Influência do negro de fumo da borracha nas propriedades da borracha

Borracha natural e borracha sintética em geral, sua borracha vulcanizada pura possui baixa resistência à ruptura e sem resistência ao desgaste, portanto não possui valor de uso industrial. No entanto, após a adição de negro de fumo, as propriedades do vulcanizado foram melhoradas, como maior dureza, módulo, energia de ruptura, resistência à ruptura, resistência ao rasgo, resistência à fadiga e resistência ao desgaste aprimorada, etc. uma grande influência nas propriedades de processamento de borracha, como tamanho de partícula de negro de fumo, nível de estrutura e dosagem, que têm grande influência nas propriedades de processamento de borracha e propriedades de vulcanização.

Tome a borracha de estireno-butadieno como exemplo para falar sobre o impacto em várias propriedades.

(1) Tempo de mistura e dispersão

Quanto menor o tamanho de partícula do negro de fumo, menor a capacidade de dispersão, mais fácil é dispersar de forma desigual e o desempenho do produto será deteriorado, por isso deve ser observado.

Na fase inicial de mistura de negro de fumo e borracha, de acordo com os dados, foi disperso em estado coloidal (2 minutos e meio) e apareceu marrom sob transmissão de luz. Quando a mistura continuou, mais negro de fumo foi disperso em estado coloidal (3 minutos). Ou seja, o menor tempo de mistura que pode atender aos requisitos de desempenho do vulcanizado) Quando o tempo de mistura é estendido até oito minutos, a borracha misturada apresenta uma superfície lisa. Se o tempo de mistura for muito longo ou a temperatura for muito alta, o tempo de queima diminui com o aumento da estrutura do negro de fumo.

Experimentos mostraram que o piso é defeituoso devido a fragmentos e inclusões de partículas de negro de fumo, especialmente as inclusões duras. Ao final dos aditivos, ao se deformar, primeiro se forma a concentração de tensão e formam-se vazios, resultando em trincas. , e a expansão adicional (ou seja, o aumento da trinca) finalmente leva à ruptura por tração.

Se a dispersão for boa, este não é o caso porque a borda de rasgamento é passivada (lenta) e o resultado da dispersão de tensão. Para obter uma dispersão uniforme e boa, as condições de mistura são muito importantes. Para manter o composto de borracha com alta viscosidade, a temperatura de mistura não deve ser muito mesquinha, e o amaciante deve ser adicionado no final, caso contrário o efeito de dispersão será deteriorado, especialmente para pretos médios e superfornos. O objetivo de adicioná-lo antes da estrutura baixa é aumentar a viscosidade, de modo a garantir que o composto de borracha tenha tensão de cisalhamento suficiente, de modo que o negro de fumo misturado com os fragmentos de inclusão possa ser disperso uniformemente, de modo que a segunda mistura seja melhor do que a primeira mistura.

Com o aumento do grau de dispersão do negro de fumo, em geral, as mudanças de desempenho do negro de fumo vulcanizado são: a resistência à tração diminui, a fratura e o alongamento aumentam, a forma da longevidade da água diminui, o bronzeado diminui e o poder calorífico diminui, a precisão Mooney é reduzida, a resistência é aumentada, o desgaste é reduzido, o crescimento de trincas é retardado, a resistência ao rasgo é melhorada, a dureza é reduzida e o inchaço da matriz é reduzido.

(2) Problema de viscosidade

As propriedades básicas do negro de fumo afetam a viscosidade Mooney do composto de borracha. Por exemplo, a dosagem de composição é a mesma que as condições de mistura. Quanto menor o tamanho da partícula, maior a viscosidade Mooney, maior a estrutura e maior a dosagem, o que pode aumentar a viscosidade Mooney de acordo. Além disso, amassar em alta temperatura pode melhorar a viscosidade Mooney devido ao aumento do gel de negro de fumo e, após a adição de uma quantidade apropriada de óleo operacional, o grau de dispersão de negro de fumo pode ser melhorado e a viscosidade Mooney também pode ser aumentada, mas a quantidade de óleo operacional é muito grande. Tem o efeito de reduzir a viscosidade Mooney.

Em relação à viscosidade de enchimento, a maioria das pessoas nos últimos anos a expressou com a equação de viscosidade de Einstein:

Aqui a viscosidade G tem uma relação linear com a fração de volume (ou seja, concentração de volume) da carga de negro de fumo. Deve-se notar que esta equação só se aplica a negros de fumo inertes, não a negros de fumo ativados, nem a negros de fumo grafitados (inativos, mas estruturais).

A chave é devido à formação de cola de ligação (como gel de negro de fumo) durante a mistura, que também é chamada de efeito secundário. É devido ao aumento da estrutura do negro de fumo (como estrutura alta) que leva ao aumento da borracha de ligação. Devido a danos mecânicos à borracha durante a mistura, os radicais livres são gerados e combinados com grupos ativos de superfície do negro de fumo. Portanto, acredita-se que o efeito da estruturação na ligação da borracha deve estar relacionado. A área de superfície do negro de fumo está associada a uma maior atividade, que é proporcional ao quadrado do volume, então a equação de Einstein evolui para a equação de GufhーーGold:

Devido ao aumento da estrutura do negro de fumo, a viscosidade da borracha composta aumenta, resultando em um aumento da ação de cisalhamento durante a mistura, que consome uma grande quantidade de energia, o que leva a um aumento na concentração de radicais livres da borracha, resultando em uma grande quantidade de borracha de ligação sendo gerada, o que aumenta ainda mais a viscosidade. , a queima é ainda mais acelerada.