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Thermax中粒子热烈积分炭黑通过天然气热裂解制造。在热裂解的过程中使N990具有大粒径低结构等独特性能的炭黑。Thermax炭黑广泛应用于需要优异的耐老化和动态性能的制品中。大粒径（低比表面面积）和低结构使得制品具有低压缩永久变形率、高回弹性和低滞后性，保证了混炼胶固有的弹性性能。作为一种非补强炭黑，热裂解法炭黑经常与炉法炭黑和（或）矿质填料混合从而达到降低成本并保证橡胶混炼胶的指定性能
1 F1 P6 W% @! c2 x( L! x' ^* g" R
5 w( m8 o5 s" ~" j0 p9 c. ?丁基橡胶中的应用; I2 }7 H- Z: r, D8 B" g
丁基橡胶广泛应用于要求具有良好气密性的制品中，如硫化胶囊和球内胆。因为填料的粒子不可穿越，胶料的透过性与填料的填充量成反比。填充了60份的SRF炭黑使胶料的透过性能降低了33%。但是，相对于其他炭黑，热裂解法炭黑可以被填充更多由于其是一种非补强炭黑具有大粒径低结构的性能。因此通过大量填充热裂解法炭黑可以保证胶料的密封性能。0 U9 N. Q* n5 L. [* ^# w
& N' f- f: J7 @$ T9 L b! U2 k) G
表1：在丁基橡胶中增加填充N990炭黑, g8 r, u# d% H5 V U ]* W
| Thermax N990 | 259 k3 C2 c9 t8 T$ a
| 50$ _. P$ ^# X, v) [4 ^: D. w n; r( F
| 75
* E9 M! }! j c+ F+ d$ r | 100
. J+ f$ g! L) S2 Z! Q( S | 1253 k9 A2 B4 F! U7 k; y- Y" V4 i
| Mooney，t5/ML& h: U7 |: E8 z) ~' ?
| 18/46" e0 M$ `- f! J: B7 o* _
| 16/48" ~8 `) o) `' p" m
| 14/52# \# _! ], h+ N) S% A, c+ I
| 12/58, e. b0 Q4 r$ o; s6 \8 w+ T
| 11/63& F \8 X) `* }# _6 `6 ?! I
| 硬度
2 y8 R$ \) T; }* t; ^! t& X | 40
6 k5 f' ]0 i0 P, O | 48
! i! F: O2 e6 P% A | 543 I1 }4 n( A3 _
| 62
- u; C4 c' G# |4 U! I$ C& Z# F2 Y | 66( Y c2 L7 d5 H1 ^
| 300%定伸模量，MPa
! F; [0 {7 H5 C* i | 2.13 |4 J# h( l+ `% ?& C( `5 z
| 2.9) H) q) _% z, Q5 A. x) r; q8 w
| 3.6# a/ j0 t* P5 f [ \) {0 B" J
| 3.9
. D* `1 e5 a: w+ G$ |2 B | 3.9
( P0 F2 J5 D6 `7 k; L | 扯断伸长率%3 V( r: X# {6 S: K
| 4201 P- v( y8 S" m0 r& Y
| 530
3 V) y! ^) `/ D0 J) p3 o | 540
6 ^5 P ^4 Y; C& e; B% [' O | 4904 ^* A3 }' V: y" X$ v
| 460
2 T* R6 A( i: a: Q | 拉伸强度，MPa/ N( J2 M- `* T8 l# }
| 4.0
! S, a: o5 q! x | 6.16 m* |* ]. {& `. w$ s5 m1 O
| 5.4! m8 u5 [ _% Q8 J, A
| 4.4, i3 P. q: k7 [9 } y
| 4.2
# f% }' |% O6 i6 c" q* J) X3 e9 i | 撕裂强度，kN/m
9 z6 K# X2 H9 H+ O4 P | 9.7
" X) D7 e/ w! H6 s2 t | 15.8
- P$ X0 l' K) l, q6 U | 16.7) r3 [" v2 }" m! ^
| 20.2( n" a2 r+ Y# X) \% C
| 19.4
) }; \' \' r3 R | 永久压缩变形率%( y; d4 b7 v' y/ g4 M0 D
| 15
4 O) Q; Y: [6 w9 U& N1 E | 16
( j' q3 b4 e* x) j6 w/ N7 l- ?5 x | 17' [1 I1 C; k( i- f) v p4 ~
| 18
" i5 z% _3 D# h6 A5 a | 18
" Z9 n. a: v& I8 _1 s/ l+ z |
丁基橡胶配方：9 A7 t4 m3 r* q/ J5 D6 d1 c; W) ~
Exxon Butyl 268 100.00
+ Z: q' ^0 P U( D3 m3 ^Vanfre AP-2 2.00+ C$ L A: K0 @" r* d
硬脂酸 1' Z9 v2 [2 E K
氧化锌 5
. ?( _, S, {/ T: r硫 2
. ]8 o/ `# }: j" @+ GMethyl Tuads 1
# S! M1 g! f1 g) n% ~. h& uCaptax 0.5
2 `6 \" D1 d8 C( G9 B/ u8 O4 B混炼胶在171℃硫化20分钟，撕裂强度通过Die A样品测试，压缩永久变形性在70℃22小时后测量，门尼粘度在132℃测量。9 @8 j0 j' }: g3 e
8 p6 u" K2 _" i# a v案例研究：丁基橡胶冷凝器封装材料 ' S& J% t, U$ e+ m1 i9 ]8 q
冷凝器封装材料要求制品具有以下性质：
6 |! J; w8 B3 t' d6 Y- e) A1 a--良好的动态性能使得电解液可以更好的扩展
+ o& I/ M6 Y+ b) v--高密封性和气密性防止电解液露出
2 B/ F$ f2 d2 O Z8 \# f4 S--低硫和氯含量，防止化学反应
1 P! _) J( @/ q: H: F P/ y--高绝缘值1 d- a0 n- A7 R0 P, H5 h' v* m9 n3 H
Exxon Butyl 268通常用于需要具有高耐化学性和气密性的制品。ThermaxN990用于丁基橡胶通常与N762或者N550炭黑混合使用。: t6 U! p4 E# }: t+ p
在这个案例的研究中，对比三组含有不同含量SRF和N990炭黑的胶料。控制组配方取自Exxon丁基橡胶应用手册，填料填充度按照胶料绍尔硬度A达到70为基准。
$ c2 A2 A) G* E9 i/ H: h- x/ o测试配方 % |2 j# q4 Q$ i; P9 @
+ Y7 }# m& @% Q/ T; I$ i. @" k2 L
| 控制组0 U: i8 \* F x+ u, ^/ z
| #2
" `4 y4 Z0 q1 r$ L3 Y | #3# G V& e" D' F. K) z O3 `& @
| Exxon Butyl 268
2 Z g+ C% K! b2 ]2 i9 W | 100
% }% H7 W9 {& n$ [. L% D3 T7 U+ K | 1001 m% _# m: X# L6 }
| 100
) v2 Q% @% [8 l: \- I | Thermax N990
; K3 L& m2 c% t! q' _+ D0 z. f | 20
9 t( K6 p" B4 Z: u2 ` | 95
6 @8 C) M; Y0 g( I | 66
* E0 [! {0 d# l; a+ t | SRF N7629 |- K: {* Y! k( q; V
| 45) [) U' D0 t3 l$ [5 L3 N
| -
; o i; Q a$ Z: ? | 20
. R* K s/ v6 L9 \; [9 b | Translink #37+ y6 E+ P/ a8 ^" F: e
| 90
' Y% e0 y+ B- N4 d9 {4 B | 90. o/ h2 L% y1 d; M) q
| 90+ S7 V- p4 M% c8 F; Y$ c, H# V
| 硬脂酸
% j$ N! l# r# g0 ?: _" }4 | | 1+ c) L7 v& P2 V2 w6 i
| 1. y: I9 D e8 y
| 1
/ M( w9 ]0 B1 c' A% j | 氧化锌) w- F" q2 Y t5 \* D; c5 _
| 3
x6 i7 |; l2 \% V. D2 c# {1 y& R | 3+ }4 P7 E9 |: [' U$ ?
| 3
9 K: p( p- c2 e- `9 n | SP 1045树脂/ |8 K$ J4 Q& O; A
| 202 s3 l9 z, B9 {8 ]
| 20
# q6 v: ~! |( t* D | 20
% k3 {' L5 K# G. G" o# | |
M4 ~/ P1 _8 N$ w; s
胶料数据 & j4 Z) [8 H9 {1 A
$ W" J. {+ H- Q+ {
加工性能 | / ~: k7 E& ~) {) s' R0 n; h( R
|
& ~$ H& Q4 `( P# s8 T( m | : t/ n3 t4 j& {0 M7 G/ a* t
| 胶料
; a* E; U" f! M% p ~ | 控制组: @! n4 [" |) k; t
| #22 x+ m9 Q: H N
| #3
. D- z' }* f9 }% ? | 炭黑填充量N990/N762
t2 y1 ^+ P1 Q5 } | 20/45* P7 |1 ]" E' q* t% V: }# n
| 95/0
+ \+ s% }! V7 B! |, d% ~* Y | 66/20! z$ }: I* [0 ~: [. I
| 比重
; L6 y# A; ~' \4 y; U | 1.3955
K0 n1 V) q$ y9 s# _ | 1.4367
2 Z3 c P/ J1 W | 1.42369 r* s" i# _3 j& @8 w
|
. G& q& a" W. M |
6 T7 z; ]' d; F) N0 K' v, P |
6 N. _/ e3 p; k: {1 {0 Y+ f* i ] | 2 c( E' |! F* [4 x% p
| 门尼粘度，100℃
! g# B0 _# A1 K. V |
% A, q2 e+ j% U1 U |
" A' s( N8 @3 z4 W% U6 O |
- r+ s% T3 ^+ h! `9 [4 W! n | 初始值, j0 |1 k( L! n T: f0 ^6 _
| 100.47+ L6 h0 u: d3 j# ]% [
| 97.65) c+ C2 k( K/ N, Z8 Y
| 101.07
0 J) s& _- Z d6 \# w* \/ W1 p+ { | @4分钟
+ ^$ s3 v/ t+ A5 r3 S3 o! Y | 79.43' r2 ?7 Z5 ?3 g! f: @' P3 K
| 78.94
2 b+ X. {9 F3 O& z( w | 81.22. j8 V: p& k- [
|
3 `+ |, ?" D+ E3 a. ~3 o | - t+ Y! `; ^+ @- |
|
7 f9 \8 s0 S) p$ N |
' I+ |. w3 O& s | 门尼焦烧，ML,125℃6 a, A5 k( E. C& H: k4 d6 @
| " f, h6 r1 F$ F0 n$ m. V/ M9 b
|
9 z% m6 W0 k' I [9 P | ; R3 ]% s1 B+ l% o& b( o0 w: H8 Y
| 最小转矩
* Q9 }/ O( k: Q; b: H | 59.15
" @7 A5 {2 n8 c* S! B | 58.29( G3 m3 f* ?5 s$ r, I6 p" j
| 59.10: f; I' B+ Q; T+ `1 X
| Ts1，min
0 k3 w) j& z2 f. ^) T: p( h) @ | 14.253 C# T! J8 l; u T7 s& [4 h' d
| 12.00! Q% F# a& p( J6 v3 J0 y
| 13.25
1 X0 t' A6 P5 q9 d! X | Ts5，min- I/ W# O: ~0 _; K/ u! J
| 37.75
! a e+ E. N" s. \: @ | 33.259 g9 D6 t* ?' D8 i6 g
| 34.000 v! b( p7 N. V/ F# l
| Ts10，min0 E# c! M( S' w+ Y8 Z$ D0 C
| 68.00
/ ^; E7 h, I! M) F7 U% F | 59.004 H2 h8 `7 S- d
| 60.00
1 G* J _! `) B0 m L" |! Y | Ts，min
Y& \3 K: T) _" V | 147.75
/ K/ n' {3 `3 \5 M: x4 h | 139.00
8 N! Z, h3 g8 l& P% f( ^ | 140.00
- G" ?9 O+ @ O( y0 C3 n; i2 g |
8 t3 g2 e$ t! _! ]: q) }尽管#2、#3组混炼胶含有更多的炭黑，以上三组混炼胶粘度基本相似。如下表所示，流变仪是说明三组胶料的加工性能的不同。' z' c/ N. [) B0 A: ]
% u9 d1 S4 `' E2 r( ?/ T% p: U
流变仪，ASTM D 2084,1°arc，190℃" Q: @4 Z; m* `# E5 |5 j; j* Y: E
| / w- y- ]6 m+ i3 {( H& X6 x
| % s. k" t. {/ X$ ^$ R
| 最小值，dN-m- e/ v! {; j# c9 p# d6 D- J7 b
| 6.3# i4 d0 _2 E2 N r
| 5.9
/ S+ D, D9 k+ f2 n6 e | 6.2
$ g% z- E1 i8 z2 @" K | 最大值，dN-m
9 B$ A t& }( H4 j | 31.3
r; z0 m! X& I! z& ] | 32.4
4 K; D8 B$ m! K$ w | 32.0
2 g6 v. p# k# x5 k0 p4 b | Tc502 z C% u0 l: S# F; h
| 18.9. E; B9 i' G1 @2 b
| 19.2
7 s# A) g$ } q5 { | 19.11 X/ K8 G% k" ?. Y
| Tc90
- D- @! ~% u: j6 ^- M; h | 28.8( j U/ V4 T$ ]6 x5 R4 h& J
| 29.7+ k+ }! m K- s; Z) i# D' z1 F
| 29.51 \/ ^, ~0 Z+ o1 G
|
硫化性能，ASTM D 412，原始值- k/ B% s: i: E. g& F) e
|
/ b# ^7 V# `7 ^. X3 i+ m/ J J. Q |
/ G* R2 U# @1 k) h | 炭黑N990/N762
% ?& G* M8 ~4 a2 U | 20/45% N3 {" U! Q* |7 t' J
| 95/0
$ V9 t/ w( b8 e* B& W | 66/20
8 F4 l5 b# Q* V; O& a' e | 硬度
+ Q) E* N" d. }* z, B7 n- Q | 69
- b5 L2 N8 r" F! F+ ?+ E) H; i% G; q, d | 711 I" l" P' W9 P: _6 R
| 71
3 S* Q# p u. B1 i | 100%定伸模量，MPa( J6 g: ~2 g1 s0 S9 _4 P
| 3.52 n! j7 d3 t. m$ L) ]3 j5 p
| 3.58. E/ \/ U! i V* N/ K
| 3.70# i% V& d0 I8 v0 n2 N( y
| 200%定伸模量，MPa
" i$ Y3 q4 m; z! I | 5.31
' x4 f6 P- \! | | 5.07
$ O4 l; v. J- A | 5.351 O- n0 p9 Z' _) `' m/ W8 H i
| 300%定伸模量，MPa( u/ S2 @9 V d
| 6.26+ M9 r* z8 |) C) B5 {
| 5.310 a E0 _% I. L2 L) e( l
| 5.78' u+ H1 x; S% w% V5 f
| 拉伸强度，MPa1 u2 V; }- a* p2 F' {
| 6.65
9 n( G5 E t) o: a | 5.02
, @5 Y3 v6 p9 i+ C; F7 x, u8 o | 5.608 Y* ~# S# V: A; G
| 拉伸伸长率%
0 `3 B, F( w7 x! ^; }' d/ N | 426
, x3 D$ ]' u k | 4858 A4 }( [5 J7 j0 z+ K6 o
| 442: Z" z; D2 ?* F, c4 Z
|
$ X0 R5 N* A j- G填料的填充量根据要求使得胶料的绍尔硬度A达到70而设计的。除去拉伸强度，混炼胶性能基本相同，在获得相同硬度的胶料的同时，可以比控制组多填充46%，从而大大降低成本。混有N990的炭黑通常具有低拉伸强度，这是由于N990是一种大粒径、低结构的非补强炭黑而造成的。8 a) ?6 W( A8 h/ A, G0 F6 y; Y
老化性能, 168 小时 @ 125°C |
( @+ q$ z& n# C) d& L | . A+ y* v& }6 i$ N
| 硬度 | 74 (+7.2%) | 77 (+8.4%) | 76 (+7.0%) | 100% 定伸模量, MPa | 4.19 (+19%) | 3.87 (+8.1%) | 4.17 (+12.7%) | 200% 定伸模量, MPa | 5.38 (+1.3%) | 4.13 (-18.5%) | ND | 300% 定伸模量, MPa | ND | ND | ND | 拉伸强度, MPa | 5.44 (-18.1%) | 4.68 (-6.7%) | 5.02 (-10.3%) | 扯断伸长率 (%) | 209 (-51%) | 197 (-59%) | 181 (-59%) |
* v& Z! X4 c1 V, |' _4 Y/ }
, K$ t6 p- J/ p- k压缩永久变形率, ASTM D 395, Method B, 25% 压缩, 70 小时 @ 125°C | 压缩永久变形率 (%) | 24.1 | 24.8 | 24.5 |
: m6 [5 r/ _! Z% z
$ B6 D7 B2 R' A' o0 D/ ?3 b z垂直回弹性, ASTM D 2632, @ 23°C | 回弹率 (%) | 5 | 5 | 4 |
; d! Y( d! k* S' f* m$ X
b/ Y# _, B% f! \4 D橡胶回弹性, DIN 53512 (Zwick Rebound Tester) @ 23°C | 回弹率 (%) | 6.5 | 6.5 | 6.4 |
0 x4 M6 W9 d; w2 v" R1 d9 B通过表格可以看出，虽然#2,#3组炭黑有较高的炭黑填充量，胶料的动态性能仍得以保持。 体积电阻率, ASTM D 257, 100 VDC, @ 23°C | 直流电阻, Ohms, | 2.26 x 5 J" `6 h% ]* k' i! j/ z; n; ?
10 ⁿ，n=8 | 3.20 x 10 ⁿ，n=10 | 2.16 x 10 ⁿ，n=9 | *体积电阻率 (ohms-cm) | 7.61 x 10 ⁿ，n=9 | 1.12 x 10 ⁿ，n=12 | 7.55 x 10 ⁿ，n=10 |
: {5 e S3 p# `1 [6 k3 T( l, X6 \3 d- O体积电阻率 (ohms-cm) = 电极面积/样品厚度 (cm) x 体积电阻 (Ohms) 混炼胶的绝缘性对于制品来说是极其重要的性能，由于N990炭黑粒子的低聚集度，基本上具有较高电阻率的胶料只能通过混入N990炭黑获得。这项性能的增加通常要相应的增加N990炭黑的填充量。 炭黑中硫和氯的含量通常被冷凝器封装材料的生产厂商所看重。Thermax N990硫和氯的含量在100ppm和30ppm左右。而N990UP炭黑的硫和氯的含量则降低至3ppm。& x( t2 |& [5 o0 r" w
总结：
6 m' Z- e1 ~5 q, S" T+ K9 n使用Thermax N990炭黑可以使胶料中填料的含量大概增加45%左右的同时，保证胶料的硬度，压缩永久变形率和动态性能。同时达到替代高聚物以降低成本的目的。制品具有高等级的体积电阻率，同时也可以增强制品的气密性。 |
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IP卡
狗仔卡
发表于 2012-2-20 15:24:48
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
发表于 2012-2-20 15:33:40
上次喝酒没让他喝恣。。。