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楼主: zxhll

[材料] 炭黑怎么分类的?

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发表于 2017-3-24 21:24:25 | 显示全部楼层
现在是已炉法为主,我比较关注的炭黑的结构度和粒径,至于怎么制备的,这个还没有研究
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发表于 2017-3-24 21:24:29 | 显示全部楼层
现在是已炉法为主,我比较关注的炭黑的结构度和粒径,至于怎么制备的,这个还没有研究
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发表于 2017-3-28 07:57:11 | 显示全部楼层
大将张辽 发表于 2017-3-24 21:24
( u: ]) H% g' O4 w* e现在是已炉法为主,我比较关注的炭黑的结构度和粒径,至于怎么制备的,这个还没有研究
8 y! n2 [! h2 a8 T" x8 B
炭黑厂把油买过来,直接烧。& ~2 R5 W. M9 B' A/ w
根据不同的燃烧条件出不同的炭黑。
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发表于 2017-3-28 12:01:47 | 显示全部楼层
前面说的是生产工艺来区分炭黑类型的,后面说的是炭黑的型号或者说牌号。
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发表于 2017-3-28 14:03:37 | 显示全部楼层
    炭黑(carbon black),是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末,表面积非常大,范围从10-3000m2/g,是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。: n& m% H3 g8 f* v

- S; ?5 p8 q/ m( v    炭黑按性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。炭黑可作黑色染料,用于制造中国墨、油墨、油漆等,也经常用于橡胶生产补强剂;炭黑按用途不同,通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。& x' t( M! k" k3 l( J3 L0 d  a9 I
$ j* Q! z3 W3 A' J" Q. s' ^# u" Y& H
    中国是世界上最早生产炭黑的国家之一。在古时候,人们焚烧动植物油、松树枝收集火烟凝成的黑灰,用来调制墨和黑色颜料。这种被称之为“炱”的黑灰就是最早的炭黑。) R% K; Z5 }0 k$ y4 P

8 s7 i* c. I; b4 G' p5 i( V# S    1912年,人们发现炭黑对橡胶具有补强作用,从此炭黑逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。
. _$ j7 l! j8 t% P( L3 Q" R0 R" a% _
    炭黑一般是指碳单质微粒,一般是由于有机物燃烧不充分,其中的氢元素和氧元素转化为水,而碳元素燃烧不充分,就会脱离分子,形成炭黑。用炉黑生产工艺可得到几乎所有粒径范围的炭黑,同一品种的炭黑,其粒子大小并不完全相同,呈现一个粒径分布范围。一般来说,粒子较细的品种,粒径分布较窄。颜料黑越细,炭黑聚集体之间接触点便越多,结果它们之间内聚力越强,当把颜料黑掺入料,即开始进行始炭黑均匀分布时,则对分散要作的功便大,以把炭黑粒子分隔开来,最终达到最高的黑度和着色。
6 x- w! Z" [" {: _6 j  u  F/ E4 i0 n" J/ }& Q6 w( _
    炭黑的密度有两种,一种是真密度,即由组成炭黑的元素及结构(或晶体结构)确定,在没有特别说明的情况下,炭黑的密度指真密度;另一种是倾注密度或视密度,其随炭黑的加工条件变化而不同,需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。4 L8 s0 ~( _* Y$ l6 [4 o  a
, P" e  ~3 H& |" ?% j
    在橡胶工业中,多用常规混炼法将一定质量的炭黑混入已知密度的橡胶中,通过测试胶料密度来测定炭黑密度。用此法测定的橡胶用炭黑密度一般为1。80~1。86Mg·m-3,常取1。86Mg·m-3。橡胶技术网了解到粉状炭黑的倾注密度一般为30~48kg·m-3,增密后粉状炭黑的倾注密度一般为8O~190 kg·m-3,湿法造粒炭黑的倾注密度一般为3OO~500 kg·m-3。粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。制备导电胶料时,炭黑的用量不能小于某一临界值,否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射,使胶料的导电性不能达到要求。
' X) y! W- ^0 p1 p2 s- R/ s- v# D% X# y4 r; S/ m8 c0 F1 A6 V
    炭黑是由烃类化合物经热分解而成的。日本东海碳素 以脂肪烃为主要成分的天然气和以脂肪烃与芳香烃混合物为主要成分的重油均可作为制备炭黑的原料。
3 H# _, y* s* h% ^, o0 n+ _) a, i' r- h
    在热分解过程中,烃类化合物先形成碳的六元环,并进一步脱氢缩合形成多环式六角形网状结构层面。这种层面3~5个重叠则成为晶子,大量晶子无规则的堆砌,就形成了炭黑的球形颗粒。
4 E% i( o. @& W* O4 F0 _' k- g  b6 I$ {" G- W! M1 n$ S8 h
    在制备过程中,炭黑的初级球形颗粒彼此凝聚 橡胶用炭黑,形成大小不等的二级链状聚集体,称为炭黑的结构。链状聚集体越多,称为结构越高。炭黑的结构因其制备方法和所用原料的不同而异。炭黑的结构高低可用吸油值大小来衡量,吸油值定义为100克炭黑可吸收的亚麻子油的量。在粒径相同的情况下,吸油值越大,表示结构越高。1 _( G- H( k+ m$ q
/ @7 ]/ g( A4 r- C& G- q: l
    炭黑以元素碳为主要成分,并结合少量的氢和氧,吸附少量的水分。此外还含有少量硫、焦油、灰分等杂质。炭黑中氢的含量一般为0。3%~0。7%,是由芳香族多环化合物缩合不完全剩余下的。其中一部分以烯烃或烷烃的形式结合在晶子层面末端的碳原子上,另一部分则与氧结合形成官能团存在于颗粒表面上。通常,结合在晶子层面末端碳原子上的氢愈少,炭黑的结构愈高。氢的含量愈低,炭黑的导电性愈好。
- s7 Z1 Z8 e# `7 I: [# k
; }2 l! e' n; ~, j+ g$ B, S    炭黑中的氧是炭黑粒子与空气接触而自动氧化结合的。其中大部分以CO2的形式吸附在颗粒表面上,少部分则以羟基、羧基、羰基、醌基和内酯基的形式结合在炭黑颗粒表面。一定数量含氧基团的存在,有利于炭黑在聚合物中的分散,因此对聚合物的导电性有利。炭黑的含氧量随制备方法不同而异,一般为1%~4%。
. n  o# R; k5 c4 N1 Q$ w% r8 c
2 B! M8 r: S- Q0 e# f    炭黑颗粒表面一般吸附有1%~3%的水分,其含量大小与炭黑的表面性质有关。炭黑的比表面积愈大,氧的含量愈高,则水分吸附量愈大。水分的存在虽有利于导电性能提高,但通常使电导率不稳定,故应严格控制。
% n1 Q  K. Q+ I6 T, V$ N
: I  l8 h6 g3 ]  g& |3 B: G    炭黑的生产有许多种方法,因此品种繁多,性能各异。若按生产方法分类,基本上可分为两大类:一类是接触法炭黑,包括天然气槽法炭黑、滚筒法炭黑、圆盘法炭黑、槽法混气炭黑、无槽混气炭黑等;另一类是炉法炭黑,包括气炉法炭黑、油炉法炭黑、油气炉法炭黑、热裂法炭黑、乙炔炭黑等。8 N1 [& n, Q. r& n5 M! T

$ }; v. l0 S' s* N    若按炭黑的用途分类,大致可分为三大类,即橡胶用炭黑、色素炭黑和导电炭黑。根据制备方法与导电特性的不同,导电炭黑可以分为导电槽黑、导电炉黑、超导电炉黑、特导电炉黑和乙炔炭黑五种。5 d/ K2 O' e: O+ P

. s% T9 t: J, S3 K# S1 Y% P   
2 E, [) \3 [2 Z% n7 j- Z( T; R炭黑牌号分类及应用;橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的,但后来改为按;此外,命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考;第一个数字代表炭黑氮表面积范围,共列为0~9个等;第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术;一、1系列;ASTM名称英文缩写中文名称;N110SAF超耐磨炉黑;N121SAF-HS-NT新工艺高结构超耐磨炉黑;N166SAF-HS高( g- `& _" [5 [* y& L5 E2 Q5 ]  ^
- k( \6 u0 C  z5 ]
" O; Z; |. `$ \9 P, F: y
炭黑牌号分类及应用
. C8 i$ ?" q1 w2 @4 B% o& m
! w! u( o6 S; T& A2 {7 r; F橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的,但后来改为按氮表面积分类。
* }; ?1 @" J+ Q
; u+ c: y8 x8 k1 D. Z此外,命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考虑进去了,由4个系统构成。 第一个英文字母代表胶料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表缓慢硫化速度。 后面3个为阿拉伯数字。
8 E4 N3 _% P3 ^1 [5 F  z3 [+ N  w6 z! {+ y% M
第一个数字代表炭黑氮表面积范围,共列为0~9个等级。
7 a+ E( c$ s" |3 u# X, l8 B8 V* u1 F
第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术语的D24.41委员会指定的,反映不同的结构程度。
: K  O% A: T- z: V  h* p8 ~$ f0 n) A6 F
一、1系列" ]; T* K4 Z$ [4 z4 p8 q2 `
; x) O2 ~1 }' {4 _! P9 h
ASTM名称 英文缩写 中文名称$ q5 T5 h$ ^# M1 N
3 S. J7 D; Z- V9 O5 ]5 |
N110 SAF 超耐磨炉黑
- l6 f5 F- D! z  Y( C7 b0 B) X, X# [/ D; Y/ M6 g# h0 S
N121 SAF-HS-NT 新工艺高结构超耐磨炉黑$ s: b& C% N4 ?6 _, O4 U( M
: M. o0 g' ]: I5 X
N166 SAF-HS 高结构超耐磨炉黑) Q: D9 |* b9 f$ X5 [" L( b
3 m( S' o$ C, ]% h, _9 [: t* r
基本特性:, F% B7 g% b$ K  G* d& {
0 T- M  d! T1 v/ |
粒径小,表面积和着色度最高,最好的耐磨性,但加工性能差,抗龟裂及耐热性能不好,成本高,基本少用与不用! C% w+ j' U1 N" `3 Y  D- e

5 Z. p+ _! v+ h9 G( c应用与配合:
6 f5 a4 o. F- L: C  p; P. R
  N, ]- |0 G  Y4 G胎面,一般在子午胎中使用较多,混炼时应注意分散和焦烧2 ]$ \/ c0 P1 w4 T2 J6 q% p
" c; P& U/ v  ?  ^! @" \$ e: ]
二、2系列
7 R  ^* B, F+ S: [( `4 `) c
( J7 {6 j- V! c, ~$ h- BASTM名称 英文缩写 中文名称  |7 |) P4 M# V5 D3 x) b
+ J/ v% K/ p9 i3 |) q" ?
S212 ISAF-LS-SC 代槽炉黑
9 U# h8 M9 E; Y/ C$ ?4 u3 k0 _
N219 ISAF-LS 低结构中超耐磨炉黑& @+ z+ ^4 f- Y0 M, y

8 k& p" I5 {1 j/ NN220 ISAF-HM 高定伸中超耐磨炉黑1 V4 |0 Y& u0 @0 ]. z
/ O6 i5 z7 i1 S0 s! Z2 ?, C/ ?
N231 ISAF-LM 低定伸中超耐磨炉黑
8 p! z* x3 [5 t7 ~; K3 b+ }" N9 l9 n- z  S- H. I
N234 ISAF-HS-NT 新工艺高结构中超耐磨炉黑
$ X- j: K  K" R
! N. j2 z0 {/ Q# _% B3 e3 }N242 ISAF-HS 高结构中超耐磨炉黑
8 j. ^* P) i- @) n! f" a
5 O, W* Y  Y( q+ Q) y1 J% A" FN270 IISAF-HS-NT 新工艺高结构中中超耐磨炉黑
( Y$ [: P9 l7 p" t5 ]+ c5 w  T) D& z/ y$ g% m; t. _
N285 IISAF-HS 高结构中中超耐磨炉黑
- {/ l3 ]; p; Z& w5 _" T4 \# z
$ d8 e* x: C  O3 V6 u; K+ `N293 CF 导电炉黑
9 S  t  J- ^0 e& |& q' X% h8 Y( h( m2 p3 ~
N294 SCF 超导电炉黑
; r& f* w6 v+ Z4 E4 k9 r
. F* l6 \: x% l9 Y* EN299 GPT 通用胎面炉黑
) H+ l% p0 W0 v
& }7 E6 M9 N% R5 a! X+ t基本特性1 D0 a+ P+ _+ f6 y4 Y- }- _

! ?" ~1 g2 D0 J6 M( M& [- D7 Q6 dN219能提高拉伸强度、撕裂强度和伸长率,且生热低、弹性高,但定伸应力和耐磨性有所下降。
* ~, ~* r  F# n9 d. n: a# x
* y& ]5 t3 q  V" V7 U1 `N220有较高的综合性能。4 x$ l0 }7 g; i

) W8 E3 @2 T' V/ yN231定伸应力低,但有较高的拉伸强度、撕裂强度和伸长率。N234 耐磨性本系列中最高。 N299高结构高定伸碳黑,耐磨性与N234接近,主要代替N220使用,有较好的牵引性能、 较低的滚动阻力和较高的耐磨性,特别适合胎面。
1 A' k  U3 p# m2 E$ x! \! j  i( ^9 j
应用与配合/ [- x3 K2 c  u
/ e9 u+ l& z! I5 Q' H
N219适用于胎面,尤其越野轮胎,以改善崩花、裂口。& @; \/ s! L# }/ \2 K
( G' F) C. \7 m6 F8 T- q0 r
N220有较高的综合性能。适用于轿车胎面、越野胎面、及特殊系列轮胎。
9 g! R$ B% Z( z, M& i6 e, i$ I6 f5 d$ z/ H" Z" i
N231适用于越野胎及输送带,也可改善崩花、裂口性能。
& t3 j! |# U0 o0 ^9 I1 j, i8 L# ^$ f6 R' L. f+ K! p+ y: W
N234适用于载重胎与轿车胎,及高级橡胶制品。更适合于充油橡胶中,体现了耐磨性和高 补强特性。但生热较高。2 B+ [1 l: d1 w1 X1 P5 r. S
/ y. J; t6 b" p- V6 Y
N299主要代替N220,适用于载重胎面与轿车胎面,及及高质量橡胶制品。
" Y: d; [: s5 {% n* ^4 Z( X9 t( {- A- O
三、3系列
, w" e" ~# y2 \/ _. R" [5 e1 f! O; d) ?
ASTM名称 英文缩写 中文名称& S$ S6 `; c# L0 \3 B& s0 k5 B
) A, R) `0 k* Y+ O! W( l
S300 EPC 易混炉黑
# U. i! i6 n5 u* p* e. f
  `7 I- L+ F& p% P( k1 w9 sS301 MPC 可混炉黑0 K) p1 L& @+ @: K
- l; w: C  R& w* D; _* K8 \: w: \+ v
S315 HAF-LS-SC 代槽炉黑
3 T- J/ M8 x: Q; H' u+ e& p! U! G2 V9 k( `
N326 HAF-LS 低结构高耐磨炉黑8 P/ |( v1 j- w+ R
, R( n. Y; i! B7 l( _
N327 HAF-LS 低结构高耐磨炉黑, c8 H: p) F, ?7 E6 ~
" K6 a! f- E. B* ?- T4 i5 K
N330 HAF 高耐磨炉黑
0 M& R' D6 H* c# a* q; h: k+ o( H. l6 ]2 G$ B. o
N332 HAF-NT 新工艺高耐磨炉黑
/ U' F7 W$ ?6 k3 J
' H0 Z7 ?# {, w1 rN339 HAF-HS-NT 新工艺高结构高耐磨炉黑" E$ \4 u% ]8 {& f6 v  Q: ~, @8 X
# J7 O& a. `: S1 i% M
N347 HAF-HS 高结构高耐磨炉黑& u7 I& e8 D/ K

. e+ r1 t# \& l$ R1 l4 d1 yN351 T-HS 新工艺高结构高耐磨炉黑
* p) Q7 _. z( }/ c
$ Z" q/ M' K2 `* p- M8 _N356 HAF-VHS-NT 新工艺超高结构高耐磨炉黑$ ~/ y3 C& h5 l

) Z! ~- F) r$ G. kN358 HAF-VHS 超高结构高耐磨炉黑! U/ h0 Z! S" x" \- B, B1 S% [: B0 m

6 S& W% ?9 w! b" ~N363 T-LS 新工艺低结构高耐磨炉黑
, @$ q0 j0 z. E$ x7 k% c& V  E9 u% [3 j+ f& G: {  c7 ]7 d
N375 HAF-HS-NT 新工艺高结构高耐磨炉黑) B+ h3 Q: o( Q# T6 {
. r# o5 A3 D4 R# {4 P2 m
基本特性:1 ]% ^) t  O" ]6 S$ R$ o* u

1 a( Z% T8 O  S* CN326分散困难,高补强、低生热。有较高的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性及抗崩花切割性能。与N330相比,定神应力低、伸长率高、拉伸强度相当。( N  M0 `8 N& b' U

( g* j5 z$ f1 `5 A  @$ FN330耐磨性比N200系列稍差,使用面广。用N330的轿车轮胎的滚动损失仅大于N351,但比其它300系列的都小。
8 E% B% G3 d# A, M
/ c8 _6 y& y8 d$ F2 Y1 y: VN332补强性能优于N330,有较高的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性。8 s0 w0 m; o1 _+ q
% ?+ p5 [# q4 U3 N8 B
N339有高定伸应力和高硬度,且加工性好,耐磨及抗裂口增长性能优于N347近似于N220,但滚动阻力在N300系列中最高。! b- Q1 T& z9 T+ ]! J8 N0 H- t: Q
- Z$ Y1 a% @3 d. ^
N347定伸应力、硬度、耐磨性、抗崩花和耐切割性能都较高,加工性能也较好。* G! O# d. _1 t1 D; M+ R: e
+ l% u6 x6 h- B$ e+ D/ j" l( }2 n
N351拉伸强度和伸长率低,但弹性好,生热与耐磨性和N330相当,加工性能良好,用于胎面滚动阻力在N300系列最低。5 ?; F: Y9 \5 x/ ?4 A1 o) ^. Z
3 T+ A. n7 n# b  z* e8 v
N358可改善胶料加工性能,定伸应力较高,与N330相比,耐磨和抗裂口性能优越,拉伸强度和硬度相近。用于胎面滚动阻力比N330低,与N351相当。
  O4 F$ s% g1 l# E+ z$ q  c3 [/ L0 w; t" s
N375的表面积比N339、N347稍高,都是标准的轮胎用炉黑,这3种碳黑在胎面中的性能表明,拉伸强度]、伸长率、弹性、生热、耐疲劳性基本相似,唯撕裂性能N375最好,N347较差。
4 c8 ~5 Y4 Y, o' j7 G$ s
  u, s+ V+ |! N- j: P$ L# _1 c/ A0 e" [应用与配合/ m1 {/ O2 m9 b* L& \

  K2 N' H; k( Q3 G- s! q2 Q& [N326适用于轮胎胎侧、帘布层、输送带、密封制品。应注意分散,加软化剂有利于分散。 N330用于轮胎胎面、胎侧、帘布、制品。加工性能较好,使用面广泛。多用于翻胎胎面。
. y  @* I* ?+ r; c; t: p3 B" }! [7 L1 {( P. ?) _/ Q7 t3 S
N332 使用及性能与N330基本相似。0 V1 Y2 _+ i& @6 l- ]( G; M+ U1 d

0 _* Z8 N9 [/ }. ?3 h* [8 O; ON339、N347、N375为典型的轮胎用炉黑。
( \' y0 D+ X5 O) `6 A9 q$ j" V% Z! r( V" R, O
N339适用于轿车胎面、载重胎面及要求耐磨的橡胶制品,但滚动阻力在N300系列中最高,而耐磨性最好,排胶温度高,焦烧时间短。用N339制造胎面其轮胎耐久性远高于用N220。N347除适用于轮胎胎面外,也适用于电缆外层、胶管、胶带等。N375适用于轿车轮胎、载重胎及越野胎面,也适用于输送带覆盖胶料等,性能与N220相似。
! z) A) [" K) u* X# l& j+ l7 B0 ?( H7 S! L, n5 C! o
N351、N375结构高,可改善胶料加工性能。将N351用于越野胎不易产生脱胶现象;用于子午胎侧中,则有利于胶料对钢丝的粘合;用于轮胎帘布胶的性能与N326相当,还可高用量用于高充油量的SBR中制造钢丝子午胎翻胎胎面,其加工性能和机械性能均与N330、N347相当,生热还低于N347胶料。- |8 F6 Y& t: Y4 Q; @/ Y6 L) ~( ?
8 s! f/ J+ u; C3 A# W) `7 w
N358适用轮胎胎面和橡胶制品,用于轿车胎面,滚动损失比N330小,而与N351胶料相当(在高充油胶料中),有极高的定伸应力和良好的加工性能。
% M" _- P4 c: J  N+ A2 d6 l$ v0 u; r8 p- g  s
“1、2、3”以上3种系列碳黑物性和力学性能比较
9 a& j% `( d) _1 {! l( ^! R) D( H0 S  c4 t2 T: y/ Y+ E
N100、N200、N300系列碳黑同属硬质碳黑,主要用于轮胎胎面。
- V+ C. q2 I7 O: B
9 M+ r& ~5 `* ^  J5 N拉伸强度:# w; x) B. I5 @1 O) L

1 H# }3 _& {" wN100系列碳黑胶料的拉伸强度最高,6 j4 T1 u) _6 i0 }( g

0 y" b! y7 L2 l! Q7 R+ _# R( q. DN299和N351胶料拉伸强度较低,
0 d3 v4 ^: _2 I$ Y+ ~, `( ?0 U- S" H3 H& N9 }1 `
N110胶料拉伸强度、伸长率性能优良。
  R: ^6 @$ f& B! A" y# J1 ^' L9 V  E4 a7 K" {( l
定伸应力:300%定伸应力与碳黑结构高低关系密切,一般碳黑表面积相近,结构高则定伸应力高。# b4 A. }" V' R5 B" A
7 [* l( \- x  \$ G2 T$ v
疲劳生热:胶料生热随碳黑表面积及结构的增加而增加,但结构影响小些。" Q& r* I1 Z) A+ k4 ~2 v2 y
) L: V5 s% k% ~+ I: q( q. J
N121、N234生热最高,因为它们的表面积和结构都很高。/ r/ l% x. |6 L4 G8 [0 x" q

1 G) C. g5 G' x) r$ ]! N7 ]( j( u4 ~% xN330、N351生热最低,这是因为N351的结构虽高,但表面积低。
9 ?8 g- y! S, J+ R; W- ~: S
0 L- H6 b1 Z+ ~1 ^9 W& _. fN299生热与N220相当,因为前者结构高,后者表面积高。9 \& ]3 T; j. Y3 w8 d% V% \

, A3 |) h7 s, h, BN339、N347、N375三种碳黑的生热也相当,它们的表面积和结构互有补偿的结果。
" K! \4 \+ x7 _$ F1 m! W1 O! @8 u( q! y) s  T2 i+ i. J1 J( g* E
撕裂能:撕裂能高的胶料,则有高撕裂强度和高伸长率,由此,可改善胎面胶料的抗崩花裂口性能,N110胶料的撕裂能最高,N220和N375居中,然后是其它品种,唯N330最低。N299撕裂能比N220低,N110撕裂能比N234、N121高90%。可见,当碳黑表面积相当时,用低结构碳黑可提高胶料撕裂强度,这是因为,撕裂能主要随表面积增加而增加,
, a8 X$ N" H- s- U; v; ^. k) {# u- [( ]5 `/ U6 O0 N1 J4 p
疲劳寿命:疲劳是由胶料内应力集中的弱点先行微裂,继而发展到破裂(所谓特征疲劳寿命)。包括碳黑附聚体存在在内的诸因素都可能是应力集中的薄弱点。故细粒子碳黑的撕裂强度虽高,但要确保分散良好。故常用较粗粒子的碳黑,其疲劳性能更佳。
6 Z) W4 N4 l& u2 O! o. M1 {, m
, `. }# V' U1 Y. s) B+ G( _N375具有适中的表面积和结构,有最高的疲劳寿命。+ y' B! d" b9 d4 H# D+ p
- Z% N( [4 r. N% s7 ?3 s
N110、N121、N347的疲劳寿命居中。
2 s; }5 l0 W8 {9 K$ q$ v# ^6 v4 k3 k  N/ Z; E$ J# E+ k0 I
N351的疲劳性能最低。* b" j3 j0 V- m$ A
2 w: ^* a- A* j0 d
由此可获得碳黑粒径、结构的尺寸变化对胶料特征疲劳寿命的具体影响。: e/ ?6 A* u& h# |

  \# S" A* C! u$ }* o3 c四、4系列
& r# g6 _6 X; D7 e" O
. y; Y' y4 a) E) f# F/ @ASTM名称 英文缩写 中文名称) y% {* R8 [& D8 Q

1 k. w; L: h$ n$ f, J5 Z; [/ EN440 FF 细粒子炉黑,
# ?5 \$ E7 K6 r, z/ j# B0 k9 Q. G- Z* C+ ^+ W+ d
N472 XCF 特导电炉黑' d& E$ Q" F* s: U6 `( I$ l& x4 I3 B, ~
0 J2 O$ y6 M4 h7 a* J: s
基本特性
" k! P( ?7 n/ D0 i7 y/ l9 w
6 K6 w4 q; ?+ S, LN472在胶料中的导电性能比N293和N294都高,但补强性不及这两种。8 P$ q% z9 `  o. u3 w; N
9 Y# u1 z% D; H$ l
应用与配合
; f) j  P; |# i$ h- ?- W) Q% H' K/ A$ w. |
N472适用于飞机轮胎、多粉尘场合用输送带、胶管、手术室地板及除静电橡胶制品。一般NBR、CR、NR是制造导电制品的首选胶料。极性软化剂有利于提高导电性,TMTD对改善导电性有利。
* E4 t( }0 C) e) `, [: I, J) Z" H7 B$ O
五、5系列9 k+ P3 ?+ X4 I7 C' X) B1 j7 e

1 A* p% I/ O0 r& g; j- jASTM名称 英文缩写 中文名称7 ~" V( H# c: v: \
/ A( `( o3 S2 r. S9 s5 N& x0 A
N539 FEF-LS 低结构快压出炉黑
- b* F: ]; @% G5 d" Z+ A
  ]9 ?$ l4 {+ I1 J; H. j( TN542 FEF-LS 低结构快压出炉黑& n5 T4 w, b5 {1 J( N

4 I7 _) X/ m$ w5 Z7 oN550 FEF 快压出炉黑* _1 }" Z6 v' p5 i

: i9 A+ }8 y; t2 b$ GN568 FEF-HS 高结构快压出炉黑
* k% P  X" B& r1 N( S% O, `4 _3 P/ ]! [$ a* O/ d: l& \% Y
基本特性. ^  O8 c6 p% n% I2 q9 {8 X7 [* D
' V5 V5 k- U0 j/ m2 D/ U) Y* t
N550粒子表面光滑,兼有中等补强性能而又有很好加工性能的品种,特别是能赋予胶料以较高挺性和良好压出性能,胶料的耐高温性能及导热性能良好,特别是弹性和复原性好,补强性能比其它软质碳黑都高,耐磨性能比槽黑还好,故又称中耐磨炉黑(MAF)# W2 V: Q- [/ D  c

$ E5 j$ B# [$ x" L# j2 E5 @+ EN539是N550衍生品种,有中等补强性能和良好压出性能,拉伸强度和伸长率较高,定伸应力比N550低,弹性和耐疲劳性能好。: |: v2 f6 m- y6 z1 a
0 b3 ~/ R5 d( L2 f
应用与配合; [; F. d7 q( ~9 H% Y& H
& K; E2 M9 c! l! R
N550常用于轮胎帘布层、胎侧、内胎及压出、压延制品的胶料中。在丁基内胎中最好与N660并用,这样既可以满足胶料压出性能,又能改善制品的后期使用性能。8 r% Y! U6 z& F( s: |( s

  c) W. d% x4 CN539适用于轮胎胎体胶料,尤其适用于以NR为主的缓冲胶料,也可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖胶料及其它橡胶制品中。0 X+ `7 \6 ]' k( E/ ]2 {

/ g2 `# l3 \8 x3 q4 g六、6系列- u  H) W/ L; V- n' |; i& W0 Z
: \5 {/ k  S! W  w0 F
ASTM名称 英文缩写 中文名称
9 s. h( R! ^1 W$ p, E- j3 ?- m# M2 z2 V+ Z( N! R
N601 HMF 高定伸炉黑7 \1 P4 S6 G: W1 P) g8 w
7 L2 b% Q& {4 k* G3 ^
N630 GPF-LS 低结构通用炉黑' d/ o1 J# P1 q# a

" V" d+ V/ e* I8 jN650 GPF-HS 高结构通用炉黑
3 M+ @5 I0 [  C  S5 k" c2 `2 F: j
N642 GPF-LS-NT 新工艺低结构通用炉黑0 R8 Q6 x/ c3 g6 m2 g, o

$ E- W1 M( r" |2 j  \" y# [N660 GPF 通用炉黑
( V& {+ U2 L3 s1 ?8 \& G/ C' X+ h+ O8 v6 _: [. X  l8 Y2 D
N683 APF 全用炉黑# Q0 e5 e6 T  F9 c" o7 C: \
* d: R# _# ]. O6 }( P+ `
基本特性
& w+ {4 Y8 F, h6 l1 ~# s+ k' l% m! Z* p7 ]9 \, ^, O
N630、N642其物化性质相似,补强性能比半补强炉黑稍优。9 f+ q3 E, R6 u5 l3 l( c" I
6 _: \" m  ?8 ?! n
N650具有中等补强性能,能赋予胶料较好的工艺性能,胶料的撕裂强度和定伸应力较高。 N660是N600系列碳黑中的主要品种,因兼备高定伸炉黑的高定伸应力、快压出炉黑的良好加工性、半补强炉黑的高弹性和细粒子炉黑的耐屈挠性。N660与半补强炉黑相比,它的结构高,粒子稍细,在胶料中易分散,胶料的拉伸强度和定伸应力较高,而且变形小、生热低、弹性好、耐屈挠,但伸长率稍低。7 o1 y* i. D/ }! B

2 G/ R, j, V7 }6 ^6 k+ i* E% u) @' k, iN683是N600系列碳黑中结构最高的品种,兼有通用炉黑和快压出炉黑的性能,N683与N550相比,加工性能相似,胶料耐疲劳性能更好,但拉伸强度和伸长率稍差。
8 U% D: b+ ]" n# L8 A9 G6 m. k' {
7 l- u. Z' f6 ?" i  S应用与配合
5 ^+ H+ R: {" e2 R( k
9 c& b& ]; ~% r) o; m4 n. YN630和N642适用于制造轮胎帘布层、内胎、胶管及其它橡胶制品。
- L; G6 y. f9 t8 z5 V, x7 Y; V6 Y" e! p5 y; m) z1 ~1 D
N642还可代替半补强炉黑使用。
7 S& w9 [' D# K5 i' W
5 q6 k9 D' P0 o/ \' _1 g' {N650和N683都是高结构品种,适用于轮胎帘布层、胎侧、内胎、电缆外层、胶管、胶鞋及其它压延制品。/ V4 W& {: L/ A3 J: a1 x9 d  o% A
- r  f* f0 ^8 K5 P5 |
N660适用于轮胎帘布层、高速输送带、电缆、鞋类及其它压延制品。
, m/ D! P& M+ s& q6 M8 o. Z7 ^9 v4 g- p1 W  ~0 c' p. J
在选用本系列碳黑时,应注意到它们的拉伸强度区别不大,所不同的主要是伸长率、定伸应力及加工性能有较大区别。7 l1 `6 z( F/ n) A. g( K" ]+ v. H$ H

+ ^" y% v( b/ m0 N. T+ F3 r七、7系列
- W* h- \, a7 n8 z/ g  R% }. ~; O, @
3 X: |+ r8 s/ [9 r$ G4 s0 H0 cASTM名称 英文缩写 中文名称
* b' S9 T0 |( \; l2 x" g3 z- |
( G2 D1 t9 _% `+ c6 _7 ?N724 SRF-LS 低结构半补强炉黑3 ~& ?9 \2 ^# p% y1 ~

9 D' t; g* Z8 [N741 SRF-HS 高结构半补强炉黑6 l! u: H! r; v+ R( t# |" {; V' {

! {& h3 Y% u- C9 K' E6 c; n/ IN754 SRF-LS 低结构半补强炉黑
5 e3 a3 E, G) Q3 I9 t$ K4 L& ~9 l$ P8 h/ [( r
N761 SRF-LS 低结构半补强炉黑
! K+ {! l) J+ e3 c" |% L7 Q' P7 T" z/ a$ w6 f, O0 g2 J
N762 SRF-LMNS 非污染低定伸半补强炉黑- [! V: Y- {  L7 i' a+ _

% l/ \9 ~5 P) a/ f2 C- wN765 SRF-HS 高结构半补强炉黑
- X: x: Y0 p* k" _7 B
: a4 o& e8 U3 ^3 W  o5 E5 MN770 SRF-HM 高定伸半补强炉黑0 q$ p/ F' c1 [$ J4 |9 V$ G1 b
! i5 h; B" Z* d
N774 SRF-HMNS 非污染高定伸半补强炉黑" O0 l2 w0 }0 f% j7 R* s/ Z7 j+ v- F

) C: T. S- h" K5 T: }N785 MPF 多用炉黑' P0 @; W' n  U- v1 \/ b, w( r
4 S5 A& f" ]6 ^+ i% t
N787 SRF-HM 高定伸半补强炉黑
, U! n5 z. F& @/ p# ?+ ~
/ f3 a( ^* N& m6 S& V基本特性4 G$ W  _- t5 z7 a5 p* Q- J7 _
6 c, X& ]3 P) g, ~6 I6 U
N754具有中等补强性能,是N700系列碳黑中结构最低的品种,能赋予胶料以低生热和良好的动态性能,当大量填充时也不会明显降低胶料弹性。
" }  ]0 H7 K2 A. U8 g! Y* M" ]3 N. H- H% G4 z" C
N762具有中等补强性能,结构比N774低,苯透光率稍低,不污染橡胶,能赋予胶料较高弹性和低生热。, f$ I7 A9 Y8 ^0 b; d' _

$ W8 w  G7 |, w4 r/ X6 d( [' |N765具有中等补强性能,压出收缩率比N774、N762都低,但胶料门尼粘度、硫化胶拉伸强度、定伸应力都比它们高,但弹性较低。, Q+ F9 C% n  J3 S
, @. D5 ?5 T: W4 J4 T  j
N772(SRF)具有中等补强性能的半补强炉黑,它的结构与N754、N762相似,其表面积稍大,在胶料中的物性也比N754、N762稍好。
5 K% T: {/ E' \8 t8 d6 i0 v; n; f: r6 X
N774具有中等补强性能,主要特点是溶剂抽出物低,不污染橡胶,与N762比较,表面积相同,结构稍高,苯透光率也稍高。用N774的胶料工艺性能好,其用量可以很高,而且胶料性能不降低,生热小,动态性能良好。  g# H$ h5 m8 @$ g* W: P

' ~& i: k; X6 RN787具有中等补强性能,与N774比较,其基本性能相差不大,只是N774的溶剂抽出物低。本品可高填充量使用,而且胶料加工及物性良好。
# g, r7 R9 r9 w
+ ]: p; }% W- }5 t应用与配合
7 l( V1 u3 ^- d, a& I
3 }9 i3 u/ ~( k9 @N754适用于压出制品及胶管、胶带等制品。用N754的胶料具有最低定伸应力,且弹性好,故可代替热裂碳黑使用。0 E+ ^' T- Y$ u% {) i& M

4 h4 G1 [4 t) {2 r9 {1 W. eN762适用于轮胎帘布层、内胎、自行车胎、胶管、胶带压出制品及模制品胶料,特别适合于要求非污染的胶料。6 T6 S( C, I7 D. ~7 |6 x
& p( q( r- o" {! C2 \
N765适用于内胎、胶管、自行车胎、电缆外层、轮胎帘布层及压出制品的胶料。
1 s$ Y: X; F7 T1 V% `4 m  r( ^
6 z3 n' H& i% k' C* e5 |  b1 Q1 uN772在橡胶制品中的适用性相当于N754和N762。但N772代替热裂碳黑的性能不及N754好,在非污染性部件中使用不及N762好。1 p( W9 b3 @7 l0 w7 n

$ U$ C5 b0 J/ F& LN774适用于轮胎帘布层、胎侧、内胎、胶管、胶带等。特别适用于非污染性的胶料使用。
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发表于 2017-3-28 14:05:02 | 显示全部楼层
白炭黑的种类和特性
) I* r; j0 v( X2 M5 M9 d+ r
! h4 m+ W- I3 F% L- Z3 C2 b硅橡胶所用的补强填充剂主要是指合成的二氧化硅,又称白炭黑。白炭黑分为气相白炭黑和沉淀白炭黑。
9 F8 C5 y* b( z+ T: [3 J  `  p# B7 t 8 P" b0 R' W: V$ c
a、气相白炭黑粒子的大小、比表面积、表面性质、结构等与原料气体的比例、燃烧速度、SiO2核在燃烧室中停留时间等因素有关。; F' K6 _# V0 t% `5 W
: N1 E+ g4 a8 P# x7 h! m( f2 |
气相白炭黑粒子越细,它的比表面积就越大,则补强效果就越好,但操作性能就越差。反之它的粒子粗些,比表面积也小,补强效果就差,但操作性就要好一些。
5 i2 h2 U) \' |3 i. n% {
' n$ S( Z) o* r$ F+ y% _气相白炭黑为硅橡胶最常用的补强剂之一,由它补强的胶料其硫化胶的机械强度高,电性能好。气相白炭黑并可与其它补强剂或弱补强剂并用,以制取不同使用要求的胶料。( B, M' F: w( ?8 p

0 R$ u+ v; t( _: W' pb、沉淀白炭黑1 v6 `) g0 c6 b3 y- a8 r1 j

4 I) S: B: q/ v; v; t& z: R沉淀白炭黑的性能受沉淀条件如酸度、温度等的影响。
: f- {: _3 C3 {7 ^) T/ G0 X6 G " o% P! d+ \1 x% c( h( ~
与用气相白炭黑补强的硅橡胶胶料相比,用沉淀白炭黑补强的胶料机械强度稍低,介电性能,特别是受潮后的介电性能较差,但耐热老化性能较好,混炼胶的成本要低得多。当对制品的机械强度要求不高时,可用沉淀白炭黑或使之与气相白炭黑并用。
' [: t# ^! {$ Z- e( p+ n   o' {! S9 @# P2 ]# k; e( Q! W
白炭黑可以通过适宜的化合物对其进行处理而制成一种表面疏水的物质。处理的方法主要有液相法和气相法二种。液相法的条件易于控制,产品质量稳定,处理效果好,但工艺复杂,溶剂需要回收;气相法处理工艺简单,但产品的质量不够稳定,处理效果较差。2 p0 h! v# Y* ]$ `" c& i

- g* R4 A: v% y$ q用作表面处理剂的物质原则上为能与白炭黑表面的羟基发生作用的物质,有以下几种。4 b: Q$ [( I8 f, N% d, |9 s

1 C* j  j* w) A& f1)醇类2)氯硅烷类3)烷氧基硅烷4)六甲基二硅醚5)硅氮烷。7 P. b- Z+ ?" @+ G
' I* u; I- Z$ S4 a  A" J
(2)白炭黑的补强机理和表面化学白炭黑对硅橡胶的补强机理被认为有以下二种。
0 g- Y/ @' `! ?) a3 d- T  B" M
# ?- c8 H* n. i7 d8 z  D$ Z# T/ `9 Ta.橡胶被填料粒子吸附填料粒子吸附聚合物,使橡胶分子链段直接固定在填料粒子的附近或者沿着填料表面定向或被填料聚集体滞留。
- O+ `: h+ {$ i1 q
4 K0 F3 j( J. Y+ db.橡胶与填料粒子结合填料粒子与聚合物链段结合产生有效的交联以及聚合物缠结了填料粒子。4 z: J/ ]- h% L' q! m% E3 J
: c7 @) d/ F6 m
基于上述二种作用,使白炭黑对硅橡胶起到补强作用。
3 p, e- k* B& [3 G& j 6 s5 |$ R* w5 W( |/ f
白炭黑由于其生产方法不同,其酸碱性是不同的。气相白炭黑呈酸性,沉淀白炭黑呈碱性。最纯的无HCL的气相法白炭黑的pH值为6,这是由于白炭黑表面的羟基在水中离解产生了H+所致。pH值低于4.6时,则是由于高温水解留存下来的HCL引起的。
( [6 m( I& {& J2 t3 [3 L& G, O9 }2 ]
1 y2 Y. ?1 l/ b! [" w7 H3 l2 a6 y/ j(3)白炭黑物理化学性能的测定方法# t3 }. w7 `( _$ H: J% Z% S
! p* ]4 R! \7 o% U: n
1、白炭黑的物理化学性能直接反映质量情况,因而准确进行测定对不同的使用要求是十分重要的。目前国外各厂家的指标不尽相同,但公认的一些重要指标各家都要测定。最重要的指标是:反映其初级结构的指标,如粒径尺寸和分散度,比表面积;反映其二次结构的指标,如吸油值等;反映其表面化学情况的指标,如表面各种羟基的浓度等。
& a) G$ H( m4 P) x2 c2 Q
2 n7 o2 g8 \7 w: o) h# x2 b2 p4 ya、粒径大小和粒径分布由于生成条件、粒子增长的情况存在差别,故白炭黑的粒子直径并不均一,平常所说的粒子直径,只具有统计平均的意义。
' d' k& ]5 p( c% R. f* t* Q ! h6 w; M3 t: U5 y# {7 A  z
b、比表面积的测定比表面积是反映粉料物质的外表面积大小的指标,对于一种多孔隙性的粉料物质来说,其比表面积为孔隙内的表面积和外表面积之和。
' D2 `' Q5 g$ }; g. ^& v * i4 N& d' G: F# X' E9 c
一般来说,粉料物质的粒径与其比表面积呈反比关系,所以比表积的测定可定性地反映粉体的粒径大小。由于电子显微镜并非所有工业单位都能具备,粉体的粒径就无法获得,因而比表面积的测定就具有重要的实际应用价值。
! Q+ w. u7 |) k1 z5 k: E- } 4 S1 U1 [; N( E  p
c、表面羟基的测定白炭黑的表面存在着硅醇基团,而白炭黑的许多应用直接与这种基团有关,因此,定量地测定表面羟基是十分重要的。4 h+ D1 _$ Y, T* @, N3 x4 T- V( O6 {. _

" @4 _! o7 K2 Z6 a白炭黑表面羟基的则定的数据,一般包括总羟基、相邻羟基、隔离羟基等。后两种是以Si-OH的形式结合在白炭黑表面的,统称为结合羟基;总羟基则是结合羟基与吸附在白炭黑表面上的水分子中的羟基之和,这几种羟基数据可分别在不同条件下测定。测定条件为:
$ q6 ?* f5 B5 L& r
. N% {  ~# B; e5 ]/ Z$ u1)由白炭黑袋中直接取样测得的羟基为总羟基量;
. v& j, L. Z+ d7 r4 P/ x2)将白炭黑于110℃下烘干3小时后测定的羟基为结合羟基;
. }2 @+ O3 k9 ?3)将白炭黑于600℃下烘干3小时后测定的羟基为隔离羟基;
0 m: _- J8 P' G& r4 S) `4)结合羟基和隔离基之差则为相邻羟基。0 Z7 B, `3 c) h+ q9 S

/ |' f' g3 H1 y- r  x: A& o$ m( f- w( gd、二次结构的测定国外一般认为二次结构的程度直接影响填料的补强行为,所以测定二次结构也很重要。但迄今还没有一种很好的测定方法,目前应用最广的方法有二种:一是测定在压缩下的表观比容;二是测定吸油值。
% J: w3 ]% g' c; A* G/ u) ? 0 P; w6 ?5 k/ {" u; v$ ^0 E7 `
2、弱补强填充剂0 Q( _6 D6 e, Y6 [! U
) i# ?2 d* h) T# Q- |
弱补强填充剂也可称作惰性填料,对硅橡胶只起很小的补强作用,它们在硅橡胶中一般不单独使用,而是与白炭黑作用,以调节硅橡胶的硬度,改善胶料的工艺性能和硫化胶的耐油性能及耐溶性能,降低胶料的成本。
* A" p4 T2 M, O 9 |0 p0 o2 k- }" s$ Y' ~: d# d4 X/ G
常用的弱补强剂有硅藻土、石英粉、氧化锌、二氧化钛、硅酸锆和碳酸钙等。
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发表于 2017-4-7 09:49:54 | 显示全部楼层
简单的分类书上都写了,但具体的用法得靠经验
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发表于 2017-4-7 12:32:58 | 显示全部楼层
学习学习
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