橡胶工艺学第三章.pptx

橡胶的补强与填充体系Chapter 3:Reinforcing and Filling System;;;二、填料（filler）分类;;三．橡胶补强与填充的历史与发展;2009年世界各国炭黑产能：;世界知名炭黑生产企业：;（4）台湾中橡公司 世界第四大炭黑生产企业，合计产能在80万吨以上。大陆工厂设在安徽马鞍山，产能在20万吨左右。;2009年国内炭黑主要生产企业：;;炭黑粒子的SEM照片;二、炭黑的生产工艺方法;生产炭黑的原料：;橡胶用炭黑主要生产工艺方法：;炉法炭黑生产线; 喷雾法的原料油是从反应炉的上游端用机械雾化喷嘴喷入的，这种制造方法由前苏联开发。喷雾炭黑具有粒子大、结构极高、填充胶料强度中等和永久变形很小的特点，特别适用于橡胶密封制品。目前我国喷雾炭黑年产量为几千吨。 ; 热裂法是一种不连续的炭黑制造方法，每条生产线设置2个内衬耐火材料的反应炉。生产时，先在一个反应炉内通入天然气和空气并燃烧，待反应炉达到一定温度后停止通入空气，使天然气在隔绝空气的条件下热裂解生成炭黑。在该反应炉进行裂解反应时另一个反应炉开始燃烧。每个反应炉均在完成裂解反应且温度降到一定程度后再燃烧加热，如此循环生产。生产出的炭黑与烟气一起冷却，然后将收集到的炭黑进行造粒处理。 热裂法炭黑粒子最大、结构最低。胶料强伸性能较低，但弹性高、硬度和生热低、电导率小，填充量大，适用于轨枕垫等要求弹性高、生热低和绝缘性能好的橡胶制品。; 等离子体法是用等离子体发生器加热反应炉，使其达到极高温度来裂解原料烃（气态烃、液态烃或固态烃）以连续生产炭黑的方法。产品性质与常规方法相差较大，此法尚处于研发阶段。 ;三、炭黑的分类与命名;2、按用途分类;3、按填充胶料性能分类;;按ASTM标准分类;;;炭黑的粒径分布（distribution of particle size）曲线;2、炭黑的比表面积及表面粗糙度;;二、炭黑的结构度(structural degree); 将炭黑在没有氧的情况下加热到1000℃以上，则炭黑微晶尺寸会逐渐增加，而层面距离则减小，即提高了微晶结构的规整性。当温度升高至2700℃时，炭黑则转变成石墨。; 即炭黑聚集体（aggregate），又称为基本聚熔体或原生结构，它是???黑的最小结构单元。形状类似葡萄串。 这种结构在橡胶的混炼及加工过程中，除小部分外，大部分被保留，所以可视其为在橡胶中最小的分散单位，所以又称为炭黑的稳定结构。; 炭黑的二次结构又称为附聚体、凝聚体或次生结构，它是炭黑聚集体间以范德华力相互聚集形成的空间网状结构，这种结构不太牢固，在与橡胶混炼时易被碾压粉碎成为聚集体。;（二）炭黑结构度及其测定方法;判定标准：;品种;三、炭黑的表面性质;挥发分(volatile matter)：挥发分是将炭黑在隔离空气的条件下高温加热，大部分炭黑能放出H2,CO,CO2等气体，这便是挥发分。氧含量高时挥发分含量高，挥发分含量过高时（如槽法炭黑）会迟延硫化。; 炭黑表面上有自由基、氢、羟基、羧基、内酯基、醌基，见下图。这些基团估计主要在层面的边缘。;（1）自由基 （2）炭黑表面的氢 （3）炭黑表面的含氧基团 含氧基团有羟基、羧基、酯基及醌基。 ;四、炭黑的酸碱性;五、炭黑的光学性质——着色强度;六、炭黑的密度; 炭黑粉状物含量是细检项目之一，是一项重要指标，应引起重视。但人们只重视炭黑入库时粉状物含量的测试，却往往忽视炭黑在输送称量投料过程中粉状物含量的变化。 炭黑粉末物含量过高，不仅会造成“飞扬”污染环境，且易在输送，称量，投料过程中堵塞管道，料斗起拱，称量不准，更重要的是微细粉末不是在剪切作用下，被橡胶包容均匀分散，而是形成许多“碳黑色”致使分散不均，性能下降。 ; 炭黑中的筛余物是指不能一定孔径筛网的硬粒杂质（G.B）原用150um筛相当于100目，ASTM标准用45um筛，相当于330～360目）不能通过150um筛的筛余物的70～80%通常是呈片状，球状和碎石油焦状的焦粒，习惯称为“硬碳”。筛余物含量过大，会降低硫化胶的拉伸强度，并导致挤出半成品表面不光滑，用45um筛余物一般控制在≤0.1%。 ; 按美国ASTM标准，一般还须作300%定伸应力试验 （有的标准还做扯断强度、伸长率试验）。 鉴定炭黑用的胶料配方一般采用NR的基本配方： SMR 100.0 SA 3.0 ZnO