细的尾巴，炭黑聚集体从凝集块的表面像剥洋葱皮那样，被剥成筋条状，最后逐渐分散。Rwei，Manas-Zloczower和Feke认为，是凝集块的炭黑粒子混入硅油中后，炭黑在混炼胶中的分散机理那洪东编译（炭黑工业研究设计院,四川自贡643000）摘要：文中通过3组试验，阐述了炭黑在混炼胶中的分散机理。该文作者认为，炭黑的凝集块形成网络时，结合橡胶分子链剪切度高，可以促进炭黑在混炼胶中的分散。关键词：炭黑；分散；凝胶；溶胶中图分类号：TQ330.38+1文献标识码：B文章编号：1671-8232(2012)10-0021-07观察它在剪切作用下的分散情况，炭黑聚集体在凝集块的表面上被侵蚀，最后也逐渐分散。以上学者们对凝集块变细小的过程提出了新的见解。然而，他们为了便于观察，使用的炭黑的量比通常配合量要少得多。因此，这些见解是否可作为一般理论适用于胶料的混炼，还有待进一步的验证。文中将配合量从与他们同样的水平调整到实用的水平，并加以变量，从不同的角度探讨炭黑在NR以及BR中的分散机理。1试验为了考察炭黑配合量、原料聚合物的改性特性以及混炼时聚合物分子链被切断对于分散的影响，共进行了三组试验。每一组试验均在容量为1.6L的密炼机中，边使80℃的冷却介质循环，边对聚合物和配合剂（除了硫化剂）进行混炼，然后，在开炼机上加入硫化剂再进行混炼。在部分试验中，也采用了在开炼机上直接进行母炼胶混炼的方法。将制得的混炼胶在150℃下，加压硫化30min，再裁成胶片，供各种测试之用。对于炭黑的分散情况，可采用Leigh-Dougmore法用光学显微镜观察其超薄橡胶切片，得到10μm以上不第39卷第10期2012年10月世界橡胶工业WorldRubberIndustryVol.39No.10：21～27Oct.2012·22·2012世界橡胶工业良分散块的数量和10μm以下已分散炭黑的数量，最后计算出分散度D。1.1探讨炭黑配合量的影响（实验1）如表1中配方1所示，变更炭黑的配合量（20，30，40，50phr），用密炼机（转子转速40rpm）混炼40min。然后，向混炼胶中添加硫化剂，制成硫化胶片再测定炭黑的分散度，体积固有电阻R，以及改变动态应变时的动态粘弹性。按照Payne方法，假设改变动态变形所得到的由E'以及E''所绘成的cole-colo曲线是一个圆弧，那么，可从吻合的曲线与E'轴的截距求出最大及最小的E''值，再求出它们的差值Δ（Payne效应）。表1混炼胶配方配方123NR100100BR100ZnO535硬脂酸323防老剂212SAF变量50HAF60芳香油6156OBS0.80.90.8硫磺2.21.52.21.2探讨原料聚合物应力-应变特性的影响（实验2）对辊筒加工性能大不相同的7种市售的顺式BR采用开炼机将其薄通5次，表1中配方2母炼胶的配合与实验1的条件相同。添加硫化剂后，对其加压并硫化得到硫化胶片，测定其炭黑的分散性。BR的顺式结构含量、门尼黏度、由GPC（凝胶渗透色谱法）得到的分子量以及辊筒加工性能见表2所示。将剩余的生胶用厚度为2mm的薄片加工用模具在100℃下加压并加热10min，得到未硫化橡胶薄片，并对此薄片在100℃下做拉伸试验。1.3探讨分子链断裂和炭黑分散的关系（实验3）先对NR进行塑炼，再用密炼机（辊筒转数为60rpm，变更时间和温度）对表1中配方3母炼胶进行混炼。然后，边通入80℃的调温水，边变更时间在开炼机上混炼母炼胶，添加硫化剂，硫化后...