中粒子热裂解法炭黑N990在线缆中的应用

CURC_Thermax

热裂解炭黑在低压电线和绝缘电缆类的应用

    热裂解炭黑（美国ASTM指定的N990）是低压电缆和绝缘电缆的功能性填充料，虽然在电缆中有多种填料可以应用，但是热裂解炭黑由于其独特性带来的功能收益使其成为最专业的填充料。
5 _- V5 k4 Q) r  Z加拿大肯卡伯公司拥有多种热裂解炭黑产品，并冠与‘THERMAX’品牌。生产的热烈炭黑包括，颗粒状，粉末状，超纯型，无污染级等等。THERMAX系列产品是由天然气通过热裂解工艺制得，其粒径在100-600纳米之间。
虽然大多数炭黑是半导电的，中粒子热裂解炭黑是在所有炭黑产品里具有最高电阻率的炭黑。炭黑的三大基本性质，被认为是影响橡胶或塑料化合物的导电性的根本。它们是：粒径（表面积），结构等级，和粒子间空隙。小粒径的炉法炭黑，由于其本身的高聚集度和小粒径间隙，使得比热裂解炭黑的导电率要高。更高的结构减少了分子或聚集物间的距离，从而使得电子流更容易在分子链间通过。热裂解炭黑具有粒径大、分子间隙大的特点，使其具有低聚集度。因此，表面积和结构度与电阻率成反比。
& c/ C) K0 Z7 Y2 p& e7 q作为参考，下表中将THERMAX与其他通用导电炭黑做出了对比。
1 [7 y8 p% j3 v. X8 @. M  S: o

炭黑类型 & \4 {  J& N: Y: J0 z3 A: |	粒径 nm	表面积㎡/g	结构，氮吸附值 cc/100g 5 Q4 F' I. F3 a
THERMAX®N990 ! {' o9 W6 q/ q	280   U/ n: l$ c" D0 v$ |	9.5 * X4 n  g  O" s( E5 U	38
Conductex SC # X2 O! P1 n- ]5 Z  v9 f	20	220	115
Vulcan XC-72 * N0 f0 J9 j' z7 I( {& X	30	254	178
Black Pearls 2000	15 & u  x% x1 Q4 v2 m6 ?# v	1475 7 w  E7 p. H5 q( |% X; X( O	330 2 R! R2 s# V5 M* @3 Y' E
HI-Black 40B1 4 V" a1 K( e6 s2 k9 H6 {	19	153 ( [# J( m# N& @% \1 r- m4 {7 ^	130
Ketjenblack EC	30 4 O2 ^. L3 C& O4 Q  n	950 9 I/ e2 m/ C3 |) I	360
Acetylene Black	40 " H7 H& B8 B$ |3 W; z/ E# q	60 * e/ |3 W; l. x+ U/ s/ v	320

其他的因素也影响了导电性，但是其影响力远不如上述三项，比如挥发组分的种类和含量、水份和可抽提物，所有这些都可能抑制或者破坏电子流。
8 k( M2 @- v+ y4 F  h除了炭黑以外，其他的填料也会影响到弹性体固有的电性能，影响其电性能的程度用以下一个表格来表示在天然胶配方中的应用。

灰色绉片胶	100
硬脂酸	2
氧化锌	5
硫磺	3
ALTAX促进剂	1
Methy zimate促进剂	0.1
	111.1
测试状态：时间：15分钟@温度143°C（华氏290°）

                     
不同填料对体积比电阻率的影响（在天胶胶料里）
' r; R" t, K8 S( l+ T3 OOhm.cm
. u0 K/ }& E" ?+ K" Z

填充 ( f0 u4 c, t  m	浸入 / t2 D( s+ @$ X9 q+ V# {" Z9 y	体积电阻
无填料	0 & R! d# d' `1 h8 ?! K3 D7 ! [( b/ }& O; P, l' W  F5 Q0 r14	4.4x1016 3.3x1016 1.4x1016   A( H0 q4 S: c4 c0 f
迪克西陶土50phr : v+ ]: a5 z# W! C# L. e" }	0 3 t5 E4 _+ x" _7 ~' ^7 14	3.6x1015 2.2x1014 1.7x1014
煅烧陶土50phr	0 7 14	4.3x1015 2 L& ~7 |+ N* z  h2.1x1014 2.1x1014
碳酸钙50phr ! A7 {$ |$ L) P	0 8 O  L/ T+ G; C1 x. D+ e$ ^7 5 o: b  K6 H9 O3 _7 ?; I! E& {& Q; N14 & j; Q% w; x/ R	8.4x1015 1.9x1015 & g8 V/ @( p# U7 ^0 M5 F; q1.4x1015 1 O2 l& m/ b5 {- c' w" u& b5 O
THERMAX N990 25phr ( H5 l7 ?/ ~0 a2 |/ o* l	0 7 F8 ]. o' W1 U6 C6 N7   U- I% h2 O$ p14	1.5x1016 ! `$ _' b* X( _' Z/ @1 P2 y$ `1.9x1016 - a- V' ^+ q  I8 G+ U: v1 P1.1x1016   S6 L* \- t( {0 R9 G  p
THERMAX N990 50phr 8 `9 h' c! }2 a& d7 g3 u	0 1 O! ?* j: k4 z( f) x  ^! \7 ?+ k6 Z7 ( B' M3 e6 }) D- Y0 A5 a+ K14 * Y& B* n2 U; n	2.5x1010 1 a" z8 S7 f* @  r5 V  P3.7x1012 4.1x1012
半补强炭黑 N765 25phr / |& b7 g2 Y/ G3 b; Z: F$ e9 X: M	0 9 |- c6 X+ ~) o9 K9 S7 5 a  W+ j% V" T% V3 L14 8 v1 j6 s2 F4 X- b- k: M  @, x8 C	9.1x1010 3.6x1013 9.5x1013

THERMAX是所有炭黑里结构最低、粒径最大的产品。这些特性综合在一起，使该种炭黑是用在聚合物中最不可能导电的。实际上THERMAX的独立球形个体，使得聚合物链包围在碳的周围并且绝缘。热裂解炭黑的表面化学惰性大大限制了的热裂解炭黑粒子和聚合物链之间可能的交联，从而消除了在聚合物体系潜在的电化学通路。
$ ^" y3 P. r7 R4 R0 s1 ^THERMAX的应用和优势
THERMAX广泛地应用在低压交联聚乙烯、氯丁橡胶、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶、氯磺化聚乙烯和天然橡胶的胶料中。应用包括绝缘材料、绝缘护套、柔性电缆护套、UL级别25类高负荷电缆护套等。最常见的应用是交联树脂绝缘体，如PE，EVA或EEA。THERMAX应用的优势如下：

• 高体积电阻率：

热裂解炭黑可以被填充进聚合物中，并不会降低聚合物本身具有的高体积电阻率。由于电阻率可能会受到金属和其他微量杂质元素的影响，所以高纯、低筛余物的THERMAX成为了首选。
& R8 {& z+ y$ m. k- I

• 阻燃性

作为阻燃剂，在合成过程中按照安全规程要求要有一个最小值。热裂炭黑提高了胶料的起火温度，减少了对价格昂贵的阻燃剂的需求。据报道，在含有16%热裂解炭黑的乙烯硅烷共聚物合成的胶管外壳中，其阻燃性就已经完全符合UL44的水平燃烧要求指标了。
: {, @* k. }; t1 I! h

• 紫外线防护性

紫外线有足够的能量打破聚乙烯的交联，从而破坏了胶料。填充足够高水平的热裂解炭黑，可以提供紫外线的防护，因为碳粒子能吸收紫外线，并以热的形式放出。
0 R" N: t9 o! E1 E$ Q2 a- W! N

• 胶料混炼

热裂解炭黑缓解了聚合物的分子链，从而改善了混炼和加工性能。加入中粒子热裂炭黑不会使得聚合物的粘度大大增加。低结构、大粒径的热裂解炭黑，很容易分散并且生热低，并提供良好的挤出性能。
9 Q  k  P2 @% ~7 w- G2 _* K

• 交联性

具有非酸性化学表面的热裂解炭黑不与拥有自由基的交联必需的过氧化物发生反应。与其他的炭黑相比，热裂解炭黑的水分含量也非常低，从而抑制了过早的交联。

• 成本效益

大量填充的热裂解炭黑（含量25%-35%）在一些低压电缆的胶料提供了一定程度的扩充，并消除或者减少了对价格高昂的阻燃剂的需要。在低温硫化的三元乙丙橡胶护套胶料中，通常可以含有高达50份的N990和多达100份的炉法炭黑。
4 m9 n! B9 _0 E) V6 J. Z! S

• 外观表面

THERMAX系列炭黑的筛余物数量非常的少（Thermax Floform N990的指标是325目筛余物为15ppm）。而较少的筛余物，可以有效地消除污点和其它瑕疵，从而很好地改善产品表面外观。
( J$ H9 Y1 \, T7 Z& t! S. k! C2 q6 \

• 补强性

尽管在大多数的弹性体应用中不具有补强性，THERMAX在填充到足够高水平的情况下可以一定程度上提供一些补强功能。THERMAX可以用于地下填埋布线（URD）系统中交联聚乙烯电缆的不同程度的补强作用。
- v- v* t6 D' \4 v" y; ^% \  一般来说，每100份的聚合物里可以填充20到50份的热裂解炭黑。在低填充阶段，填充热裂解炭黑后和未填充的胶料的机械性能基本相同。 根据有关经验，通过辐射或过氧化物（DCP）交联的聚乙烯经常可以填充更多量甚至多到75%的热裂解炭黑，而不会破坏聚合物的物理性能。

8 B/ n3 V6 @6 r1 X% Y) `2 R附件一
交联聚乙烯低压（600-1500伏）电线电缆绝缘护套配方
3 Q/ S# J* A1 n8 t5 \. r

成分	描述 $ n  a7 g: I) D9 M: G	百分比
聚乙烯乙烯共聚物 7 V: f7 b8 i/ Y0 T0 Y	含9-17%VA的EVA " j; i7 l/ i! N' t( m" {& r0 |	68-72 9 d+ V' y4 `' k0 L. L
热裂解法炭黑N990 $ X( K- F* b9 Y	造粒的热裂解法炭黑 % N' \$ I3 r) K0 b' W	26-30 1 a4 H: \5 }$ `2 D6 e0 G( P( J
树脂agerite resin D	氧化喹啉类防老剂，稳定剂 1 X9 n% {2 w7 p; e* _! q! m	可变 5 l: h9 N+ ]+ N# t2 w. l
硬脂酸	脂肪酸，隔离剂，加工助剂 . f* U# G2 @& _" a	可变 % f' t8 c' n3 }2 U( u: D
过氧化物	交联剂	可变

6 B- @, s2 j% ^6 {! O热裂解法炭黑N990可以起到经济扩充胶料的作用。同时它能降低胶料的回缩，提供紫外线防护，耐燃性和保持胶料良好的绝缘性能。
* V! @; s  S+ C, X  x
5 b& w+ G5 n7 F; f. _3 T4 w9 t) n附件二
: D, i/ A# W4 A6 N, b交联聚乙烯绝缘护套胶料配方
' ?2 ]9 k; a0 J# m8 V

! ~. E( G, {1 P* @( R7 O聚乙烯	100 9 _9 T4 G! {7 t* ^$ K	5 H) M0 j1 v! w% V. u: \$ X* D
Agerite MA            , }# L& ~0 e8 ~0 g( x	0.5   4 ~, R, v+ _# r' X& d% w6 y	抗氧剂
热裂解法炭黑N990       , O% t( d  A6 x7 q	60   5 e& ^& Z- h$ J0 n5 `	中粒子热裂解法炭黑 . |* G" J. _8 N
Varox DCP-40KE          0 L# @6 l8 \' R0 e	7   : O- `) ~; f* ~3 n$ x& L	过氧交联组分 ; S) {) s; c1 U( {
总量                   , a% f: Y2 t* c& W	167.5
		' H* O( N+ L( F6 z3 a% x
硫化机硫化  20分 @171℃(340℉)
100%定伸强度 Mpa            # I( F" [: V; J7 k	11.0(1600psi)
拉伸强度 Mpa                + w. l: Y# f4 ~	16.1(2330psi) % z5 Z3 u  x) a# p: B  D- A
断裂伸长量 %	310	! h# x& y7 C0 [$ n1 s
) U8 E. {  ]. E. G* z# B0 ?( o
在127℃,550kPa的空气加热加压罐中老化20小时		% s: l( i: D; _% ^% m% w& V  @8 g- N
保留拉伸强度  ％             ) R) {$ `0 G0 Z$ o1 i" ~& C$ @* s	97	' `- i/ Z* l9 S7 R, X  u/ _; l) ?; v
保留断裂伸长量  %            * I1 n0 v' E& m  [$ O7 M	94 ) W, O& P% O4 \7 q$ {	% S3 e$ }6 Y' N9 |" }/ E
- e" Z; ^  [8 X. h: Y" ?3 b0 _	1 x. K0 J) s8 l' k( X4 ^9 m" n	" R! H3 N0 r0 M* }+ l+ z: m/ M
在80℃，2.1Mpa氧压的氧化加压罐中老化168小时 + A7 S3 p* `7 f; Q9 d, l
保留拉伸强度  %          & V& B/ L) O+ @- p- T, P	97	: U& N8 X/ [* ^; p9 T2 F; u; I- L
保留断裂伸长量  %	80	, A! B$ ?: e6 u* J" w
	. ?6 o0 S+ V/ ^( I8 i	/ @2 W, ~  ~# c# L: l; X0 {$ O

' p: g. t/ P/ @) {4 k
! Q) _1 A- T; d6 `资料来源：Vanderbilt Rubber handbook, 13版，第726页

欢乐宋

这系列的似曾相识啊

CURC_Thermax

要轮胎板块发过，让BZ调过来好像没动静，所以自己动手了

qiangzi

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; }7 a8 ^9 M( h: V一、基础技术资料
! q" k: \6 Z" g+ p, i, ]" J" F二、产品应用资料
8 |" n3 K7 P  I! g. H5 M/ b3 l三、要求样品/报价
四、相关资料
; B7 q: H  p9 X7 g" F+ K5 U一、基础技术资料
1、产品及业务简介
热裂解法炭黑是天然气隔绝空气加热到1300℃裂解生成，是由大量球形、椭圆形炭和少量熔接粒
! j2 i3 \2 F3 a" o. X# _, i子组成，具有粒径大、比表面积小、结构低、容易分散、流动性好、高填充量等特点。因其表面活性低，
故也称为非补强性炭黑，是一种在高性能密封、减震应用的橡胶产品及部件不可缺少的功能性填料，在昂
4 V9 O8 w$ m: w) |7 ~& e! H8 x! G贵的高性能橡胶中大量填充使用，不仅可以显著改善胶料加工性能和动态性能，而且可大幅降低成本。除
( U& {9 e* O: x' u" o* ^了橡胶塑料应用外，由于其高纯度特性，热裂解法炭黑还使用在金属碳化物、耐火材料、先进陶瓷、高温
隔热、石墨、碳-碳复合材料、太阳能级多晶硅等的生产中。
THERMAX 热裂解法炭黑分为通用型（N990/N991）、超纯型（N990UP/N991UP）和无污染型（N907/N908），
用户根据需要可以选择使用相应品种。
; V& l) R+ x* K4 s) f2 vTHERMAX 热裂解法炭黑由加拿大CANCARB LIMITED 公司（www.cancarb.com）生产。该公司隶属于
TRANSCANADA 公司，是世界上最大的天然气热裂解法炭黑的生产厂家，位于加拿大ALBERTA 省的MEDICINE
HAT 市，使用世界上最好的天然气生产优质的热裂解法炭黑，全世界市场占有率在80%以上。
从1994 年开始，我公司一直是加拿大CANCARB LIMITED 公司产品THERMAX 中粒子热裂解法炭黑在中国大
陆的总经销和代理，并在天津、上海、青岛、广州、厦门等地设有方便用户提货的现货周转库存，以保证
/ h$ k3 s8 W+ ?3 U) K客户生产供应的连续性和稳定性。
*THERMAX 是CANCARB LIMITED 公司的注册商标。
2、通用型产品指标
5 I: @' O" S3 w" T. F1 ?第 2 页共 87 页
" M7 [3 \2 K2 W! ~; v# S( a! ]3、超纯型产品指标
4、物质安全数据表
二、产品应用资料
1、橡胶应用
2、塑料应用
( _9 i  \" `. g; Y2 V; R3、耐火材料应用
( G6 \2 X+ L9 D7 h4、冶金应用
" H# ~8 j2 N) p5、陶瓷应用
6、高温隔热应用
2 k" T- D! l6 a3 R+ g( C/ Y7、石墨应用
8、碳-碳材料应用
9、混净土应用
$ P! u0 ]. \: Y10、特殊用途
第 3 页共 87 页
+ @2 r: d" C- o# M6 O. ^# D1、橡胶应用
  N( W% O# h% n; Y* |/ M( H1.1、THERMAX N990/N991 炭黑在聚氨酯屋顶材料共混物中的应用
Thermax N990 和 N991 炭黑都可以应用于聚氨酯屋顶共混物中。
. h7 o1 B; p9 z. V4 P, K聚氨酯屋顶材料混炼胶有两份溶液：一份溶液包含聚氨酯预聚物，另一份添加剂，填料和固化剂。将两种
9 ^" ]8 g5 g4 l) W( J- H" J溶液屋顶混合到一起然后在屋顶铺开。溶液根据配方的不同在1-5 个小时内固化。
8 s  L) @1 `) m& C: }" Z" T1 M4 Y9 y# uThermax 炭黑的添加比例可以在10-30%之间（重量份数）。Thermax 在材料中起到惰性填料作用的同时增
强材料的拉伸强度和耐撕裂强度。另外还能增强材料的拉伸伸长率和降低材料的硬度
Thermax 粉状炭黑通常用于确保在低剪切力可以充分分散的混合液体体系中。如果使用N990 炭黑，在混合
过程前需要进行打碎炭黑粒子和分散两个步骤。
一个典型的配方可能包括下列成分：
溶液A：甲苯二异氰酸酯（TDI）
粘度：8,000 厘泊
溶液B：N990 或者N991
CaCO3
MgSiO3
- p9 {3 G, P) F" `' Y( U1 u/ OTalc
DOP(邻苯二甲酸二辛酯)
PPG(丙二醇)
粘度：20,000 厘泊
Thermax 和矿质填料用于提高硫化后的混炼胶物理性能。对于这种需要可以浇注的液体来说，低粘度是十
分重要。Thermax 炭黑具有的低结构、大粒径和表面化学惰性的特点，使其加入不会大幅度增加硫化混合
物的粘度。补强和半补强炭黑因为它们具有大结构，小粒径和表面化学性能会明显影响溶液粘度和有可能
0 N- ?5 M7 b7 I! a: Y影响硫化效果从而不能使用。
; G6 I0 B7 W+ x0 M2 T; r* g第 4 页共 87 页
5 {7 {( _, F7 f" |# i6 i1.2、THERMAX中粒子热裂解炭黑在天然胶发动机支座上的应用
% i! \0 E  @- `THERMAXN990 系列中粒子热裂解炭黑，是由CANCARB 公司生产，具有大粒径、低结构的特点。该产品广泛
应用于要求优异动态性能的各种用途，比如发动机支座。由于大粒径（低表面积）、低结构，使得其具有
( {; l0 ~% Y  S高回弹性和低压缩永久变形的特点从而保持了橡胶胶料的固有性能。
根据报道，THERMAX 与一种表面积小、结构低的炭黑（Sterling 1120）在减震器方面的应用进行了对比，
4 f8 p% |$ F0 {' G: x该炭黑，被认为是N990 的替代品之一，物理性质如下：
THERMAX N990* Sterling 1120
表面积 m2/g 9.7 25
' z+ J. a! D6 d6 [吸碘值 cc/100g 38 35
5 c+ X1 g% K+ s; i( W% I) ~5 K8 oPH 值 10 8.7
灰分含量% 0.1 0.49
325 目筛余物 8 425
. ~9 A+ T. r# w4 i! Q7 Z细粉% 4 8.4
10 目颗粒粉碎 20 55
*指标典型值
. U' X8 p% M: F" ]5 B- Q在发动机支座的天然胶料和低硬度典型胶料的配方里，对上述两种炭黑进行了对比。使用有效硫化体系，
0 l8 a! d. r$ a- ^! p来防止返硫并能提供更好的耐热性能。
6 K. D! U  J3 R- V2 v配方/性能
胶料编号
1 2 3 4
: O2 @2 k# n2 `) D. X( sSMR 5 100.0 100.0 100.0 100.0
+ Z4 w! g+ F: C$ hKadox 920(氧化锌) 3.0 3.0 3.0 3.0
$ w$ J6 l3 y+ }( V1 M硬脂酸 1.0 1.0 1.0 1.0
Vulkanox HS/LG 1.0 1.0 1.0 1.0
. e% o" j# D+ X; _N762 炭黑 15.0 15.0 15.0 15.0
7 @+ Z2 R" U8 ?8 p# [5 CTHERMAX N990 45.0 70.0 - -
+ E4 `. Q% u5 `* ~Sterling 1120 - - 45.0 70.0
Sundex 790 15.0 15.0 15.0 15.0
Vulkacit Thiuram 0.5 0.5 0.5 0.5
# P+ ~& B0 z/ R3 `Vulkacit CZ/EG/C 3.0 3.0 3.0 3.0
! ~/ a3 v) w% M" h- @硫磺 0.5 0.5 0.5 0.5
/ u( K6 g( `/ Z5 l: u总计 184 209 184 209
比重 1.16 1.22 1.16 1.22
5 L5 B, w/ {! ]3 r4 s" l8 z6 j第 5 页共 87 页
胶料性质
. E" U0 \- D9 j5 G, K. m! {/ O; p胶料粘度 19.2 29.6 22.8 30.8
9 m4 U, a+ |  _+ w+ Y0 p（ML 1+4’@100°C）
, Y6 y7 k: b- @  W1 k" E1 Q$ Z门尼焦烧时间
  `. f9 ~2 Y6 Jt5 min@121°C 30.0 - 27.0 -
' C2 y- U/ B0 t& o0 F$ et35 min@121°C 30.0 - 29.0 -
/ l* q/ ]/ {. V2 M6 h: e孟山都流变@160°C范围50 1.7hz
$ ?+ x4 Z( N3 L% \$ LMH 26.81 29.71 25.74 29.64
7 `! T2 l+ L$ ]5 i" u2 q$ f. u: sML 3.41 3.87 3.12 4.24
) F, Z& f: b* \& F1 k5 Z5 D( ]  B& ]Delta Torque 23.40 25.84 22.62 25.41
Ts1 3.60 3.26 3.38 2.60
  ^' c& Z# _0 a' m) l% dTs2 3.86 3.49 3.63 2.81
3 W. l. ]! a, l6 AT50 4.55 4.13 4.23 3.38
T90 5.72 5.29 5.35 4.59
3 Y) [  ]: G* T; j0 Y胶料 1 2 3 4
2 I6 M( y4 U1 C. jN762 炭黑 15.0 15.0 15.0 15.0
, N- P/ _0 Z% W* v1 X1 k/ c  {" ~THERMAX N990 45.0 75.0 - -
% s$ @7 n7 x# n2 c2 rSterling 1120 - - 45.0 70.0
硫化性能
硫化时间@160°C 11 10 11 10
+ v6 b4 W+ O) D+ a邵氏硬度 43 49 46 53
& R0 V" e: I9 N4 R0 V定伸应力@50%（MPa） 0.78 0.9 0.74 0.9
定伸应力@100%（MPa） 1.3 1.6 1.2 1.5
( m% B6 j& G  f6 _4 B: ?定伸应力@200%（MPa） 3.3 4.2 2.7 3.7
定伸应力@300%（MPa） 6.3 8.2 5.3 7.3
+ a  b5 Y: u, q' }定伸应力@400%（MPa） 10.9 13.3 9.4 12.0
定伸应力@500%（MPa） 17.2 - 15.5 -
9 [! K( {' A( p; l拉伸强度（MPa） 20.6 17.8 22.6 19.0
断裂伸长率（%） 535 480 580 530
$ `5 S* u2 z0 w' v: H  P) E撕裂强度，dieC(kNm) 42 - 45.7 -
回弹性（%）-t90+20min
/ a) s: D- a. o! d5 B  C- P@0°C 55.9 - 52.9 -
@23°C 65.5 - 62.1 -
4 x0 F& E& k$ n@100°C 72.2 - 69.7 -
# I4 j" w1 `& G; t, z压缩（%） 42 41 44 48
& G, i. H; m" ^! e; [（70h@100°c）
$ w) s) O& X% b3 A第 6 页共 87 页
DeMattia Flex 龟裂扩展
Kc to 300%龟裂扩展 78 21 93 16
Kc to 600%龟裂扩展 225 53 250 39
0 O3 y. V9 G' h8 U( |  x硫化性能变量
4 S8 r8 e' @2 P8 H$ i" N. i硬度 0 -1
' f& P. B* j: _) C定伸应力@50%（MPa） -9 -3
定伸应力@100%（MPa） -8 8
定伸应力@300%（MPa） 6 17
" U/ G" Y$ ~& F3 C拉伸强度（%） -26 -17
) m8 F9 y; a( `% ~0 F  w# V: v断裂伸长率（%） -13 -6
胶料 1 2 3 4
N762 炭黑 15.0 15.0 15.0 15.0
6 W6 V( y. I! {: g/ k2 `- {N990 45.0 70.0 - -
& E' e: I& k1 i. `3 E* JSterling 1120 - - 45.0 70.0
动态性能
. {) F; t$ S3 z' f$ k动态性能测试-MER1100 @20Hz
Tan delta
7 q% N% D( Y# h9 c@0°C 0.057 0.151 0.149 0.189
1 g% m! E$ B1 f5 S- Q8 o@25°C 0.084 0.027 0.103 0.118
@100°C 0.046 0.064 0.068 0.112
E*
. f3 \: K$ @; N6 W$ e% l6 ?! E@0°C 2.872 5.008 4.450 7.674
@25°C 3.114 3.973 3.770 5.031
7 h" l0 f3 d2 J) |7 }" ?@100°C 2.934 3.803 3.095 4.388
$ z1 x: W: E7 e5 N& |0 z) qE’
@0°C 2.867 4.962 4.401 7.541
@25°C 3.103 3.972 3.750 4.996
7 f+ x* [: R8 |4 t- Q8 V) @@100°C 2.931 3.795 3.088 4.361
E”
2 V- Z, ~9 F( G% u4 y@0°C 0.163 0.748 0.656 1.425
1 v4 `' ^9 S1 ]) L5 ]: \@25°C 0.261 0.107 0.386 0.590
/ j( {+ p3 K6 _* w. F5 V  c@100°C 0.135 0.243 0.210 0.488
动态静态刚度比@RT
  q* p9 \$ ~7 y  x$ q: c& r第 7 页共 87 页
动态刚性（kg/mm） 2.395 3.056 2.900 3.870
静态刚性(kg/mm) 5.305 4.991 4.566 4.654
动/静态刚性比 0.451 0.612 0.635 0.832
胶料性能
" G) S: ~9 x: v  L  v# M2 T3 W5 I4 S这两种炭黑在胶料性能中有着微小的差别，THERMAX 提供了更好的加工安全性，但1120 在这方面就足够，
8 A' I& A8 o# J胶料的粘度和硫化性能基本都相同。
! ~: X- q7 d, d; ]硫化性能
! f. g( _+ w. @. c/ S7 k  ]& v: OTHERMAX 的胶料#1#2 与1120 的相比，具有高的定伸应力，而硬度和扯断强度比1120（#3#4）略低。撕裂
; w- [+ k) V' S" w* h强度、和裂纹扩展也有轻微的差别，这两种炭黑都能在天然胶产品中带来良好的效果。
动态性能
6 I' c! G- C# @! c; k$ y对于发动机支座来说，最好是让动态刚性、动态力学损耗因子和传递率的数值越低越好。试验结果表明N990
具有显著的优越性，使得产品具有优越的动态性能。THERMAX 对胶料固有的聚合物弹性影响最小，所以广
6 i( E* B3 R& m. F7 o3 {泛应用在下列用途，如减震部件、发动机和消音器支座、铁路和桥梁工程橡胶减震垫等。除了在以上报告
9 `* v6 B$ @1 f7 y- }的胶料品种中，THERMAX系列炭黑在所有的填料中，可以保持最优的动态性能，记录的动态力学损耗因子、
- y' q, h0 {9 i! `动态模量、传递率和动态/静态刚度比率数据都是最低的。
结论
) K. _8 t0 t6 H5 d& j2 e6 k在同等的填充水平，两种炭黑THERMAXN990 和Sterling 1120，在大多数情况下有相近的性能，而使用
THERMAX 则可以获得较低的硬度。Sterling 1120使得产品具有略好的裂口增长测试性能。但是THERMAX
7 A0 K. I7 w) f! C( ]提供了永恒优越的动态性能，而恰恰在发动机支座用途中这点也是最为重要的。
# u1 H6 p/ E: n, @7 G8 g0 pCANCARB 建议上述合成物#1 为作为天然橡胶在发动机支座的基础配方。正如E’，E”和动态/静态刚度比
率所显示的，这个配方胶料具有最低的刚性，并且同时也裂口增长性能有很好。
1.3、THERMAX中粒子热裂解法炭黑与N660在卤化丁基轮胎气密层中的并用
THERMAX 中粒子热裂解法炭黑N990 是天然气热裂解而生成。热裂解工艺使得炭黑具有粒径大和结构低的特
4 b3 z4 o+ G/ S- }# e% X点。THERMAX 炭黑可在卤化丁基橡胶（BIIR，CIIR）轮胎气密层的应用中与通用炉黑并用。使用N990 炭黑
可获得如下性能优势：
8 k# L; O- A$ l. i) g--相比单独使用通用炉黑，在卤化丁基气密层中的填充度更高
: ~, r/ q, b0 S% e; u; |2 k--炭黑填充量高的情况下，降低气密层的透气性
9 _$ K% h8 Z7 e, n4 F--通过提高炭黑填充量来降低胶料成本
--可降低气密层厚度来节约成本
以下数据是THERMAX N990 作为BIIR 轮胎气密层胶料的填充料的应用。
配方
5 S; U- B: x. e5 y对照样品 #2 #3 #4
+ D4 x: l+ z& O: w+ p6 o' h* APolysar 溴化丁基2030 100.0 100.0 100.0 100.0
N660 炭黑 60 - 20.0 30.0
9 |/ P) E. e2 s& u# MTHERMAX N990 炭黑 - 110.0 90.0 80.0
- Z8 Z5 s; _* m5 i  T$ e& G硬脂酸 1.0 1.0 1.0 1.0
Pentalyn A, Hercules 增粘剂 4.0 4.0 4.0 4.0
/ _: ^* N+ J* X3 \Sunpar 2280 石蜡油 7.0 7.0 7.0 7.0
3 p8 `& z2 i; z! q1 Q9 a( r3 j第 8 页共 87 页
: c7 q( w- A/ u( k8 F1 I& NMBTS（Vulkacit DM/C） 1.3 1.3 1.3 1.3
氧化锌 3.0 3.0 3.0 3.0
硫磺 0.5 0.5 0.5 0.5
总计 176.8 226.8 226.8 226.8
对照样品 #2 #3 #4
1 j- G9 L  u4 u( \. j$ ATHERMAX N990 -- 110.0 90.0 80.0
3 O" x3 R0 I# ^" W4 HN660 炭黑 60 -- 20 30
+ Z6 c" B8 A0 T  T胶料性能
胶料粘度 67.5 55.1 64 67.9
8 }: s) j- P. r; ~8 }2 E（ML + 4@100℃）
门尼焦烧时间
( n% i# v7 c' v, K（t5@138℃） 12.0 11.8 9.0 8.4
（t35@138℃） 18.7 24.1 22.5 21.1
Monsanto 硫变仪 @166℃ (1°弧度，50 极限)
5 I7 N. H$ \0 x3 Y5 R' |MH(dN.m) 19.61 15.52 18.78 20.29
ML 7.13 5.72 6.75 7.18
Delta torque 12.48 9.6 12.03 13.11
' w) Y6 D/ m, m# _: n: dtc50(min) 4.95 6.13 5.77 5.53
, ?, _$ x& O& f$ G" V  E4 JTc90(min) 9.05 16.87 10.95 9.97
Ts1(min) 2.89 3.85 3.01 2.74
硫化前强度
1 @. t4 h8 G: s( NStress@100% elong(MPa) 0.335 0.238 0.289 0.303
Stress@300% elong(MPa) 0.192 0.136 0.171 0.165
Stress@500% elong(MPa) - 0.093 0.109 0.104
Peak Stress (MPa) 0.359 0.284 0.328 0.349
Ultimate tensile (MPa) 0.076 0.152 0.155 0.158
4 Z7 Y0 H, n3 e" M9 l; U# |Ultimate elongation(%) 466 1078 1136 1134
硫化后性能
硫化30 分钟@166℃
硬度, Shore A2 64 71 68 70
Modulus@100%elong(MPa) 1.5 1.2 1.4 1.6
( K" E8 t' [4 t' U第 9 页共 87 页
Modulus@300%elong(MPa) 4.9 2.0 3.3 3.9
Modulus@500%elong(MPa) 8.0 2.4 4.2 4.7
Tensile strength (MPa) 9.9 4.7 5.9 6.5
3 n) l- ]9 I0 qUltimate elongation(%) 710 860 780 745
DeMattia 裂口扩展 –老化 168h@120℃
+ z5 N! _% H8 n- EKc to 600% 扩展
1 `+ t  v4 W; G- r  v% ?8 v>250
9 g2 X* l6 x! @% M- S9 s25
6 W  F4 }9 X% _8 A. c>250
' r! \/ S- J. Y2 B>250
透气性@65℃(Q x log8) 2.9 2.5 2.4 2.4
, k* P5 ^0 u, C- _# nPirelli 粘接@100℃ -恒定容积模具（对典型NR 胎体胶 –kNm） 10.3 9.6 8.3 10.9
8 X  f3 s! r6 c2 ?: W胶料性能
5 O( l1 r: X& x( Y% \% @3 V+ B$ |+ n使用110 份THERMAX N990 的胶料粘度降低，但在80/30 并用N990/N660 时等同于仅使用N660 的对照胶料。
( s, V3 L6 P: m/ n- W与对照胶料样品相比，使用N660 在138℃的焦烧时间略有缩短，但时间35 点上升，并且在166℃时ts1
是有利的。
确实，单独使用N990 生胶强度低。这是因为低结构/大粒径炭黑的非补强特性。引入N660 可将填充N990
胶料的生胶强度提高到适当水平，基本上介于N990 胶料和对照胶料之间。
硫化性能
4 v9 b; b, x( z& ~) r与对照胶料相比，使用110 份N990 的胶料硬度高7 点，使用80/30 比例并用N990/N660 的胶料高7 点。
3 g: y5 K$ ?, R% e0 A2 _; F7 J作为填充N990 胶料的典型效果，定伸和拉伸强度都低。尽管提高N660 的用量后有提升，但仍低于对照胶
料。然而，该胶料提供的拉伸强度水平，完全可以满足轮胎气密层防止帘布突破的要求。
在Pirelli 粘接测试中，所有胶料的胎体粘接性能相似。
透气性
炭黑是不透气的，所以为减少透气的橡胶的体积份数，应在气密层胶料中填充尽可能高的炭黑。卤化丁基
橡胶用在轮胎气密层中提供最大的气密性、屈挠寿命和耐热性能。由于热裂解法炭黑的非补强性能， 它
' y8 w1 K! o, v0 [+ f; O8 @# ~可以比其它炭黑填充度更高，所以可以提高卤化丁基气密层的不透气性。使用110 份N990 炭黑的胶料显
7 D& O6 [0 P2 [. _2 u示可以比使用60 份N660 的对照胶料提高气密性大约14%。
成本降低
110 份炭黑的高填充度是为了降低胶料中聚合物的体积份数。由于BIIR 和其它卤化丁基橡胶的成本比热裂
$ U3 A: N3 v8 ^. s解法炭黑要高许多，轮胎生产厂商通过提高炭黑的填充度可以显著节约成本。
. z, J, u) C* Z因为提高炭黑填充度可以改善气密性，那么炭黑填充度高，就可以在不牺牲气密性的前提下将气密层厚度
降低。假设所有的炭黑具有相似的透气性能，填充110 分炭黑的胶料可在气密层厚度变薄时获得相同的气
. b* _( Y( i- ?, w( e$ R密性。最终结果是气密层更薄加上高填充度的炭黑，可以使轮胎重量降低。尽管大多数乘用胎厂商已经“最
薄化”，其它较厚的卡车/巴士轮胎也可以通过降低厚度，减少成本高昂的聚合物含量来达到显著节约成
本的效果。
  u6 [$ g8 T8 g2 Q7 Y总结
3 T' V& t# _" {# L在BIIR 轮胎气密层胶料中高容量填充炭黑的评测显示，并用80 份N990 和30 份N660 将获得必要的物理
' r, C( `2 U8 _: Z% w+ i性能，同时可显著提高气密层的不透气性能。非补强、大粒径和低结构的热裂解法炭黑N990，在胶料中填
充替代聚合物而有显著节约成本的效果，并且还可降低气密层的厚度来进一步节约成本。
1．4、中粒子热裂解法炭黑N990在轮胎硫化胶囊上的应用
背景:
, T2 c3 e  H. o肯卡伯公司曾介绍,热裂解炭黑在轮胎卤化丁基橡胶内衬层中添加量很高。这一特点在理论上还可以应用于
" S1 X& x  f1 ^" t0 f7 R: y其他相似的产品，比如硫化胶囊、内胎和体育用球类内胆等。这篇技术报告提供了肯卡伯公司关于N990
第 10 页共 87 页
, b* ~+ l* L+ d) J5 X7 g/ Y应用在轮胎用丁基硫化胶囊中的评估结果。
% C$ @% Z! w4 D6 M" r& J4 I轮胎硫化胶囊：基本信息
( R; \% H0 R& z& O轮胎硫化胶囊（膜）是硫化加工时，在生胎内部充气膨胀、发挥密封作用的弹性橡胶袋。它是橡胶在耐高
, U5 ^0 S. c4 u5 c2 R& W温和抗屈挠方面最重要的应用之一。胶囊的材料像所有橡胶材料一样要满足一些最苛刻和最严格的要求，
$ b  B. N4 ?" Y4 H3 V概括的说有以下几点：
+ W3 B3 t, C, y+ i  [1. 容易混合，并且加工简单
2. 充模性好
3. 具有好的物理性能
9 R- d6 r# l) M0 M4. 耐老化性能好
. b9 ^5 V/ u9 h: }- {% w5. 抗屈挠性和撕裂性好
7 B0 X5 J% ?1 x% O6. 拉伸永久变形低
4 C" R( ^  F! c0 p) Z: }7. 出色的耐水蒸气老化性能
8. 热传导性好
4 |! ]2 m# L7 u) \# R7 q标准硫化胶囊配方
2 L4 j$ a3 G) j; l  ]丁基硫化胶囊的典型配方中，添加的是50 或55 份的N330（高耐磨炉黑）。和通用炉黑和快压出炉黑相比，
高耐磨炉黑能给胶料提供更好的撕裂强度，并已被广范应用。下面是一份典型配方：
7 B2 [/ O' k7 F0 Q: |! a! s丁基橡胶268 100 份 EXXON
$ D9 g) `5 g9 R& H1 J( e: M通用氯丁橡胶 WRT 5 份 DuPont*
0 S1 b  H8 R* A& c4 y高耐磨炉黑N330 50 份
蓖麻油 5 份
  c$ k* X$ n, O2 f氧化锌 5 份
1 }. Q7 x' w: Q' s% C活性酚醛树脂 10 份 丁基交联树脂，标号SP1045
% R! W9 A6 m/ @( n2 o5 ^2 T*5 份氯丁橡胶添加在丁基交联树脂胶料中，卤素的作用是活化树脂的交联反应。
; G0 ~  x8 i! I6 p' T为了得到胶囊的最佳外观，关键是控制好氯丁橡胶、炭黑、氧化锌和交联树脂的分散。
基于以上的配方，按照下面所列出的炭黑添加种类、份数构成不同的胶料样品，在美国俄亥俄州布莱克斯
韦尔的BF 古特里奇实验室作了测试。（该实验室是被A2LA 正式认可并通过了ISO9001 认证的。）
  r; E; M1 M' F2 h胶料样品 #1—50 份N330 高耐磨炉黑（对照胶料）
胶料样品 #2—110 份N990
胶料样品 #3—90 份N990，20 份N660 通用炉黑
胶料样品 #4—80 份N990，30 份N330
胶料样品 #5—90 份N990，20 份N330
9 p2 v0 ?4 v) O! Q* U9 J胶料样品 #6—40 份N990，40 份N330
胶料样品 #7—50 份N990，40 份N330
0 B- w4 }4 q# G, d% [胶料样品 #8—60 份N990，40 份N330
胶料样品 #9—90 份N990 超纯*，20 份N330
除了使用了超纯的N990 以外，#9 样品和 #5 样品的配方是一致的；这样能够观察到低PH 值的热裂解炭
黑对硫化时间的影响。超纯Thermax N990 炭黑特征PH 值为6，而标准N990 的PH 值是10。
% O6 Y! H6 }5 v9 [- @1 D  D5 S2 H. u结果如表1 所示。
分析：
所有的结论是在橡胶胶料中使用了热裂解炭黑后典型效果的体现。由于N990 的大粒径和低结构，总的来
说它是一种非补强性炭黑，同时它提高了胶料的动态性能；它并没有像炉黑那样给胶料提供强度和补强性。
. X! X! Y( D" S2# 样品添加了110 份N990，与预期的一样，得到了最低的粘度。并且它得到了与对照胶料相似的定伸强
度，这一点可能会令一些胶囊制品厂家感兴趣。
第 11 页共 87 页
0 n$ A4 d- w( F9 u6 A, g% {5#，6# 和8# 样品和对照橡胶胶料很相似。5# 样品除了需要长一点的硫化时间以外，其他加工性能和对
3 ?+ e* c& I% I; W+ X; y照胶料大致一样。这一结论在添加了N990 的其他样品中也得到了证明，因为和其他炭黑相比，N990 能够
/ T; M- O! ]8 P7 j/ g. S提供给胶料更好的焦烧安全性。这一点在9# 配方中得到了证实。9# 配方是添加了90 份低PH 值的超纯
Thremax N990 热裂解炭黑。
在拉伸性能（老化前、老化后、高温应用）上，添加N990 的胶料样品比对照胶料一般要低，但认为足够
满足应用要求；扯断伸长率却明显比对照胶料低，这一点需要关注。6# 应该具有足够的扯断伸长率。
3 Y7 l7 j5 z1 X* m1 a% X& p5# 样品的撕裂强度也明显低于对照胶料。但是和添加40 份N330 和60 份N990 的8# 具有相当的撕裂强
度。
' n- M" _9 J* Y在所有测试的胶料样品中，炭黑添加份数的提高改进了热传导性（即提高了热传导率）。8# 样品显示了预
期的结果。这是炭黑高填充份数带来的性能；高填充量是热裂解炭黑的最显著特征，甚至比性能特性更吸
" f$ d4 p6 @: g/ V" U# M) ]9 Z引人。高的热传导率在胶囊材料上是个优点，因为热量传递加快可以得到硫化时间的缩短。估计每条轮胎
的硫化时间可以减少10—20 秒。
包括对照胶料在内的所有配方胶料样品DeMattia 龟裂增长测试结果都不好，显示出抗龟裂增长性不足。通
过这个实验我们发现，为了得到更有效、真实的抗龟裂增长性测试结果，应该为实验准备两个以上样品。
含有热裂解炭黑的样品硫化速率比对照胶料的低，对此一个可能的解释是热裂解炭黑表面的活性问题，或
, ^5 {: f3 Z3 f9 ]# j, @者是热裂炭黑的高PH 值（10）阻碍了树脂在丁基橡胶中的交联。用PH 值低的9# 胶料样品测得的T95
证实了这一点，它的硫化时间在添加热裂解炭黑的样品中是最短的。在配方中添加更多的氯丁橡胶或者氯
9 W/ I# J8 x: x, B8 }& I化亚锡可以提高硫化速率。
& `" Z7 y! j. g8 b3 O成本优势分析：
节约成本的计算理论上包括原材料成本、轮胎硫化时间、被迫停机检修时间和由于总产量的变化而引起的
任何生产率的提高（或者降低）。
针对原材料成本，表格2 显示，估算在每条硫化胶囊上可以节省大约0.94 美元。这是由于使用了热裂解炭
黑替代了高成本的丁基橡胶。
结论：
6# 和 8# 样品和对照胶料相比拥有最好的综合物理性能。至今看到的最主要的优越性应该是热传导率的
2 O/ E( _* m) Q提高和成本的降低。从以上的结果得出最终结论，很显然是延长了胶囊的寿命。
- \+ v$ ?0 ~# F5 o$ J补充解释：
热传导率是根据ASTM C 518-91，Vol. 04.06 测得的。Q 是指测试时通过大约13 毫米（0.51 英寸）厚的橡
: K7 Y9 M7 o1 q7 q  b. o$ m胶片的热量。K 是热传导率，用BTU·英寸/（ft.2·hr.·oF）表示。一般用开尔文温度。mV 是热流输出表的
. k1 V' w, B. }& ^+ X/ N: u毫伏数。这个数值并不转变成温度。为了便于理解，这些结果是以对照胶料为基准演变出来的。BF 古特
2 Z7 X2 e+ i3 H里奇实验室使用了动态快速-k 仪和Haskris 循环制冷装置。
/ [+ Q. a+ E1 ~1 {9 M5 b为了得到进一步的信息，请联系肯卡伯公司 @ 传真:1-403-529-6093，网页www.cancarb.com
7 p8 j  \: o5 v; T表 1：硫化胶囊数据
胶料样品#
5 q8 l3 ]0 d( S' S, ]对照胶
5 T5 Y7 T5 i4 b; r料 #1
N990 #2
) K# K! Z+ X6 f+ h9 y5 WMT-GPF
4 R2 R, R& Y  z6 q#3
, |2 E1 M. I) w7 m6 Q3 V) P2 W8 M8 [MT-HAF
#4
MT-HAF
' l3 @& H5 O* L! c9 h( o#5
MT-HAF
#6
MT-HAF
#7
' Z5 q# [* s5 u+ b  e& r' eMT-HAF
#8
MT-HAF
#9
N330 HAF 50 30 20 40 40 40 20
N660 GPF 20
N990 Thermax 110 90 80 90 40 50 60
N990 UP
Thermax
( ?1 i. V( |- m$ \1 F90
第 12 页共 87 页
& \6 p! a/ Y+ V胶料样品性能（ASTM D 1646-96a）
8 {7 u% V, P4 m! }* X/ [5 a- |' L66 59 65 门尼粘度 76 69 76 75 77 70
2 B: i- k4 Z2 @! N" hML（1+4）@ 100
0 N+ M+ K3 O) U. G2 s! U℃
) s; _: g- P7 j1 f4 B8 m; P门尼焦烧 @ 137.8 ℃（ASTM D1646-96a）
( s9 \' ~' i5 O: ?最小值 49 40 45 58 52 59 58 60 53
Tmin.+5，分钟 24.5 32.8 37.8 26.8 35.8 14.3 14 15.8 17.4
孟山都 R100 振荡磁盘流变仪 @ 190 ℃，1oarc（ASTM D 2084-95）
% ~  o% s# T0 F* B' lML dNm 9.9 7.6 8.7 10.2 9.9 11.9 11.3 11.5 10.2
MH dNm 34.4 36.7 38.5 40.7 40.2 38 39.4 38.7 38.6
T (2) min. 3.2 3.5 3.7 3.2 3.3 3.1 2.8 3 2.6
T (90) min. 29.2 36.5 40.7 37.1 37.6 33.6 34.5 34.9 30.7
T (95) min. 36.9 45.5 48.9 45.2 46.3 42.8 43.5 43.2 40.1
应力—应变，原始的 @ 室温，硫化时间T95 @ 190 ℃（ASTM D 412-97）
100%定伸定伸
强度Mpa
' `2 q4 |0 y+ \9 Z6 Q3 A1.8 2.2 2.4 2.2 2.8 2.3 2.3 3.1 2.6
9 x! b( P- ~2 R0 ^3 a* z0 F& b: N300%定伸强度
. m, y$ Y! M% o4 J! |% ZMpa
5.5 5.5 5.7 6.5 7.9 7.2 7.6 8.9 7.9
# D  _6 }' U$ F0 Y- D/ i5 _6 }拉伸强度 Mpa 15 6.5 6.7 7.9 8.9 11.2 10.5 10 8.9
扯断伸长率 % 647 414 403 425 415 490 450 420 400
邵氏A 硬度 66 70 70 71 74 69 71 73 72
$ e* i* |- ^6 N! y, p+ f0 O, D应力-应变，原始的 @ 100 ℃,硫化时间 T95 @ 190 ℃（ASTM D 412-97）
4 f5 E1 E" {4 K/ G" |  [5 u" C+ V100%定伸强度
Mpa
1.9 1.9 1.7 1.9 2.3 2.1 2.4 2.3 2.2
300%定伸强度
Mpa
: u% ^! {. m3 j+ _1 x5.6 4.2 3.8 5.2 6.3 6.1 7.1 6.5 --
拉伸强度 Mpa 9.1 4.3 4 5.7 6.3 6.7 7.1 6.7 6
  ~8 ]0 d6 u# [7 V& L  G扯断伸长率 % 460 315 325 335 305 330 310 310 290
# v  S1 e* b3 b& c& g应力-应变，烘箱老化48 小时 @ 170 ℃ 硫化时间 T95 @ 190 ℃（ASTM D 412-97）
# A3 `& X+ \- ]  c7 h: I9 U100%定伸强度
Mpa
4.6 4.4 4.8 5 4.9 4.6 5.3 5.1 5.2
200%定伸强度
5 m- s2 T: [4 a( a8 g& P, v& k) nMpa
7.6 6.8 7.6 8.2 8.1 7.7 8.8 8.2 8.3
3 E! o3 `6 ^2 Z& d8 k0 A1 j拉伸强度 Mpa 10.3 7.5 8.1 8.7 9.1 9.4 6.9 8.9 8.3
扯断伸长率 % 280 240 215 205 230 255 155 220 200
; ^+ m6 t" ?  O6 J7 _邵氏A 硬度 90 96 94 94 93 90 90 93 91
* `- Z# R! `5 E1 m4 @3 k$ y6 o第 13 页共 87 页
撕裂强度，Die C （ASTM D624-96），室温
: ?/ T9 p* n& T4 k* ^4 BKN / m 38.9 34.0 33.6 35.1 33.1 34.5 33.9 40.7 32.3
拉伸永久变形测试，100%伸长率，@ 200 ℃-保持10 分钟（ASTM D 412-97）
( \& z4 f, |) b" k2 ?( y- l) D3 y2 x% 拉伸永久变
形
. d4 Z4 w" D& x; x$ a13.4 25.0 27.4 25.9 20.5 24.1 26.6 29.3 26.1
; u+ b7 ~- g. K- R% y* zDeMattia 龟裂增长：23 ℃，老化7 天 @ 100 ℃；平均两个试样，英寸（ASTM D813-95）
5,000 圈 2.5 5.0 6.0 7.0 3.5 3.5 6.5 5.5 5.5
10,000 圈 2.5 5.5 6.5 7.5 4.5 5.5 6.5 6.5 6.5
15,000 圈 3.5 6.5 7.5 8.5 5.5 6.5 7.5 7.0 7.5
25,000 圈 5.0 8.0 9.0 10.0 7.0 7.5 9.0 7.5 10+
热传导率，100 ℃（ASTM C 518-91）
) \9 {1 Y* z! N# z% CQ: 热流量，毫伏 3.610 3.953 4.153 4.200 4.157 4.095 4.282 4.440 4.420
K: 热传导率
BTU in/(hr.sq.ft
oF)
0.786 0.844 0.892 0.900 0.891 0.856 0.885 0.910 0.917
" y  l3 r6 k: H/ S$ Z7 T% m: j索引 100 110 115 116 115 113 118 120 122
1.5、Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在风挡雨刮条中的应用
, i7 w  Y3 @+ |2 L" CThermax N990 中粒子热裂解法炭黑，由Cancarb Limited 制造，具有大粒径，低结构的特征。Thermax 广
泛应用于需要优异动态性能和高的制品表面质量软橡胶制品如汽车风挡雨刮片。其大粒径和低结构的特点
" o5 w5 ]) j! F5 _# S使其具有高伸长率和高回弹性的的性能，因此保证了橡胶混炼胶固有的弹性性能。Thermax N990 有高纯度
9 k* n1 G! t1 X天然气制成，就有较低的筛余物含量和硬粒，从而避免这些因素可能造成的雨刮片表面不光整。
Thermax N990的典型性能如下：
- S3 y) T2 Y+ I$ F4 I9 h; E7 S% HThermax N990
氮吸附表面积m2/g 9.7
DBP 吸收值 ml/100g 38
; {; M- |! C5 z" QPH 10
灰分含量 % 01
325 目网筛余物含量 ppm 8
细分含量% 4
第 14 页共 87 页
% u4 K$ V5 G9 \在这份报告中，Thermax 在天然橡胶和氯丁橡胶雨刮片中的应用被阐述。
天然橡胶雨刮片配方及性能
配方
SMR CV60 100
; q) C" ]+ d) P) S. w% l6 q% [Thermax N990 炭黑 30
半补强炭黑N762 40
3 U# K" J* i- r! q; [9 o石蜡油 2
- z2 M, R+ m1 R7 f) n+ gVanfre AP-2 2
Flectol H 1
9 G( ~9 Z# w+ Y# bSunproof Wax 1
7 L9 p  G/ U! t9 W5 A3 e) n/ PUOP 688 2
硬脂酸 1
氧化锌 5
硫 1
( w( f& {# c9 Q0 j硫化剂R 1.2
促进剂MBTS 0.6
8 g( n9 M" s7 m9 a促进剂TMTM 0.2
Santocure NS 0.65
Santoguard PVI 0.3
' O, i- `' X. g% t! e, `" `性能
门尼粘度
  x3 k' b5 U) z- q) K* [（ML 1+4@100℃）
初始读数 63.2
最小粘度 50.9
流变仪数据（ASTM D 2084-92）
; k- Z, H8 c/ X: }; a0 ]  U. ^: `Monsanto Rheometer @150℃
0 y8 K0 N* J: V最大转矩 MH N·m 8.46
$ u% D0 z; M: Y6 n! R# c( L最小扭矩 ML N·m 1.39
焦烧时间 Ts2，分钟 4.17
* C3 J2 O( e6 E5 o硫化时间，Tc90%，分钟 8.21
物理性能
ASTM D412-87，D 2240-90
& i# |/ i$ m7 r6 ~6 w1 v. [" Q5 {绍尔硬度A 67
100%定伸模量MPa 3.4
3 o$ \- U$ z* ]( m4 {200%定伸模量MPa 8.83
* \; i, b8 _& p, ]; f第 15 页共 87 页
) s) R; b6 Y: L" [) w! q* o9 g& K300%定伸模量MPa 14.48
400%定伸模量MPa 19.65
1 }! W, |/ g, x3 C( W拉伸强度MPa 23.24
极限伸长率% 470
抗撕裂性ASTM D 624-91
$ O$ ~( {0 Z: H6 ~- w" P. f% MN·m 50.5
湿强度
2 I7 d$ i$ y, T4 X; d9 A极限伸长率% 650
拉伸强度MPa 1.2
氯丁橡胶雨刮条配方
+ Y- o2 N' r6 H) m+ g9 N4 p0 \氯丁橡胶由于具有良好的耐候性、耐氧化性、耐热和耐低温性能从而被应用于雨刮条中。一下是一份氯丁
3 y5 X; l% t" g) X胶的应用配方。
2 K( A# t9 W' V. R# _' gSkyprene B-5
100
* z; p0 Q0 O6 N* t. AThermax N990 炭黑 50
MgO 4
硬脂酸 1
蜡 0.5
防老剂 Octamin-F 1
- v( g; m2 }$ |) r; @* z防老剂 4010NA 1
Napthenic Oil 10
促进剂ETU 1
促进剂TMTD 1
总计 169.5
! L3 c4 ^( |2 O- l7 K, E5 f8 K, r1.6、THERMAX 中粒子热裂解法炭黑N990在EPDM轮胎垫带中的应用
THERMAX 热裂解法炭黑N990 是天然气热裂解生成。热裂解工艺似的炭黑具有粒径大和结构低的特点。
THERMAX N990 中粒子热裂解法炭黑具有粒径大和粒子聚集度低的特点。THERMAX 广泛用于要求优秀动态性
能的用途中。大粒径（低表面积）和低结构可以获得低压缩永久变形、高回弹性和低滞后损失，因而能保
留橡胶胶料自身原有的聚合物性能。作为非补强炭黑，热裂解法炭黑经常在胶料中与炉法炭黑和/或矿物
填料并用，来降低成本和获得具体物理性能。
本技术公告提供了THERMAX 在EPDM 轮胎垫带中不同填充度的测试结果。在该用途中使用THERMAX 可获得
如下性能：
--与仅使用炉法炭黑相比，轮胎垫带可提高填充度；
7 w- B2 w  u, ~. R2 w9 e--由于炭黑填充度高而降低胶料成本；
' G& S7 n- F' k& G* v5 B1 @第 16 页共 87 页
--保持低硬度，防止内胎边缘撕裂；
--优秀的回弹性能、低压缩永久变形、低生热
以下数据显示THERMAX N990 作为填料用在EPDM 轮胎垫带胶料的用途。填充度放到最大以降低胶料成本。
BAYER 配方
8 a& O6 \: Q5 b6 o' O% r0 X; M- {0 B垫带 1 垫带 2 垫带 3 垫带 4
BAYER 5439 160.0 160.0 160.0 160.0
% C" L& z6 T# J( n* l9 a/ X* rBAYER 345 20.0 20.0 20.0 20.0
THERMAX N990 180.0 180.0 150.0 125.0
$ s6 N6 k$ H6 S( e( oSunpar 2280 90.0 90.0 75.0 75.0
3 `, `9 I+ p: @* O4 ~/ }: {Zinc Oxide 5.0 5.0 5.0 5.0
硬脂酸 1.0 1.0 1.0 1.0
$ G3 G2 B3 h3 t9 j. K$ ^Thiuram M 0.75 0.75 0.75 0.6
( _) i! p* g5 J6 W+ N# R" PButyl Zimate 0.75 0.75 0.75 2.0
) t# i9 P4 F6 u, G4 s9 `MBT 0.75 0.75 0.75 --
; p( q/ x$ l) ^! `+ }: c( v# ]+ {Sulfasan R -- -- -- --
Thiuram E 0.75 0.75 0.75 0.6
Sulphur 1.0 1.0 1.0 0.5
总计 610.0 660.0 565.0 540.7
胶料性能
0 b0 G, a( N' @震荡盘式硫变仪, ASTM D2084-95,160℃
Min, dNm 10.8 10.5 8.1 6.0
Max,dNm 29.7 29.1 28.5 23.7
+ D. t/ t* m, e5 L" A8 }Ts2, dNm 13.3 13.1 10.4 8.4
Tc 90%,minutes 13.88 14.63 14.30 14.31
Tc 95%,minutes 17.41 18.51 18.06 17.45
8 X+ P" y8 Y$ aCure Rate Index 9.22 8.52 8.84 9.95
应力-应变, ASTM D412-92, RT, 硫化条件 T95 X160℃
3 q# |7 e" @; `, ~5 CHardness, Shore A 66 68 65 56
Elongation(%) 257 231 403 644
Tensile (MPa) 7.8 7.6 8.1 7.4
; ?: Z% Z) d3 }  [100% Modulus, MPa 3.5 3.7 2.8 1.7
200% Modulus, MPa 6.7 6.8 5.7 3.7
400% Modulus, MPa -- -- 8.2 5.6
! g$ N/ C" t6 n! b% L应力-应变, 老化24 小时@121℃,ASTM D412-95, 硫化条件 T95 X 160℃
第 17 页共 87 页
( w3 w1 U4 v1 L" q; \- o9 }Hardness, Shore A 71 72 70 60
Elongation(%) 200 165 276 450
Tensile (MPa) 8.7 8.1 9.0 8.1
100% Modulus, MPa 4.8 5.3 4.1 2.4
9 y- C# \% k& w) b200% Modulus, MPa 8.7 -- 7.5 5.1
) R: |, d. u6 J' p% w- @) l400% Modulus, MPa -- -- -- 7.7
NORDEL 配方
4 ]7 Q9 K3 `! Z' [3 l  |0 U& n垫带 5 垫带 6
NORDEL 1660 100.00 100.00
SRF N774 200.0 --
GPF N660 -- 180.0
% g# p2 e" q: g6 u0 A5 K: @THERMAX N990 100.00 150.0
' z4 S) O" u& }Sunpar 2280 150.0 150.0
. P# w+ P4 f: k  v+ L0 _) ?/ U# nZinc Oxide 5.0 5.0
硬脂酸 1.0 1.0
, o0 r, t5 T$ D  v& ZThiuram M 0.6 0.6
Butyl Zimate 2.0 2.0
0 X% `; O4 @) u& u" d1 JSulfasan R 1.0 1.0
Sulphur 0.5 0.5
Thiuram E 0.6 0.6
( G0 N! y& D2 o4 J* ]总计 560.7 590.7
胶料性能
8 a6 }9 {/ C! ~震荡盘式硫变仪, ASTM D2084-95,160℃
7 B( c' R' D9 B% n5 G+ q% f# RMin, dNm 4.4 5.2
Max,dNm 16.4 20.1
5 i* j: k( ?! M2 I2 v4 MTs2, dNm 6.9 7.6
Tc 90%,minutes 12.72 16.76
7 r4 ?( @! M  D- o! F7 k1 VTc 95%,minutes 14.89 19.54
1 s) {/ L1 y: b" p# D# ?( qCure Rate Index 13.26 8.64
7 X8 ?1 _$ o7 v2 }应力-应变, ASTM D412-92, RT, 硫化条件 T95 X160℃
" f% G, e" B! d) x7 x0 Z% yHardness, Shore A 57 61
5 p* ~  L# X2 d  ^  F' f6 xElongation(%) 575 474
1 L9 w0 ~8 D' f+ t( u第 18 页共 87 页
0 q# z- ?9 A% f/ @Tensile (MPa) 4.65 6.0
0 {: C' _" J( M' L100% Modulus, MPa 1.1 1.5
200% Modulus, MPa 2.2 3.5
( W8 h+ l! R6 g. P* d$ Z9 Q- E# C300% Modulus, MPa 3.36 4.9
2 u1 s3 a; L8 w+ X1 {9 n400% Modulus, MPa 4.03 5.7
' W  Q  C8 c( L$ N4 q应力-应变, 老化24 小时@121℃,ASTM D412-95, 硫化条件 T95 X 160℃
Hardness, Shore A 66 69
Elongation(%) 392 255
  N" H$ F! y% K" q) b' STensile (MPa) 6.3 7.6
$ P' x" Z4 K% q: e7 o/ C* p100% Modulus, MPa 1.7 3.1
* j, Y0 S0 B) {1 Y0 `2 U$ Q, A" U200% Modulus, MPa 4.0 6.6
300% Modulus, MPa 5.7 --
400% Modulus, MPa 6.3 --
5 U5 k# c+ G: w, k以下由DUPONT DOW ELASTOMERS 提供的NORDEL 配方和数据供参考.
NORDEL 1660
100.0
SRF 炭黑 250.0
THERMAX MT N990 100.0
Sunpar 2280 150.0
Whiting 100.0
4 u7 N& b# Q' y, gZinc Oxide 5.0
; Q) n. Y4 }4 ?$ U/ U$ }! m硬脂酸 1.0
* E3 m6 r+ X2 \6 OThiuram M 0.6
Butyl Zimate 2.0
4 e( l, l  s* S% h+ t* @9 }Sulfasan R 1.0
, {3 Y1 j. O" x; X6 W. H% s. `% NSulphur 0.5
8 v4 q1 j% w/ N5 a$ q. C* SThiuram E 0.6
# C: J# e! |" m: e' `: ]* K总计 710.7
" B, y- H% C: O7 f5 z物理性能—原始样品
7 U7 M0 |3 g5 _# i' y1 U4 w1 _' M硫化15’@160℃
1 o7 ?. B8 j+ VTensile Strength 925 psi
Elongation (%) 260
Hardness 78
第 19 页共 87 页
1.7、THERMAX中粒子热裂解炭黑在氯醚橡胶中的应用
THERMAX 中粒子热裂解炭黑N990 是由天然气直接热裂解生成。 独特的生产工艺使得THERMAX 炭黑具有大
粒径、低结构的特征。THERMAX 广泛被应用还由于它能提供给产品优越的动态性能。大粒径、低结构的炭
黑使得产品具有降低压缩形变、高回弹性、低滞后的性能，从而保持橡胶胶料自身固有的弹性体性能。作
" `, k3 I* k3 W; q为非补强性炭黑，热裂解炭黑经常与炉法炭黑或者和其他矿物填料并用以降低成本和达到特定物理性能。
THERMAX 可以用在大多数的橡胶胶种中和新的价格昂贵的橡胶品种中，比如，氯醚橡胶（CO，ECO，GECO）。
大量填充THERMAX 是可行的，同时可以保持低压缩变形和高回弹性能。从而使生产厂家可以有效地降低产
: C1 \( R& d  L6 \品成本。THERMAX N990 和氯醚橡胶和的结合使得产品具有了非常好的耐溶剂性和耐油性、低压缩形变、高
4 A6 ~" d( y) l弹性、良好的臭氧耐性和耐极限温度等性能。这些优势可在以下应用中体现：
--密封件，油封，O 型圈。
5 C7 J! A; H. q7 O. u2 }$ l--软管，泵配件
# y9 @/ _. V: C( t--油田钻井的应用，隔膜
--胶辊
下面是炭黑等量填充在hydrin 共聚胶料（Hydrin 200, 由瑞翁化工生产）中效果的比较。
" I" m4 L; ?- C/ |( A. ]# t$ @配方
Hydrin copolymer(Hydrin 200) 100
! K5 g3 W! d) h# s  Z9 q炭黑 60
* K8 M- _9 r$ E9 f硬脂酸 1.0
Read lead 5.0
2 K9 Y, s- q- u. iNBC(二丁基二硫代氨基酸镍) 1.0
ETU(乙烯硫脲) 1.5
炭黑类型 高耐磨炉黑 快压出炉黑 全用炉黑 半补强炉黑 中粒子热裂炭黑
0 d5 a! i. y# k9 m填充，phr 60 60 60 60 60
门尼焦烧，121°c
ML,最小值 128 173 176 122 79
5 m; L' s% X5 E/ R2 z! b% CML,5 分钟 5.3 5.0 4.8 122 6.3
0 m. g. R- V3 q2 n+ a& k: C100%定伸应力，MPa 9.8 11.9 11.3 7.5 3.4
300%定伸应力，Mpa - - - - 9.5
) |4 y, s+ `4 e8 z拉伸强度，MPa 19.5 18.4 17.2 14.9 9.5
扯断伸长率（%） 200 190 200 220 300
邵氏硬度，pts 85 84 83 77 69
撕裂强度，KN/cm 49.0 40.3 47.3 35.0 26.3
- z6 i; [$ ]4 t8 k3 [% h9 e压缩变形，%，22 小时@100°c 16 17 14 13 14
第 20 页共 87 页
1 j0 y: \. `4 X2 E1 G- {! \7 P: o回弹性能 % 35 40 43 57 60
老化龟裂扩展系数
970 400 200 2400 12800
2 O8 z0 `6 l" x. T+ \8 C' X, L' E数据源：瑞翁化工
上述结果表明了N990 在弹性体中的典型数值，高回弹性，低压缩永久变形和高延展性是很显然的。因此，
在要求低硬度，动态性能好的产品中需要使用到N990 炭黑，低粘度可以使得产品在填充过程中可以顺利
的通过复杂的模具，尤其有利于注射成型。
- s6 X" m. Y& T( H& e0 R作为非补强性炭黑，THERMAXN990 系列经常与其他炭黑混合使用以达到一些特殊需求的性能，比如更高的
拉伸性，和获得更高的撕裂强度。
能够添加多达200 份的THERMAX N990 的高性能弹性体比如FKM,ECO,GECO 和HNBR
5 K8 A! O( B# ^9 N* m. w* ?1.8、THERMAX N990中粒子热裂解炭黑在氯丁橡胶中的应用
THERMAX 中粒子热裂解炭黑是由天然气通过热裂解法制得。热裂解生产工艺使得N990 具有粒径大、结构低
的独特性质。THERMAX 系列产品由于其可以使产品具有很好的动态性能和抗化学性而被广泛地应用。粒径
大、结构低使得产品具有低的压缩形变性、高回弹性、低滞后性，因此保持了胶料的固有特性。作为非补
强炭黑，在合成橡胶的应用中，THERMAX 系列产品在胶料中经常与炉法炭黑和/或矿质填料并用以达到降低
2 k0 B4 z8 @: \) S7 i成本和获得特定物理性能的作用。THERMAX 的典型性质请参考表1。
7 p4 S9 s& p5 W& D- d# F! h表1：THERMAX N990的典型性能
THERMAX N990
$ k8 M' Z! N& A6 T氮吸附表面积 m2/g 9.8
  N0 ?9 o6 x) C炭黑吸油值测定，cc/100g 38
. f7 K$ I' [' U4 e% PPH 值 9.5
5 j0 k  ^9 U6 w  _$ W9 U灰分 % 0.1
325 目筛余物 ppm 5
! T: D: ~* @( g/ ^$ |) a; p8 K9 V5 {325 目磁性筛余物 ppm 0
细粉含量 % 4.0
) \- ~% @) p* ~7 V4 P2 V8 s倾注密度 g/l 640
颗粒硬度 20
) y  I, K' |5 X5 D% U" ?加热减量 （%） 0.0
炭黑和其他填料对于氯丁橡胶的加工和硫化性能的影响，通常相似于对其他弹性体的影响。像在天然橡胶
和其他结晶化倾向明显的聚合物中，氯丁橡胶本身具有高拉伸性。由于补强性能的需要，因此，需求量要
比丁苯橡胶，丁基橡胶，丁腈橡胶少。相对于非补强炭黑，硫化过程主要使产品更软。热裂解炭黑更具经
9 I3 B4 k$ P" l) z; J! G/ t7 m济效应主要是因为，他们可以比用于补强的填料填充得更多。表2 对比了在相同硬度需求下，N990 和其他
# e% f; R/ x/ e) W4 x炭黑的对比。
表2：在相同硬度要求下THERMAX N990与其他炭黑的对比
胶料 1 2 3 4 5
第 21 页共 87 页
Neoprene W 100 100 100 100 100
Vanfre AP-2 2 2 2 2 2
硬脂酸 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
5 f( E8 S; A( m氧化镁 4 4 4 4 4
7 U" D7 Z4 U4 J) M* ~抗氧化剂 2 2 2 2 2
plastogen 5 5 5 5 5
氧化锌 5 5 5 5 5
) I6 o  c* @( `* D2 g5 rVanax NP 促进剂 1 1 1 1 1
THERMAX N990 热裂解炭黑 50
半补强炭黑N770 25
通用炉黑N660 25
快压出炉黑N550 25
- x: G, z7 C' E' r. V- E高耐磨炉黑N330 25
! t# m- ^2 ?. y% N总量 169.5 144.5 144.5 144.5 144.5
硫化机硫化@153°C，20分钟
200%定伸强度 MPa 2.28 2.00 3.17 3.52 3.10
拉伸强度，MPa 14.41 16.07 16.69 17.17 18.83
扯断伸长率（%） 700 610 550 550 530
硬度 52 47 51 53 52
* D7 s* @8 b+ e# b* U% X7 g$ Z压缩形变（%） 29 33 32 31 30
门尼焦烧@121°C，t5,分 9 11 12 12 8
THERMAXN990 可以广泛地应用于氯丁橡胶的填充中。，以下数据显示了使用上述的配方在Neoprene W 的不
1 f, @! O0 F% C2 C! V( ^同填充度的效果。这些数据可以从范德比尔特橡胶手册中查到。
6 f% t4 D+ U0 {7 ~' Q- Y( P表3 在Neoprene W中不同填充度的效果
, x  Y, I: y1 w9 W2 H- Y& VTHERMAXN990(份) 25 50 75 100 125
, |9 |; p: ]# C4 X0 }300%定伸强度，MPa 1.4 2.3 3.4 5.9 8.2
拉伸强度MPa 14.6 14.4 12.7 12.4 11.9
" e: @8 P9 `! c4 A扯断伸长率（%） 780 700 530 430 330
邵氏硬度 45 52 57 62 71
, \: O# A2 {3 a5 ^7 E! f7 e抗撕裂强度 KN/m 51.9 55.4 51.0 43.0 37.8
' A: L- j( M. q5 \$ M! X5 f压缩形变（%） 27 29 31 30 30
7 V( O" r4 i3 ]门尼焦烧121°C,t5/ML 11/30 9/39 9/44 8/55 6/67
, i% J; ?1 k% |' l在Neoprene W中添加50份的THERMAXN990
下面提供的数据是Neoprene W 中填充50 份THERMAXN990 后的物理性质。该数据是基于表2 的配方，正如
范德比尔特手册中第469 页记载的，由美国俄亥俄州阿克伦的 BFGoodrich 实验室得出的实验结果。
* G# {8 A& F2 M6 o第 22 页共 87 页
1 d- F$ h- U9 D, Y$ t3 L& m混炼过程
该胶料的混炼过程分为两个步骤，第一步是在BR 范围 内的banbury 中混炼，第二步是在lab mill 里混
炼并且加入了氧化性和VanaxCPA。
. N2 h3 M& s6 P) u3 O* d试样品在标准的实验室环境下进行混炼和硫化过程。胶片硫化条件在20 分钟@
1.9、中粒子热裂解炭黑N990在轮胎气密层中的应用
" [6 k! o* d& ?这份报告提供了关于THERMAX N990 和MFT 炭黑在溴化丁基轮胎气密层中的应用结果。
胶料的制备是，由位于美国俄亥俄州阿克隆城的BF GOODRICH 实验室在1998 年秋天完成的。除了低温刚
3 @% M& ~6 ^! q% P度测试在阿克隆橡胶开发实验室进行，气密性测试在阿克隆聚合物实验室进行，其它所有的测试由
' b  {9 Z9 C1 Z& T% g2 y, ZBFGOODRICH 完成。
8 T3 s. A+ l$ ^基本配方来自于CANCARB 原先在轮胎气密层的研究。对于炭黑方面，在3 种新的测试胶料中进行了调整并
1 q% B) m) l* b5 }予注明。这4 种胶料被按照ABCD 的顺序进行了标识。D 胶料使用了一种处于开发阶段的“中细粒子热裂解”
& U9 g0 I1 o1 \! b; g的热裂解炭黑。
# J1 `* [, G3 w- ]$ C: b测试配方
对照样品A60 B8030-N990 C9030-N990 DMFT9030
Bromobutyl 2030 100.0 100.0 100.0 100.0
# J: ~! q5 S* G+ d$ d% XGPF N660 60 30 30 30
Thermax. N990 - 80 90 -
0 |  I% O( O5 a# M; ^Cancarb MFT - - - 90
/ Z" R% I7 m: }; W6 `硬脂酸 1.0 1.0 1.0 1.0
( h3 j4 v9 X4 A+ P增粘剂 4.0 4.0 4.0 4.0
0 F+ p# I! e; t& @% r% l& ~/ ~# R石蜡油 7.0 7.0 7.0 7.0
MBTS 1.3 1.3 1.3 1.3
氧化锌 3.0 3.0 3.0 3.0
( w4 ?  k1 E! _# K, a2 a; [8 d硫磺 0.5 0.5 0.5 0.5
A60 B8030 C9030 DMFT
* l6 w$ U4 M" o) Y2 {: OThermax. N990 炭黑 - 80 90 -
9 Z1 S8 O0 X. W. f) }Cancarb MFT 炭黑 - - - 90
GPF N660 炭黑 60 30 30 30
门尼粘度, 100°C, ASTM D 1646 – 96a
ML (1 + 4) 67.59 76.31 78.10 75.23
门尼焦烧, 137°C, ASTM D 1646 – 96a
最小转矩 44.63 53.4 55.52 52.70
8 A& I* M. C' q- k/ W# }3 its1 8.75 6.58 6.67 6.08
0 U- p) ~9 R8 ^1 S* H$ w4 C7 N" `+ its5 13.67 12.42 12.00 11.83
ts10 15.75 15.75 15.25 15.25
ts35 18.33 19.42 18.92 18.83
MONSANTO R100振荡盘式硫变仪 @ 166°C, 1° arc, ASTM D 2084 - 95
+ ?3 [7 u: _+ q( q( J5 KML dNm 8.7 9.5 9.8 9.0
第 23 页共 87 页
8 y  g2 K* K% f  m物理性能
在使用了热裂解炭黑的胶料中粘度是明显较高。这与CANCARB 早期研究中使用热裂解炭黑的胶料粘度与对
4 x& `; X2 _7 G9 k照胶料相近的结果形成对比。
# m; c1 O6 ?. E3 j' ~这4 种胶料显示了相似的焦烧性能，ts10 到ts35 证明了这一点。这与以前的报告也形成对比，早先报告
3 ]. f. y( e3 k5 p" O显示使用了热裂解炭黑的胶料具有更好的焦烧安全性（但热裂解炭黑的用量不同）。到硫化开始的时间也
与以前的实验相似（约18-19 分钟）
2 {' l' T5 X! _9 Y2 V; t6 D9 a4 h7 O流变仪的数据显示了tc50 和tc90 的类似扭矩性能。Tc95 的时候使用了热裂解炭黑的胶料大大延长了硫化
5 `, X8 g$ e% F. y" A" _时间。这将预示着将会有更高的炭黑填充度，可减缓硫化过程。这些可以通过使用更高量的促进剂来进行
调节。
! h2 {& B4 `0 W8 z应力-应变特性，虽然不是真正的直接与气密层的应用相关，使用热裂解炭黑的胶料拉伸强度较低也是典
型性能。而使用热裂解炭黑的胶料的相对较低的扯断伸长率和比较高的硬度，可能是由于炭黑的高填充造
5 z+ r' Y( Z5 ~8 H成的。
* T- I  o' \7 s裂纹增长（美国ASTM D813）和抗撕裂性（美国）是测量疲劳性能的实验，在下一步的介绍中，耐疲劳性
" _# j/ {% c2 S$ i- O3 z  n是气密层应用中最关键的性能。DeMattia 裂纹增长实验表明，对照样品周期次数的增加抗裂纹扩展性也较
* L9 r# U' l" a4 N9 g! K$ ~3 c高。中细粒子热裂解炭黑的胶料与对照样品具有同样的抗撕裂性，而使用N990 的胶料的抗撕裂性略低。
' i. J5 N  c+ F7 [9 o# i6 T, k- Q关键是使用热裂解炭黑的胶料是否具有足够的耐疲劳性能，这将需要轮胎工业的判定。
MH dNm 19.0 22.7 22.8 21.9
Tc (50) min 5.2 5.5 5.3 5.2
: m$ ]9 h3 U8 b9 |, w1 ]Tc (90) min 9.4 10.5 11.1 10.1
' u/ ?( W, S/ Q# CTc (95) min 13.4 19.8 21.8 21.0
9 K2 V2 N4 b! f. Y# ~% B- l' b! ?应力-应变, 室温,30 分钟166°C 硫化, ASTM D 412 - 97
/ k+ r+ i# j6 f0 j. t7 k3 f100% 定伸应力, MPa 1.1 1.6 1.7 1.4
( o4 q4 R' K: @/ v% d$ \; V300% 定伸应力, MPa 4.6 5.5 5.6 5.1
( A- d0 r) J9 `/ o拉伸强度, MPa 10.3 6.9 6.7 6.6
: c6 x" F2 y/ V& H5 f9 n& h. z: h% @扯断伸长率 (%) 757 573 561 570
8 T5 h2 L5 Q$ n7 J1 @" {* f邵氏硬度 60 67 69 70
DeMattia 裂纹扩展, 原始条件下 @ RT, Pierced, Average of 2, mm, ASTM D 813 – 95
* }; i/ C  \+ a3 o, g" D5 o$ L% Z1,000 cycles 2.50 2.50 2.50 2.50
50,000 cycles 2.50 5.00 5.00 3.75
75,000 cycles 2.50 5.00 5.00 5.00
125,000 cycles 5.00 8.75 10.00 7.50
& r* I+ r6 z3 O: }+ |200,000 cycles 6.25 12.50 15.00 12.50
250,000 cycles 7.50 15.00 17.50 15.00
& ], P2 t0 h1 J7 Q抗撕裂性, Monsanto Tensometer 10, Die C, RT, ASTM D 624 - 91
. h5 |  G$ u5 v7 s) w* D, {5 L7 {kN/m 39.6 36.9 34.0 40.0
橡胶剥离测试 – 50 mm/min., Instron 1122, 硫化条件 35 分钟 @ 166°C, 粘接到标准子午胎胎体, 平
# J+ z+ M& y+ F+ R& B  ~均安装, 2 个样本的平均值
kN 英寸（宽） 0.346 0.645 0.562 0.55
(测试每英寸的剥离力（宽度）)
第 24 页共 87 页
) _' ?9 y9 P; S7 N" f0 ?使用BFGoodrich 方法进行的粘接测量实验，使用的是Instron1122 系统，并没有美国ASTM 的标准测试，
2 x/ s: b7 C3 n) S1 z$ z6 V但是BFG 的方法是整个轮胎工业理解和认可的。简而言之，一片气密层样品夹在两个压延好的标准聚酯胎
体材料中，然后测试每个样品宽度的剥离力，更大的用力意味着更好的附着力。对照样品显示出“不平衡
+ u, G+ g$ ?  [$ t  h的撕裂”与附着力差，而使用热裂解炭黑的样品表现出较好的粘合性和光滑的剥离。使用了80 份N990 和
; e1 W0 {' f3 W9 ?30 份N660 的胶料能体现出最好的性能。
透气性能
  \  R3 I, k, w" W, dBFGoodrich 没有测试气密性能的能力，所以委托在阿克隆的高分子实验室（APL）进行透气性实验。APL
8 g) ?5 @* g. s7 e& @按照美国ASTM 标准D1434，方法V 进行了这项测试，使用气体在48psi @35 度。针对4 种不同的测量提
6 V) a+ a5 ^1 m8 Q供了报告，每个胶料取3 个样品然后使用平均值报告。不幸的是实验结果不相一致，APL 与BGF 对此也表
示担心。
然而，在平均值的基础上，有两个一致性的结果，首先是，CANCARB 的中粒子热裂解炭黑的胶料（热裂解
炭黑90 份，N660 30 份添加）显示的渗透量最少。也就是说，其在所有4 个值的平均渗透量是最少，第2
# K5 ~, [8 l. d- [个是使用了60 份的N660 的对照样品, 数据表明其渗透量最大。因此，检验报告可以支持热裂解炭黑可以
+ j4 E. q, c- E4 @有更好的气密性能，当然需谨慎对待检验结果。在表中提供了两个报告的数值：
) N  V& N1 l/ a- }阿克隆高分子实验室-空气渗透结果：48psi 35°C（3 样本平均值）
. T8 u3 e) f$ z1 m9 h样品
cm3.cm/cm2.sec.atm cm3.mm/m2.day.atm
5 a; T% D; ]5 h* Q& D. zA60 1.67E-08 144.2
8 h* T7 y* g* y% |B8030 1.21E-08 104.9
C9030 1.47E-08 126.7
DMFT 9030 8.17E-09 70.6
低温刚性
' l) F0 S. m) W, I' b这里进行了两个测试以衡量应用在轮胎气密层中的胶料的低温刚性。第一个是动态性能的评估，即动态力
) v# n$ M+ {. e) a! ^- T学损耗因子，在-100°C 至20°C 的温度变化条件下，使用工业标准的Rheometrics 固体分析仪RSA II
5 X7 R4 x% S% ~5 H$ o测试。这个试验是参照ASTM Ｄ5279 标准下进行的。第二个测试是低温下变硬的标准方法：使用柔性聚合
* z( z- n7 k. V; s8 Z物以及涂层纤维，参照标准ASTMＤ1053-92 方法A。这个测试通常被称为Gehman 扭力测试，是由固特异
公司的Gehman 博士设计的。这些测试都是在低于正常温度的条件下测量橡胶变硬的。
- l% t  R- X1 p' h/ ?9 ~6 G! [Rheometrics 固体分析仪测试在很大范围的变化温度中的动态力学损耗因子数值。与其他测试橡胶动态性
* J9 v% q0 F& O$ I4 }/ s. x! y能的实验一样，较低的动态力学损耗因子数值表明产品具有较好的柔软性和弹性。下表中显示了实验数据：
) [4 ?. }1 ^+ o气密层：Rheometrics RSAII 低温动态性能
第 25 页共 87 页
# R" r& c( f6 a+ ~在不同温度下对4 个样品的动态力学损耗因子数值呈现一种相似的趋势。对于对照样品，温度在-10°C 左
右时扭矩就降为零，而使用了热裂解炭黑的样品一直维持到10°C 的时候。动态力学损耗因子值最低的为
% d  T# v# f  y3 N; CMFT 胶料，其次是90/30 的N990 胶料。这两个样品中热裂解炭黑的填充量都是最高的。
, B% W( H6 l' |6 v' Y“Gehman 扭矩”低温刚性实验是在阿克隆的高分子实验室中按照ASTM D 1053-92a 的标准进行的。这个实
7 `/ [) ]+ F7 y( D. \验证明了在低温条件下橡胶的刚性。具体的实验方法是，把样品固定在一头，扭曲旋转180°，然后长时
间的暴露在低温的条件下，一定间隔测量值，记录温度，时间，和角度的变化。t2 记载了两倍于室温下的
硬度，t100 是100 倍于室温的硬度。
相对模量温度，°C
A60 B8030 C9030 DMFT
T2 -18.0 -15.0 -19.0 -10
T5 -37.0 -35.0 -34.5 -33.0
6 O0 p7 |6 g+ W; z  N, pT10 -43.0 -41.0 -41.5 -39.5
T100 -56.0 -59.5 -55.0 -54.5
按照美国ASTM 标准，胶料的温度控制使得产品具有玻璃化，或者胶化状态。从总体上看，使用了热裂解
炭黑的胶料具有更好的低温抗性。样品C9030 相对于B8030 相似，都具有t100 温度。由于上述结果，并
且从动态性能和低温度数据动态力学损耗因子看出，一般的结论可能是热裂解炭黑不使得低温性能显著提
高。但是，它最起码能保持相同数值切不会损坏原胶料的物理性质。因此，通过降低成本而替代比较昂贵
的卤化丁基橡胶，而其更好的气密性是在气密层应用的主要原因。
4 R" O0 M$ {1 ^6 q第 26 页共 87 页
1.10、填充热裂解法炭黑的EPDM发动机支座的性能研究
摘要
汽车发动机盖下日益恶化的环境，使得汽车发动机支座的材料由原来的天然橡胶替换为EPDM（三元乙丙）
5 e; C7 n( c* J# e, w7 l) Q( ?  T橡胶。热裂解法炭黑（N990），由于其相比其他炭黑而言可以提供优异的动态性能，在天然橡胶减震用途
的制品中广泛使用。它在许多用途的制品中也能提供更好的耐热性能。本报告旨在向发动机支座生产厂家
生产新一代EPDM 发动机胶料中炭黑不同品种和填充量的调测提供参考。
# n' o- ~" G, O+ K/ n4 s背景
& k2 M) c/ s* ~# ?+ D7 g; \" e& X发动机的体积越来越小，排放控制要求越来越严格，导致许多汽车发动机支座的环境温度越来越高。在许
多情况下，温度超过了天然相交能够正常使用的条件。
天然橡胶在发动机支座等减震用途制品中广泛使用，主要是由于其优良的强度、耐疲劳性能
高回弹性和低应变灵敏度。对于绝大多数涉及到高应力和周期性屈挠的用途来说，天然橡胶是首选材料。
但是，它同时还有缺点，耐氧和臭氧老化性能差，耐烃类溶剂性能差，耐热性能差。所以，在要求长时间
温度超过100℃或接触油类和溶剂类物质的条件下，天然橡胶并不适用。
5 x$ |! q, j! e; y6 |6 i! c三元乙丙橡胶（EPDM），相比较而言，具有优良的耐热性能、耐氧和臭氧性能，以及耐油和包括乙二醇在
内的化学介质。使用适当的硫化体系和填充物，可以达到良好的压缩变形性能，但EPDM 并不具有天然橡
胶同样的回弹性和耐动态疲劳性能。
1 {3 R% D3 H7 i6 G7 I$ z8 z. y尽管如此，EPDM 是在汽车发动机支座应用中替代天然橡胶的首选。不断提高的发动机舱的温度和液压发动
; x) d/ m# X: _  V机支座（要求耐乙二醇的性能）的应用，驱使全世界都在考虑使用EPDM。EPDM 生产厂家也进行了实际评
估。高分子量的充油EPDM 已经在这种用途中商业化使用。
然而，关于EPDM 的动态性能和胶料配方设计，包括填充体系，依然有很多问题。由于需要高温稳定性能，
* J$ P+ S6 P! H* t- S一般推荐使用过氧化物硫化体系，但这回牺牲回弹性能并且比硫磺硫化体系的胶料成本更高。EPDM 因没有
! O* M- s3 Z* J极性功能团或带高电子密度的功能团，它很难与金属黏结。使用含油量高的EPDM 也会给黏结带来负面作
/ V+ `6 e0 ?+ S/ I用。所以，对EPDM 的先天不足一直存有疑问。
THERMAX 中粒子热裂解法炭黑（N990），因其能改善动态性能，在诸如发动机支座等的减震应用中的使用
已广为人知。作为一种非补强炭黑，其特点就是高粒径和低聚集度。它广泛用于要求高回弹、低滞后和低
动态力学损耗的用途中。N990 的平均粒径250nm, 是所有炭黑中粒径最大的炭黑。加上低粒子结构（典型
DBP：39ml/100g）, 即使是填充量高的时候，热裂解炭黑可以让橡胶也保持其自身的聚合物特性。
& a5 p) K- r$ `) D8 z实验
基础配方是一个由DSM Co-Polymer 公司提供的参考胶料配方（#1）。在设定的目标硬度邵氏A50 度的条
件下，对以下填充体系进行了评测：
! h# x# g! N$ a4 f$ I1. N990/N550 并用不同份数
# q0 ~4 t! G( S2. N990 混炼配方
$ T8 y* T$ y8 N, Z3. N990/N358 并用（N358 是高结构、超易混炉黑）
4. N990/N326 并用（N326 是低结构、高耐磨炉黑）
胶料准备、混炼和分析在美国俄亥俄州BRECSVILL 的BF GOODRICH 实验室进行。动态测试在俄亥俄州AKRON
. K  a4 X& s. P- Q: T* P+ H# `的EXPERIMENTAL SERVICES 公司进行。黏结测试在LORD 公司进行。
. Z$ {2 c# l2 y& O0 A. v填充料的填充体系，以考虑到以下发动机支座和其它减震制品的基本要求：
( s3 u8 G( |8 B: n, D5 g! C1. 低动态到静态回弹率，低动态力学损耗
3 D+ J* W+ f5 ^9 @2. 目标硬度邵氏A50 度
( H' n! s( w3 K5 n% \2 X  N3. 允许的高温和老化性能
4. 良好的胶料混炼性能
5. 允许的胶料成本
, p# M: \5 e$ h; K7 J4 j本次评测使用的是DSM 公司的DE304， 是专为发动机支座应用开发的超快速硫化充油EPDM。其他厂商推
: D. H  C2 H+ I) Q荐的可用于该用途的类似牌号包括BUNA T5459， JSR EP98， ROYALENE 645， VISTALON 3666 和NORDEL 1470
第 27 页共 87 页
/ @4 P6 A8 y1 e' C1 d, T（注：选择适当牌号应咨询相关生产厂商）。为获得优化的高温性能，选择使用过氧化物硫化体系，采用
6 u2 Q+ S3 @- U" |! F0 uAKZO NOBEL 生产的PERKADOX 14/40，a’ 双（叔丁基过氧异丙基）二异丙基苯，40%活性。还使用了小量
3 y* S1 k6 i8 C的硫磺来改善耐疲劳性能。
. e1 r. F4 E3 J" j; R胶料性能/结果
% C* a# I5 ]2 d7 x+ o- I& A& \硫变仪数据显示加工性能接近，填充炭黑（3，4，5 和9）高的胶料硫化时间稍长。门尼黏度和焦烧数据
8 K- X, n! x& c受到低比表面积/化学活性低的热裂解炭黑的影响。在#5 胶料中填充147 份N990， 在#8 胶料中填充55 份
) D2 D5 D) l9 L% n' g, B) nN990 和低结构N326，数据证明其门尼黏度最低。结果是应用热裂解炭黑胶料的典型状况，即由于炭黑粒
子表面化学活性低、比表面积低和结构低而致使门尼黏度低、焦烧时间较长。
6 g) @- G. T* l0 a% I2 I应力拉伸结果反映不同炭黑和不同填充量的性能。硬度结果从21/40 并用N990/N358 的47.9 度到单用147
份N990 的51.9 度。并用低结构的N326/N990 的胶料，其拉伸强度低又是明证。在老化前和老化后的测试
, s) d, n7 w5 j% @6 ^  L- A; `中，填充高结构的N358 和填充较少的补强炭黑的胶料，其抗撕裂性能低。需提到的是，填充147 份N990
$ T0 l0 k' J# H! @  ?1 K8 H的胶料抗撕裂性能最好。
为评估耐高温性能，将试样置于120℃条件下28 天进行老化。#5 和#8 胶料在100%定伸上的变化最小，并
! u$ C+ N0 T- f/ J! Z, k7 F  D9 c* x且，填充了147 份N990 的#5 胶料在拉伸强度上没有变化。硬度在老化后增加%-8%，反映出EPDM 良好的耐
高温性能。
& k! k* _* t/ R. O! r压缩永久变形，并用52 份N990 和32 份N358 的胶料降低5.5%， 并用100 份N990 和16 份N358 的#9 胶
料降低8.5%。回弹性能类似，所有加料老化后数值是其老化前的66%左右。
( v; Z7 \6 ]5 q0 s& ?动态性能
  I" s. p0 y4 ~1 s! X动态性能测试使用MTS MODEL 831，测试条件是23℃，100℃和125℃。在所有三个温度测试中，动态力学
损耗因子（K”/K’）值和动态刚性率基本相同。在高填充度的胶料和填充高结构N358 的胶料中，均未见
动态性能的损失。所有胶料在回弹、阻尼系数或刚性度比率上均未有明显变化。高温老化使得阻尼系数值
大幅下降，刚性度比率（Kd/Ks）轻微下降。然而，所有的胶料都显示了上述倾向。
黏接测试
黏接测试在LORD 公司按照ASTM D429B 标准进行。测试选择了三个不同体系（CHEMLOK 207/259 和CHEMLOK
205/252X 溶剂性胶粘体系和CHEMLOK 8007/8560 水性胶粘体系）。值得注意的是，随着N990 的用量增加，
粘合力值也在提高。例如，#5 胶料在所有三个评测的粘接体系中粘接力值最高。#9 和#10 胶料，分别填充
100 份和84 份，也有很高的粘接力值。这是使用N990 的典型效果，与其表面化学惰性有关。
2 ~7 @" n: l( b% c) X+ l结论
: k6 ^$ W1 j+ F3 L5 [热裂解炭黑填充量高的胶料，可以获得低粘度、焦烧安全以及增强老化性能。填充热裂解炭黑的胶料，具
有良好的压缩永久变形、良好的回弹性和动态性能。高容量填充热裂解法炭黑显示可以显著提高与金属粘
) K2 i) p9 y- n接的性能。
热裂解炭黑是EPDM 发动机支座胶料配方中填料体系的最优选择。
. ]4 i/ h3 u2 v! P" B8 V胶料# 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
9 H1 H4 H- W# i3 SEPDM DE 304 175 175 175 175 175 175 175 175 175 175
N550 62 50 40 20 20 - - - - -
THERMAX N990 - 28 52 100 147 52 21 55 100 84
/ O/ Q2 Y" W6 Q) U  ~N358 - - - - - 32 40 - 16 20
N326 - - - - - - - 40 - -
( y. H) T8 \+ X6 C2 |SUNPAR 2280 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
硬脂酸 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
  r( }, O0 w4 w5 |# {7 j! pTEA 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
ZnO 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
4 n; r; l0 Z+ l, a4 `' A! a第 28 页共 87 页
( N, F! @* X% \6 Q6 yS-80 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
PERKADOX 14/40 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
总份数 258.4 274.4 288.4 316.4 343.4 280.4 257.4 291.4 312.4 300.4
3 o" D4 K& `1 H+ z# h硫变仪 （ASTM D2084-91），1°弧度，175℃（340°F）
/ `3 q* W/ m! E! ^Min. Torque, dNm 12.3 12.8 12.4 12.7 12.5 12.4 12.1 11.9 12.1 11.8
Max. Torque dNm 30.5 31 31.3 32.5 33.3 31.9 30.3 30.6 32.3 31.6
2 `" p) ?4 }1 V5 D' \$ j: o: XTs2, minutes 1.46 1.46 1.39 1.3 1.27 1.41 1.52 1.32 1.34 1.42
6 K, r; j* g+ sTc50,minutes 3.05 3.11 3.13 3.08 3.08 3.1 3.16 2.92 3.07 3.1
Tc95,minutes 14.04 14.41 15.09 15.37 15.43 14.27 14.27 13.97 14.74 14.43
' E' |2 m$ A3 @% q# q' k/ J3 UCRI 10.81 10.47 10.15 9.43 9.48 10.54 10.63 11.1 10.15 10.31
; i5 b% J1 n! L( b  e门尼粘度/焦烧，140℃（275°F）
7 S( x$ z+ n" V9 @7 N+ SMin. Torque, M. units 69.92 70.36 69.38 67.43 67.32 69.22 69.06 67.76 67.65 66.73
S5, minutes 6.92 7.5 6 5.75 4.17 7.92 7.75 6.75 6.5 7.17
S35,minutes 13.17 14.17 13.33 13.58 15.08 15.25 14.42 16.83 14.67 15.25
3 V+ `& i, g/ L% dS35-S5,minutes 6.25 6.67 7.33 7.83 9.41 7.33 6.67 10.08 8.17 8.08
门尼粘度/焦烧，100℃（212°F
% p& v$ L# X1 L8 e% g9 b+ Y1 vTorque@4 minutes 84.28 82.6 80.54 77.07 75.72 80.92 82.16 75.34 77.51 77.51
应力-应变（ASTM D412-92）
100% Modulus，MPa 1.2 1.3 1.3 1.4 1.6 1.3 1.1 1.3 1.4 1.3
' d) x) F9 T( B) E9 Z; n1 P6 g0 w300% Modulus, Mpa 6.8 7 6.9 6.4 6 7.2 6.3 6 6.7 6.5
Tensile, Mpa 12.6 11.6 13 11.6 11.5 11.2 10.4 7.8 11 11.3
Elongation(%) 424 404 446 463 510 392 404 363 419 431
1 a0 F/ i2 L$ {: r7 R* M' G3 KShore A Hardness 48.5 48.9 48.9 50.1 51.9 49.2 47.9 48 50.2 50.4
应力-应变（ASTM D412-92），28 天@120℃老化后
1 N3 u0 O: |3 ~4 C9 w5 E# t2 q100% Modulus, MPa 1.45 1.47 1.61 1.69 1.77 1.51 1.32 1.42 1.55 1.67
5 V9 l, |, o, j& y$ m8 H- z(% retained) (121) (113) (124) (121) (110) (116) (120) 109) (111) (128)
; H, A/ o- p) T) J300% Modulus, MPa 7.25 7.05 7.35 7.23 6.75 7.53 6.62 6.02 6.81 7.25
* |, l/ |/ m8 G$ Y/ w, x(% retained) (107) (101) (107) (113) (113) (105) (105) (100) (102) (112)
9 c+ {- K- A% t- i% F* N( Y7 JTensile, MPa 14.1 12.32 13.13 12.33 11.5 12.59 11.98 8.83 11.63 11.87
4 U: E2 J  k! a2 z* `& P(% retained) (112) (106) (101) (106) (100) (112) (115) (113) (107) (105)
Elongation (%) 434 419 435 441 458 410 422 384 442 424
1 y2 W9 t* p5 R- h1 i  z- W$ T(% retained) (102) (104) (98) (95) (90) (105) (104) (106) (105) (98)
Shore A Hardness 51.6 51.9 51.7 53.7 55.6 52.4 50.8 52 53.2 52.3
3 {* F2 u+ F7 y# T1 p(% retained) (106) (106) (105) (107) (107) (106) (106) (108) (105) (103)
3 X0 r) `- z9 W0 u4 n; B- |第 29 页共 87 页
DIE “C”试片撕裂（ASTM D624-91）
5 F1 T# K% U# X" M' `" U抗撕裂，kN/m 24.3 24.3 22.4 22.7 258.9 20.7 21.7 21.7 21.4 22.4
: d0 a: |( P6 I# w# q: e/ q7 _DIE “C”试片撕裂（ASTM D624-91）, 28 天@120℃老化后
6 p# `$ f; q- t抗撕裂，kN/m 21.3 23.4 21.7 21.6 22.4 19.1 17.8 19.7 18.8 18.4
(% retained) (88) (96) (97) (95) (86) (92) (82) (91) (88) (92)
压缩永久变形（ASTM D385-89）， 方法B， 24 小时@120℃
(% Set) 6 6.6 6.4 6 6.1 5.5 6.6 6.6 8.5 7.9
) w) D1 j3 u! k' R: ZZWICK 回弹
（% Rebound） 66.3 64.4 66.4 65.5 65.7 66.4 67.1 66.2 67.4 66.9
) w0 [1 Y! N5 s$ A- {* M动态性能，23℃
, \$ H2 t; |2 y7 h; rStatic Rate, N/mm 194.6 208.1 215.8 226.3 246 222.4 204.8 202.7 231.5 221.5
K*(100Hz),N/mm 348.1 375.5 381.5 403.4 433 388.2 358.2 350.5 401.4 384.3
Loss Tan(100Hz) 0.1315 0.1309 0.129 0.1276 0.1285 0.1272 0.1248 0.121 0.1241 0.1224
0 {. ~- m* V5 A/ C9 M; lKd/Ks 1.79 1.8 1.77 1.79 1.76 1.75 1.75 1.73 1.74 1.74
动态性能， 100℃
Static Rate, N/mm 213.8 230.7 232.5 249.4 275.7 244.5 227.2 220.9 262.8 247.5
K*(100Hz),N/mm 329.9 359.5 370.7 391.1 419.8 372.2 346.9 338.2 393.3 374.2
Loss Tan(100Hz) 0.0765 0.078 0.079 0.0807 0.0819 0.0735 0.0714 0.0703 0.0742 0.0725
: {) P1 v" Z( o+ i# P+ Q. ]Kd/Ks 1.55 1.56 1.6 1.57 1.53 1.53 1.53 1.54 1.5 1.52
. U$ v- \) J5 K5 o+ m动态性能， 125℃
Static Rate, N/mm 230 237.8 240.7 248 272.5 243.6 230.6 228.2 271 255.2
K*(100Hz),N/mm 356.2 370.8 382.2 407.2 433.2 388 361.2 351.9 410.2 387.6
Loss Tan(100Hz) 0.0635 0.067 0.0664 0.0692 0.071 0.0642 0.0619 0.0618 0.0654 0.064
- k) G3 u) u' {. ~* XKd/Ks 1.55 1.56 1.59 1.64 1.59 1.6 1.57 1.55 1.52 1.52
粘接性能（对锌磷化钢），ASTM D429B， 45°角剥离，室温
0 \. h) j& m9 iCH207/CH259,N/mm 10.2 14.2 13.7 15.2 16.4 10.6 9.6 11.8 13.6 11.5
, a' U6 k! S7 O) |" Q95R
5RC
4 r. C: g5 |7 O' K100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC
CH205/CH252X, N/mm 11.2 13.2 14.1 13.5 15.6 10.5 9.9 12.3 12.4 14.2
: _  W* g0 \9 P) Z: h& I, X# Z5 U# x100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC
95R
3 k5 o  r2 ]8 u: [2 u5RC
! ?9 v4 |9 J/ j. n' c% ^100RC 100RC 100RC
+ B' n# h' U3 PCH8007/CH8560, N/mm 9.3 12 11 12.9 14.4 9.7 8.4 12.7 10.8 10.3
第 30 页共 87 页
70R
30RC
7 c/ r* h: d. w1 S- [; q, U4 `) b65R
" z/ W" u6 \! D( P& C. E35RC
25R
+ h. Q9 {, W" w( U, Y75RC
- q4 V  c8 h, y2 j8 _95R 5RC 100RC 100RC
90R
) `0 Z; M; O2 s; H& e$ b9 v+ m10RC
+ @% n, n; _6 g. n# h80RC
5 v! N0 E& p0 a4 n20RC
90R
! g: s# y& B0 t( n( G* a- A. U10RC
100RC
粘接性能（对锌磷化钢），ASTM D429B， 45°角剥离，120℃
CH207/CH259,N/mm 1.9 1.9 2 2.4 2 1.8 1.5 1.9 1.8 1.7
100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC
4 Z' u: V# l) _! gCH205/CH252X, N/mm 2 1.8 1.8 1.8 2.1 1.8 1.8 1.8 1.8 1.9
# T  A6 h/ }$ @/ B9 j100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC
0 V6 O, Z0 z8 U% k2 j& uCH8007/CH8560, N/mm 1.9 1.5 1.6 1.7 2.2 1.7 1.4 1.5 1.7 1.8
; ^+ f7 K+ H, {) o" y6 C+ [: [8 l100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC 100RC
1 I$ T, `$ l' Q0 [1.11、Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在HNBR中的应用
Thermax 中粒子热裂解炭黑通过天然气热裂解制造。热裂解工艺使N990 成为具有大粒径低结构等独特性能
2 O9 V9 u1 k, w+ {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
3 z1 K0 y% \& s9 S1 S6 V9 j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。
( {7 u: G+ i' @# \Thermax 可以广泛应用于各种高成本的高分子材料如HNBR，ACM 和ECO。大量填充Thermax N990 可以在保
" J; O! ^& Y, |7 p0 I证胶料低压缩永久变形性、高回弹性的同时可以降低胶料的成本。Thermax N990 和HNBR 混合使用可以提
供具有优异耐油、耐化学、耐热和耐低温性能。填充了Thermax N990 的HNBR 混炼胶可以有以下这些应用：
! |$ C" }1 V  K· 密封圈、油封、O 型圈
/ N5 S% n7 n& s· 软管、油管、泵浦零件、胶带
· 油田和钻井应用、隔膜
4 `7 k0 o7 N3 U0 L( o7 X/ i' y1 O6 I· 胶辊
! U$ v' {3 x2 m3 [, @4 a4 a以下是填充了相同份数不同炭黑HNBR 混炼胶的性能对比（Zetpol 2010，瑞翁化工生产）
配方：
HNBR（Zetpol 2010） 100
炭黑 75
) r0 {# f# U$ H5 F6 ]5 n0 [氧化锌 5
硬脂酸 0.5
塑化剂Plasthall TOTM 5
  @) v! {$ Y# U# o( }5 y防老剂 Naugard 445 1.5
防老剂 Vanox ZMTI 1
硫化剂 Vulcup 40KE Peroxide 8
# H  `2 n; e, v. Y- ^8 f) ^炭黑类型 N330 N660 N774 N990 Austin Black
填充量(份数） 75 75 75 75 75
0 i" ]) S) W* c- X$ M5 Z( H第 31 页共 87 页
门尼粘度，ML 1+4@100°C
* s9 w: c4 U+ g; n+ {; ^144.9 117.9 107.4 86.6 117.4
门尼烧焦时间，MS1+30,125°C
粘度，（最小值） 106.2 77.0 69.4 52.6 74.2
t5,分钟 23.1 21.6 24.5 29.3 22.0
. w% n4 F7 g% u9 n4 Rt35，分钟（最小值） 30 30 30 30 30
0 U  i0 t6 g" i; C流变仪，Microdie, 100 cpm, 3°arc @ 170°C
/ P  P2 P! m" Q6 E9 ~! ?ML，dN.m 22.9 18.8 18.2 15.9 21.5
! k1 }* [$ U+ F3 \9 b1 a$ bMH, dN.m 94.8 96.5 91.3 91.3 88.2
ts2,分钟 1.1 1.3 1.3 1.8 1.7
t90,分钟 12.7 13.6 12.9 15.4 14.2
100%定伸模量Mpa 11.3 10.3 9.5 4.6 5.6
  E+ v" x5 I8 c5 [" T) J* z7 p300%定伸模量Mpa 0 0 0 16.4 8.7
拉伸强度Mpa 34.9 28.2 27.7 16.6 8.7
扯断伸长率% 224 237 259 345 450
; ?( N* [- `6 X' n( }1 [3 k硬度，绍尔A 82 79 78 69 77
撕裂强度，磨具 C，23°C，kN/cm 38.4 37.7 35 30.8 30.5
4 i$ S) w/ C) I1 s. O# C9 Q; m压缩永久变形率,B,%,70 小时，150°C 26.9 16.5 16.6 15.6 25.7
1 X7 K  `) y' N% U2 y" Y回复力
回弹性% 22 28 27 94 28
老化性能，热空气箱，70 小时，150°C
0 `$ m: S- k! V* s硬度，改变量 8 6 6 5 4
$ O* g. l1 W+ \- a5 V1 ?1 F0 F拉伸强度，改变量% -10 -1 -14 -3 -12
扯断伸长率,改变量% -19 -16 -35 -29 -35
动态性能，
虚模量Mpa，-50°C 126.5 57.13 58.6 76.2 63.3
实模量Mpa 2539 2864 2773 2495 2032
) D, o4 @* J% G! x1 k$ b' y( D损耗因子 0.05 0.02 0.021 0.116 0.031
虚模量Mpa，175°C 1.0320.80750.71460.4902 0.6565
实模量Mpa 9.847 8.48 8.141 6.312 8.828
& w6 v3 P- H: i9 {. V: G损耗因子 0.105 0.095 0.088 0.078 0.074
第 32 页共 87 页
上述实验结果表明N990 在弹性体中的典型性质。混有N990 炭黑的混炼胶具有最低的粘度，使得胶料更容
易被加工，也更容易填入造型复杂的模具中。这点尤其适用于注射成型。混有N990 的混炼胶的硫化时间
t90 是几种胶料里最长的，使胶料具有更好的焦烧安全性。
0 P* m# d( A8 V低模量、低的拉伸强度和高的扯断伸长率验证了N990 炭黑低结构、大粒径的独特性能。作为一种非补强
) G1 }; H. v! e# _炭黑，N990 炭黑经常与其他种类炭黑或者矿质填料混合以达到特殊的性能，如高拉伸强度。混有N990 的
* X: F6 t$ [9 Z6 x( {混炼胶由于炭黑对于分子链缺少补强作用，导致胶料撕裂强度也很低。
混有N990 的混炼胶具有最低的压缩永久变形率，因此，经常用于密封圈，油封和O 型圈。N990 混炼胶具
有最高的回弹性使得胶料具有优异的动态性能。N990 即使在较高的温度下还能保证胶料的低滞后性。
! i( ~5 s2 b8 \7 f! `4 A9 x% Y以下是参考配方：
6 W6 X$ d! y# ~8 |# ~HNBR 100.00
活性氧化锌 2.00
9 E! g/ Q: _0 x5 M: o膏状氧化镁 2.00
3 J) P9 A' r8 T/ a防老剂SDPA 1.00
防老剂 ZMB 2 0.4
Thermax N990 炭黑 100.00
顺丁烯二酰亚胺 1.5
1 X& V0 `- @0 G& h6 T* u+ b! D! r过氧化二异丙苯40% 7.5
硫化性能
9 \8 c& }# y/ @* y# W绍尔硬度A 72
' ?0 e. ~. y0 N; I/ w# ]' ^拉伸强度MPa 16.9
扯断伸长率% 325
100%定伸模量，MPa 4.7
ThermaxN990 炭黑在高性能橡胶如HNBR 中通常可以填充200 份以上
3 a( C9 ^  ]7 W' V0 g1.12、热裂解法碳黑N990在SBR胎圈钢丝包覆胶料中的应用
9 Q2 o- s; n% }THERMAX N990 中粒子热裂解法碳黑具有粒径大和粒子聚集度低的特点。THERMAX 广泛用于要求优秀动态性
能和耐热性能的用途中。大粒径（低表面积）和低结构可以获得高回弹性、低动态力学损耗和低滞后损失，
  V* e' R/ q! ^: g1 o6 c因而能保留橡胶胶料自身原有的聚合物性能。由于其表面化学惰性可以防止胎圈钢丝与橡胶包覆胶粘接部
的降解，THERMAX N990 碳黑可用于胎圈钢丝包覆胶类似的用途。
6 g& x0 R5 ~' W) D表一：在SBR胶料中碳黑粒径的效用
& p0 J0 ^4 [- r5 u9 `粒径
吸碘值，g/kg
8 a4 `! U" P9 i8 |N110
" E! B5 u* Q- a- q, o145
3 w) f. V" ]; J" l! n' ~: T/ F, CN220
121
N339
6 S5 }# C- U4 Z* ^90
* D1 Z/ i, _6 p8 oN351
68
, h6 t$ v5 Q; y, q: G! L' b7 lN550
43
N660
! {; i* c5 |5 o6 X36
4 w# y+ s# p9 @1 e/ }N762
* ~) T) i; o7 I. j& H27
, `; r# c" w9 i! z- L5 j% k  BN990
9
物理性能
& z: m) k2 A/ P' `: {300% Modulus, MPa 13.4 12.9 15.7 14.3 12.4 9.9 7.8 3.6
Tensile Strength, MPa 27.4 27.5 25.6 25.6 20.2 21.4 22.5 12.6
& w- U; F! O3 D$ _) _: p. A第 33 页共 87 页
) o6 {/ j& ~. w: N; F" VElongation(%) 500 530 440 470 480 540 630 730
Hardness, Shore A 60 61 60 59 57 53 50 44
动态测试
Rebound，Zwick(%) 44 46 50 53 58 60 61 63
1 @1 c5 [9 ]2 ^* [9 y4 F1 xHeat Build-up,C, Firestone 137 134 116 117 112 107 108 104
E’, MPa 9.8 8.7 8.2 7.8 6.6 5.8 5.2 4.4
E”, MPa 2.4 2.1 1.7 1.4 1.1 0.9 0.8 0.6
$ J- `: R# s5 Z' Z; a% jLoss Factor, tan delta 0.25 0.24 0.2 0.19 0.17 0.15 0.15 0.14
/ C7 @  V3 w; M; D5 ?; ^4 W胶料配方：Plioflex 1500C SBR -100; 碳黑- 50；油- 10；氧化锌 - 3；硬脂酸 - 2； 硫磺 - 2； Agerite
' A- x3 `; o8 m4 V! uStalite S-1; Vana NS-1
资料来源：Concarb Division of Witco Corporation, D.T. Norman, Chapter 3, The Vanderbilt Handbook,
Volume 13, 1990
THERMAX N990 碳黑在SBR 胎圈钢丝包覆胶料中的评测，填充量分别为40 份和70 份。
配方
, J. t: ?4 D7 L8 W' i1 K. GSBR 1712 100.00
( Q- e3 o: c% D- I' U% F( z2 hTHERMAX N990 碳黑 40/70
. z& h5 ?1 W( [8 [8 k1 AN660 通用炉黑 35.00
! d( f- F8 J7 _, m& b. ]Rheogen E 10.00
TMQ 0.75
3 L/ d6 w! t! W( NGUM ROSIN N 5.00
ROSIN OIL 5.00
硫磺 6.00
9 R9 a1 E% Z/ ]( R$ _9 ^) M8 OMBTS 1.75
性能
THERMAX N990 填充量 40 份 70 份
+ }$ \; W" R, D! F* {$ _0 z门尼粘度，100℃
ML，Initial 36.78 40.81
3 c: j" [- |: Z2 Y/ D3 j7 i* ]ML + 4minutes 22.01 27.13
门尼焦烧，ASTM D1646-96，125℃，ML
Minimum Torque 14.93 16.29
* [% `1 ~, K: oTs1,minutes 22.92 12.08
2 W  L7 s8 y: uTs5,minutes 28.42 27.08
/ J# M% ^4 j; h, f1 o5 @( ~& Z  GTs10,minutes 30.58 31.08
第 34 页共 87 页
0 ?1 P) o- J$ |! uTs35,minutes 35.25 36.17
  T; K, U+ q7 w4 M+ w) o6 i2 D) hODR, Monsanto R100, ASTM D2084-95
Minimum, dN-m 2.6 3.1
$ s6 G; x% V6 A9 P+ {Maximum, dN-m 33.2 35.6
Tc50%, minutes 9.23 9.38
4 y5 D, \" X7 @: w& vTc90%,minutes 21.39 21.93
, L& D4 R5 \& c  z2 C0 z拉伸强度，MPa 10.91 11.42
/ q: [8 @/ G6 o3 P3 x  {$ {Hardness 62 68
5 y7 v. d* F  x. R5 S: J- J$ N: F# U5 k; w100% Modulus, MPa 3.38 4.72
200% Modulus, MPa 7.73 9.82
Elongation at Break(%) 306 260
BF GOODRICH FLEXOMETER Model II, ASTM D623-93, 100℃, 运行时间25 分钟
( f, ~: y! V% B9 OFlexing Compression Set (%) 2.1 4.0
& @2 J$ b* ?( D2 oStatic Compression Set(%) 22.3 19.0
1.13、热裂解法炭黑N990在EXXON BIMS轮胎气密层胶料中的应用
THERMAX 中粒子热裂解法炭黑N990 是通过天然气热裂解生产出来的。热裂解工艺使得炭黑具有粒径大和
结构低的特点。
. h) R1 I$ r! r+ I' O- j, @5 tTHERMAX 炭黑可在卤化丁基橡胶（BIIR，CIIR）轮胎气密层的应用中与通用炉黑并用。使用N990 炭黑可获
得如下性能优势：
--相比单独使用通用炉黑，在卤化丁基气密层中的填充度更高
--炭黑填充量高的情况下，降低气密层的透气性
& n1 ^; E& j$ k7 R* L- P--通过提高炭黑填充量来降低胶料成本
8 d2 w8 x/ y( F' L& K( X' D+ ~--可降低气密层厚度来节约成本
在本报告中，将CANCARB 的N990 热裂解法炭黑应用在使用EXXON 公司新的BIMS 弹性体（溴化异丁烯与对
甲基苯乙烯的共聚物）生产轮胎气密层的胶料配方中评测。BIMS 弹性体具有与丁基橡胶一样的抗气体渗透
5 P$ ^5 @) {' _# M性能，但其热稳定性要好许多。因为他们在主链上没有不饱和部分，所以可以抵御氧和臭氧的侵蚀。这些
性能使BIMS 弹性体成为耐热和屈挠极端条件或要求更长使用寿命的产品用途的理想材料。
BIMS 气密层测试配方见表一。N990 的填充量计算在提供与对照胶料配方相同硬度的水平上。
% }: H) K. c/ G6 L4 K, @表一：测试配方
对照编号 #1 #2 #3 #4
$ Q2 ~: [4 L$ A! f1 oEXXPRO 89-4 100 100 100 100
4 K7 j$ _- g9 ?$ ^N660 60 45 30 15
CANCARB N990 -- 30 60 90
4 i7 t: _) b: y2 E4 a# SNAPHT.OIL 8 8 8 8
" l( F; r8 O. I2 s: B' X8 CSP1068 增粘剂 2 2 2 2
$ A+ r1 M$ T8 W5 [第 35 页共 87 页
ESCOREZ 1102 树脂 2 2 2 2
: {1 S* `/ J8 v: A( B2 QSTRUKTOL 40 MS 7 7 7 7
硬脂酸 2 2 2 2
氧化锌 3 3 3 3
MBTS 1.5 1.5 1.5 1.5
, ?% _) Y, O, \' ~$ |硫磺 0.5 0.5 0.5 0.5
% M/ r0 f' f, j# p# ~重要结果：
· 使用90 份N990 的胶料相对于对照胶料配方的疲劳寿命周期提高了23%
· 在 500，000 次以内所有的胶料龟裂扩展都是一样的。在100 万次时，对照胶料的龟裂扩展是使用
- s+ ]. |. x% e0 v4 h; h60 份和90 份N990 的胶料的2 倍长。
· 在 GOODRICH 屈挠测试中，从-100℃到50℃的范围内所有动态力学损耗值都很接近
· 填充60 份和90 份热裂解炭黑的测试胶料，其对胎体胶料的粘接性能有大幅提高
$ F0 o/ |+ k1 i" |  D- |# c· 相对于对照配方胶料，可以提高7%到23.5%的气密性
2 W" ]4 B3 ?3 K6 s+ w· 尽管硬度保持一致，在降低N660 的填充量和提高N990 的填充量同时，胶料的拉伸强度在降低。
详细胶料测试结果参见以下的表2。
表2：胶料数据
胶料编号 #1 #2 #3 #4
EXXPRO 89-4 100 100 100 100
& s+ s7 P- n5 e5 f  ZN660 60 45 30 15
THERMAX N990 -- 30 60 90
+ q  b8 R9 @6 p& l" ]: gODR, ASTM 2084-95, 320°F,1°Arc
* |5 F' o0 n- I& R: RTmin, in-lb 6.3 6.6 6.6 6.8
5 s0 _6 W! A$ O( N) [; pTmax,in-lb 13 13.5 13.4 13.9
Ts1,minutes 5.9 6 6.7 6.9
- E/ w9 v) U' ~' L8 i4 FTs2,minutes 7.5 7.5 8.4 8.1
4 g1 B$ _1 s+ n  y5 f6 R: l/ RTc50%,minutes 9 9.1 9.9 9.8
& N% \0 o9 h6 l  STc90%,minutes 13.3 13.3 14.6 13.9
Tc95%,minutes 15.7 15 16.3 15.7
门尼焦烧，ASTM D1656-96， 125℃， ML
Minimum Torque 50.59 50.64 48.91 48.74
: H4 H: {4 {3 ^( M+ j4 t) gTs1, minutes 13.58 13.42 14.08 14.33
Ts5,minutes 25.5 25.58 27.08 27.67
4 {+ S/ }6 K7 E& K8 D1 t; r! NTs10,minutes 31.33 31.58 34.08 34.75
# M3 R3 d" ^! u! k  v1 u! sTs35,minutes 38.33 38 41.42 41.92
Ts35– s5,minutes 12.83 12.42 14.34 14.25
原始样品, 硫化 17’@160℃,ASTM D412-99
; |- t6 u9 p6 r5 Q% ^" t9 X第 36 页共 87 页
4 q9 |4 |6 m. C  r3 W+ }7 p100% Modulus, MPa 1.08 1.19 1.23 1.23
0 K" x4 l/ v  r; o: @300% Modulus, MPa 3.14 3.6 3.61 3.54
Tensile Strength, MPa 9.09 7.91 6.96 5.7
Elongation at break(%) 937 891 842 735
! B& l, y. s  g) }* C( {Hardness, Shore A 48.8 47.3 47.8 48.4
硫化17’@160℃,老化 7 天@150℃
& @) b( Z4 j  c% a! _5 v& Y! y& W100% Modulus, MPa 3.1 3.12 3.29 3.29
300% Modulus, MPa 8.77 8.52 6.89 7.08
Tensile Strength, MPa 10.77 9.32 7.96 7.11
Elongation at break(%) 487 438 408 392
; p5 E+ C% x# R' H" ]疲劳破坏试验, 23℃,原始样品，拉伸周期X100，ASTM D4482-99
平均6 7342 4356 6072 9019
龟裂扩展，穿孔样品，23℃，ASTM D813-95
4 i/ C: Y+ A( |' s5 E1= 无扩展 2=2 X 原龟裂
7 T3 x1 q8 e( }9 j* h300,000 周期 1 1 1 1
500,000 周期 1 1 1 1
800,000 周期 1.5 2 1 1
1,000,000 周期 2 2 1 1
BF GOODRICH 屈挠测试仪 动态力学损耗因子， 1Hz
; P8 S! |4 Z. e2 X# m9 t+ H) X4 U3 C－100℃ 0.04617 0.04709 0.04868 0.04306
－50℃ 0.59637 0.61134 0.60539 0.60074
0 ℃ 0.39256 0.3844 0.42234 0.4225
23℃ 0.15768 0.14084 0.15685 0.15618
50℃ 0.11329 0.10393 0.11421 0.11117
粘接，对胎体帘布层胶料，INSTRON 4465，RT
平均剥离强度， lbs/in 107 117 129 127
平均剥离强度 = 平均全部拉力/测试厚度
, \4 f/ C6 v$ c; \8 Q( c* j+ Y6 x+ {1 JEXXON 气体渗透性
Ft.3 – 0.001”/Ft2-day-psi X 1000 1.53 1.37 1.17 1.42
与#1 胶料相比 %变化 0 -10% -23.5% -7.1%
1.14、热裂解法炭黑在丁基橡胶中的应用
, n3 a2 o6 D6 J) ~第 37 页共 87 页
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
+ Z3 {- q1 d6 c8 c8 r( E- t; ~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
Thermax 可以广泛应用于各种高成本的高分子材料如HNBR，ACM 和ECO。大量填充Thermax N990 可以在保
5 [4 ?; G: S  ~. _1 v2 M$ P证胶料低压缩永久变形性、高回弹性的同时可以降低胶料的成本。热裂解法炭黑经常混入需要具有高拉伸
性能的混有炉法炭黑的胶料中，使胶料具有更好的回弹性和较低生热性。
8 l/ x  r/ W* Q6 R4 b丁基橡胶由于具有较好气密性、热稳定性、耐臭氧耐候性，振动衰减、更高的摩擦系数、更高的耐化学及
/ A  m8 Z: U: R! l水分性能而被人所知。对于多数用于橡胶工业中的丁基橡胶混炼胶，补强填料要使硫化以后的橡胶具有良
好的表面光滑性，高模量和强度。填充了热裂解法炭黑的丁基橡胶可以应用于支架、冷凝器封装材料、油
封、油箱衬里、胶辊、硫化胶囊、电缆和胶管。
7 _- }) v0 ~8 G选择合适的炭黑对于获得合适性能的混炼胶来说是非常重要的。举例来说，具有高比表面积的填料不宜用
9 Y- U0 n8 y. |" f& f( s3 r. Y与流体因为这类物质倾向于吸收包括高聚物的化学品。吸湿填料应该避免与水、盐溶液或弱酸混合物挤出。
4 i7 \& p+ S' V$ p9 O填充大粒径的填料有助于增强胶料的压缩永久变形率。
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
0 z: d3 q; m- Z2 F; h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
5 ^# E. r, P3 c$ Q! c量填充热裂解法炭黑可以保证胶料的密封性能。
在下表1 中，阐述了N990 炭黑对于丁基橡胶的增强作用。测试胶料和细节如下：
丁基橡胶配方：
Exxon Butyl 268 100.00
/ }, ~8 V' B; X" l炭黑 见表
- d/ f$ Z  S3 i% H% }Vanfre AP-2 2.00
! d% e: d; l2 p! s) Q- ]1 X硬脂酸 1
$ r$ e$ I8 U' z; u7 s6 v4 |氧化锌 5
4 h: K( k& k, X% W: j' ~硫 2
Methyl Tuads 1
/ L/ L7 l6 W) n/ o' m4 wCaptax 0.5
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
4 j6 p3 I. K' P) x尼粘度在132℃测量。
表1：在丁基橡胶中增加填充N990 炭黑
( M) N& l& h) p& {Thermax N990
0 c2 e7 F1 R+ a25 50 75 100 125
Mooney，t5/ML 18/46 16/48 14/52 12/58 11/63
硬度 40 48 54 62 66
- r# f$ ~0 s% s9 R; \300%定伸模量，MPa 2.1 2.9 3.6 3.9 3.9
. r4 t. `, f. n( w9 l9 q扯断伸长率% 420 530 540 490 460
0 r9 }& i% N: B2 e- D, q拉伸强度，MPa 4.0 6.1 5.4 4.4 4.2
- _* m2 }6 ~  w" h, v撕裂强度，kN/m 9.7 15.8 16.7 20.2 19.4
第 38 页共 87 页
永久压缩变形率% 15 16 17 18 18
Thermax N990 超纯型
对于需要耐高温、气密性和耐水蒸气等性能的制品来说，丁基橡胶通常使用聚羟甲基苯酚硫化体系硫化。
: ~3 P! c. v. y) ], y& Z5 f5 I4 J在这种情况下，由于混炼胶和性质，低含硫量和低pH 值炭黑更适用。Thermax N990 超纯型具有较低的灰
分含量、pH 值在5 左右、通常含硫量为3ppm。表2 显示的是Thermax N990 和 N990UP 的典型性质。
表2
性质
Thermax N990 Thermax N990UP
比表面积 m2/g 9.5 9.5
$ T& {5 t' m8 I0 C( WDBP 吸收值 ml/100g 38 38
6 C+ J; Y# c0 {8 ~% q& N硫含量ppm 100 3
pH 9.5 5
灰分含量% 0.1 0.01
将Thermax N990 和N990UP 与N330 炭黑混合应用于树脂固化丁基硫化胶囊混炼胶胶料中，表3 中显示的
是由于两种炭黑具有不同的化学性质造成胶料加工性能的差异。
表3 Thermax N990 与 N990UP 在丁基硫化胶囊混炼胶中的应用对比
& h7 \- q7 X* IThermax N990 Thermax N990UP
Thermax 填充量，phr 90 90
N330 填充量，phr 20 20
门尼焦烧测试@137℃，ASTM D1646
最小值 52 53
% G8 I# |1 {- Etmin+5minutes 35.8 17.4
, ?* [( y& E: iODR@190℃，1°arc
T90,minutes 37.6 30.7
T95,minutes 46.3 40.1
. r- n$ f/ G; E1 |3 a4 F2 V5 u* h. Q硬度 74 72
7 B% E1 ^2 ]# b- E, c4 m! ~拉伸强度，Mpa 8.9 8.9
4 ^4 q1 G$ f# i- V* Y撕裂强度,kN/m 33.1 32.3
  l0 ]) z7 p  S' b$ J混有N990UP 的混炼胶具有较短的t5 焦烧时间和较快的t90 硫化时间，可能适用于特定的制品或者加工条
5 N2 z3 |4 `9 I8 C件。
案例研究：丁基橡胶冷凝器封装材料
8 }6 O% V* I( C; T& f冷凝器封装材料要求制品具有以下性质：
第 39 页共 87 页
  Z  p9 [" @- B: W; {--良好的动态性能使得电解液可以更好的扩展
--高密封性和气密性防止电解液露出
--低硫和氯含量，防止化学反应
, o% P: A2 L2 s/ q' f* i--高绝缘值
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
7 z! K# A" O7 \6 h3 o或者N550 炭黑混合使用。
/ Z! \4 ?0 b" p0 ~- ^1 ]在这个案例的研究中，对比三组含有不同海量SRF 和N990 炭黑的胶料。控制组配方取自Exxon 丁基橡胶
4 b2 Y! H8 _# `2 G$ R: @! t应用手册，填料填充度按照胶料绍尔硬度A 达到70 为基准。
1 g  f# o& t, L8 x' o测试配方
; l- ~; E1 C4 |: o- e控制组 #2 #3
Exxon Butyl 268 100 100 100
8 l0 e3 A! H! rThermax N990 20 95 66
SRF N762 45 - 20
' k6 O4 h, m8 GTranslink #37 90 90 90
硬脂酸 1 1 1
氧化锌 3 3 3
SP 1045 树脂 20 20 20
! x) x5 B' |! T" j1 Y, {7 g" u胶料数据
加工性能
胶料 控制组 #2 #3
炭黑填充量N990/N762 20/45 95/0 66/20
, u3 S7 a) m0 ?/ z) K6 |比重 1.3955 1.4367 1.4236
# W' D  i0 w; V& h6 J) D' @, z7 K门尼粘度，100℃
9 X8 u- s; y  _* A5 L$ v初始值 100.47 97.65 101.07
@4 分钟 79.43 78.94 81.22
门尼焦烧，ML,125℃
1 |: z5 D/ [. |2 f" e最小转矩 59.15 58.29 59.10
Ts1，min 14.25 12.00 13.25
( ?$ ~% ~; ~4 K% r. b# \Ts5，min 37.75 33.25 34.00
Ts10，min 68.00 59.00 60.00
Ts，min 147.75 139.00 140.00
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，流变仪色是说明三组
1 P! `5 w+ v) w: R) k7 C胶料的加工性能的不同。
$ v5 e6 m/ ^9 ?5 s( M第 40 页共 87 页
流变仪，ASTM D 2084,1°arc，190℃
; Z* b" v5 \0 E8 x3 V5 w/ s( }最小值，dN-m 6.3 5.9 6.2
1 ^. J4 S2 u; D/ g2 H最大值，dN-m 31.3 32.4 32.0
" r/ m2 ]# a) b" iTc50 18.9 19.2 19.1
Tc90 28.8 29.7 29.5
  H0 ]. k! W, m- T1 g, v. b硫化性能，ASTM D 412，原始值
, l1 _2 s7 f1 }, k- I7 G& x! `* b' I炭黑N990/N762 20/45 95/0 66/20
" e# V. [" l2 j/ g6 e硬度 69 71 71
100%定伸模量，MPa 3.52 3.58 3.70
200%定伸模量，MPa 5.31 5.07 5.35
300%定伸模量，MPa 6.26 5.31 5.78
! X2 b9 a. v' G$ _4 h1 ]. N拉伸强度，MPa 6.65 5.02 5.60
9 S5 o; Q4 _; e" ]拉伸伸长率% 426 485 442
$ \2 o$ u1 j( d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，
( O5 y( j1 M+ S- I7 E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。
5 G- P8 b* ^% m- y0 |老化性能, 168 小时 @ 125°C
硬度 74 (+7.2%) 77 (+8.4%) 76 (+7.0%)
; Q5 w; G* ~& u: k100% 定伸模量, MPa 4.19 (+19%) 3.87 (+8.1%) 4.17 (+12.7%)
  X, Q" j/ h$ j1 Y5 J: Y5 ?) ?200% 定伸模量, MPa 5.38 (+1.3%) 4.13 (-18.5%) ND
300% 定伸模量, MPa ND ND ND
3 ~. B3 t: j, p+ a% N' L, x( r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%)
# b8 E9 l8 u/ a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
, m" u4 ?& ?: [垂直回弹性, ASTM D 2632, @ 23°C
2 v, v- a6 G5 B9 b7 i回弹率 (%) 5 5 4
橡胶回弹性, DIN 53512 (Zwick Rebound Tester) @ 23°C
回弹率 (%) 6.5 6.5 6.4
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。
2 t9 x2 n! _. }% k* a; Z第 41 页共 87 页
体积电阻率, ASTM D 257, 100 VDC, @ 23°C
直流电阻, Ohms,
2.26 x
& O7 F  Z! ~/ m  x* l10 n，n=8
3.20 x 10 n，n=10 2.16 x 10 n，n=9
( \# }* d% {& I*体积电阻率 (ohms-cm) 7.61 x 109 n，n=9 1.12 x 10 n，n=12 7.55 x 10 n，n=10
. R" M7 Z/ `4 h% v0 R+ Q体积电阻率 (ohms-cm) = 电极面积/样品厚度 (cm) x 体积电阻 (Ohms)
) ^* U0 s. w6 I, h  V- _4 z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。
; N2 E' T/ d! A5 K总结：
% @4 k+ P  z3 S; r0 V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。
( c3 w7 T5 |" J+ K/ w# a" r. j1.15、丁基橡胶与热裂解法炭黑混炼
% o& b0 k9 v( F, O6 B8 U" X案例研究：丁基橡胶冷凝器封装材料
THERMAX 中粒子热裂解法炭黑N990 是天然气热裂解而成。热裂解工艺使得炭黑具有粒径大和结构低的特点。
9 [% [8 V! j& {: l2 h4 [" h" BTHERMAX 炭黑广泛用于要求优秀耐热、耐油和耐化学性能以及优异的动态性能的各种用途制品中。大粒径
（低表面积）和低结构可以带来压缩永久变形低、高回弹和低滞后损失，使橡胶胶料能保持聚合物原有的
8 ?+ a0 q' h& b% m& g4 f+ @/ f+ k性能。这些独特特点还有助于保持低粘度、提供优良的分散性并降低在混炼中的生热。THERMAX 的填充度
2 y8 v: i' l2 v* H' x% l+ r* U可以很高，同时还可保持低粘度、低压缩永久变形和高回弹性，从而允许生产厂商降低胶料成本。作为非
补强炭黑，热裂解炭黑在橡胶胶料中通常与炉法炭黑和/或矿物填料并用来降低成本和保持物理性能。热
裂解法炭黑常在拉伸强度高的胶料中与炉法炭黑并用，以取得高回弹性和低生热性能。
丁基橡胶的特殊性能已为人所知，包括透气性率低、热稳定性、耐臭氧和气候老化性、震动吸收和摩擦系
8 Q, M; f& k. G6 u- T1 o* y数高、耐化学和潮湿。对于绝大多数橡胶工业中使用的丁基胶料来说，通常使用补强填料来获得硫化胶料
的顺滑加工性、较高模量和强度方面的性能。炭黑，加上适量的操作油，可以在加工中以及硫化胶料的物
. Y4 v. b: T2 R! ~3 ^) P" G! c( Y理性能提供最好的性能平衡。使用热裂解炭黑填充丁基橡胶的用途包括车身底盘防震胶垫、冷凝器封装材
. c& E) I0 R& K( p料、油封、罐槽衬里、胶辊外层胶、硫化胶囊、电缆和软管。
本技术公告提供了CANCARB 公司在丁基冷凝器封装材料中使用THERMAX N990 的评测结果。目的是提高填
充度以节约成本，同时保持或改善有关物理性能。冷凝器封装材料是苛刻要求的用途并要求以下性能：
--动态性能良好，经受得起电解质的膨胀
--密封性能和气密性能高，防止电解质的泄露
--硫和氯含量低，防止化学反应
--绝缘性能高
EXXON 丁基268 由于其耐化学性能和气密性能好，在本用途中应用。对照配方来自EXXON 丁基橡胶、混炼
* R4 U# ~9 f  Z! t和应用手册（见尾注）。
测试配方
第 42 页共 87 页
对照配方 测试#2 测试#3
& ^. i, ]9 c: r/ UEXXON 丁基268 100 100 100
THERMAX N990 20 95 66
SRF N762 45 -- 20
Translink#37 90 90 90
硬脂酸 1 1 1
% [- y0 ~  i: ^8 A4 y氧化锌 3 3 3
SP1045 树脂 20 20 20
填料填充度计算依据是70 邵氏硬度。
混炼胶料数据
/ O2 R+ w; B# @0 L9 \" f0 o' t加工性能
9 l. w0 R4 ~0 i; u0 U2 y0 n, L胶料 对照 #2 #3
* t% i+ I0 V# S% n, @" ?炭黑填充N990/N762 20/45 95/0 66/20
比重 1.3955 1.4367 1.4236
. b1 w+ x4 w0 ]. V% d门尼粘度，100℃
Initial 100.47 97.65 101.07
@4 minutes 79.43 78.94 81.22
门尼焦烧，ML，125℃
Minimum Torque 59.15 58.29 59.10
Ts1,minutes 14.25 12.00 13.25
# v/ I# \' Z6 X5 n; zTs5,minutes 37.75 33.25 34.00
  q5 E3 A2 w/ \: wTs10,minutes 68.00 59.00 60.00
  w) [6 E2 b' yTs35,minutes 147.75 139.00 140.00
* {: N7 |2 W1 {# R# c4 r) u' ^尽管在测试配方胶料#2 和#3 中的炭黑填充度高，三个胶料的门尼粘度基本接近。硫变仪的测试数据显示
加工性能的差异很小。
4 _) Y/ {  x6 H) t) a- fODR，ASTM D2084，1°弧度，190℃
  Z" n5 C; }) C+ u/ y/ x$ vMinimum, dN-m 6.3 5.9 6.2
! P( Z0 s4 S/ T) p! H, r6 \5 UMaximum,dN-m 31.3 32.4 32.0
Tc50 18.9 19.2 19.1
/ p* x# C! ~/ `( h/ {1 {' x0 ~3 MTc90 28.8 29.7 29.5
  O* s' }- }/ H5 r% q- ?' [; u硫化胶性能，ASTM D412 原始胶样
第 43 页共 87 页
炭黑N990/SRF 20/45 95/0 66/20
0 I/ N( _5 ^9 [: l; e0 t! o) [) y硬度 69 71 71
' q8 ]9 y! P( D. u! R6 Z( P100%Modulus, MPa 3.52 3.58 3.70
200%Modulus, MPa 5.31 5.07 5.35
9 I4 Y/ i$ e0 M2 H300%Modulus, MPa 6.26 5.31 5.78
1 s, T0 X! a; F! @* OTensile Strength, MPa 6.65 5.02 5.60
Elongation(%) 426 485 442
# z! y, Q0 ?" p# q8 \: Q' r0 C填料填充度设计为邵氏70 度，已经达到。胶料性能基本一致，并且显示出在相同硬度下，可比对照胶料
配方的炭黑填充度提高46%。这将大大节约成本。填充热裂解炭黑的胶料通常拉伸强度略低，这是由于大
粒径和低结构炭黑的非补强性能引起的。
老化性能，168 小时@125℃
7 z8 {9 g) A8 p! v; V* t. _硬度 74（+7.2%） 77(+8.4%) 76(+7.0%)
: V  Q/ x( T: t# |  x* j/ L& y100%Modulus, MPa 4.19(+19%) 3.87(+8.1%) 4.17(+12.7%)
) P' M2 q" u2 w% R  y( u200%Modulus, MPa 5.38(+1.3%) 4.13(-18.5%) ND
+ Z' z/ @& V/ Q# n3 W" ]' T300%Modulus, MPa ND ND ND
Tensile Strength, MPa 5.44(-18.1%) 4.68(-6.7%) 5.02(-10.3%)
. o6 e) C. x# P: t* d/ U+ AElongation(%) 209(-51%) 197(-59%) 181(-59%)
$ _7 a( j' o% G( z# F; d压缩永久变形，ASTM D395，方法B，25% 压缩，70 小时@125℃
Compression set(%) 24.1 24.8 24.5
垂直回弹弹性，ASTM D2632，@23℃
Rebound（%） 5 5 4
$ q# x3 X+ C' b) f1 I* N- k橡胶的抗回弹性，DIN53512（Zwick 回弹测试仪），@23℃
7 v3 N" j: ^) hRebound Resistance（%） 6.5 6.5 6.4
尽管#2 和#3 胶料中的炭黑填充度高，其动态性能得到保持。
体积电阻率，ASTM D257，100VDC，@23℃
DC Resistance, Ohms, average of 3 2.26x10n，n=8 3.20x10n,n=10 2.16x10n,n=9
*Volume Resistivity (ohms-cm), average of 3 7.61x10n, n=9 1.12x10n,n=12 7.55x10n,n=10
本用途对胶料的绝缘性能要求严格。由于N990 的炭黑粒子聚集度低， 在只使用热裂解炭黑的胶料可获得
  d' r' i' `/ M. e3 I$ l1 |体积电阻率。随着N990 的填充度提高，电阻率也相应按比例提高。
炭黑中含有的硫和氯是令冷凝器封装材料厂家关注的物质。THERMAX N990 的硫含量典型值是100ppm，氯
含量典型值为30ppm。在THERMAX N990 超纯级产品中硫和氯的含量平均水平降到3ppm。
8 o7 c: g9 _' V$ A+ b# _. F总结
$ `# C7 y$ M. n第 44 页共 87 页
当使用THERMAX N990 作为唯一填料时，填充度可以比对照胶料配方提高大约45%，同时可以保持同等硬度、
+ Z7 r9 y; R/ k压缩永久变形和动态性能。由于填料替代昂贵的聚合物，这将大幅降低成本。还可获得显著提高的体积电
: Z% \8 I5 g! \5 `+ a阻率。由于类似炭黑的填料通常具有不透气性，填充度较高的胶料还可增强气密性。
+ D1 S1 a2 @1 L  y1.16、Thermax N990在聚丙烯酸酯橡胶中的应用
+ n3 H4 H. Y6 w" r2 y* ~) q% ]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
# H2 Z$ A6 E, Q) g! ~- ?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）
* A5 s# Y6 o6 l. d3 j0 X0 T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
6 p0 I+ F, Y* J- E2 K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。
Thermax 可以广泛应用于各种高成本的高分子材料如HNBR，ACM 和ECO。大量填充Thermax N990 可以在保
4 Z# q: O6 Q2 w2 i证胶料低压缩永久变形性、高回弹性的同时可以降低胶料的成本
Thermax N990 与聚丙烯酸酯橡胶的混合应用可以是制品具有优异的耐油、耐热性。非结晶性弹性体如聚丙
! y9 L- T8 \4 J8 N, |) [烯酸酯橡胶需要填充高结构炭黑以增强其撕裂强度和耐磨性。对于像发动机油封、胶管等制品，N990 炭黑
可以和炉法炭黑混合从而保证胶料的压缩永久变形率和动态性能。大量填充N990 可以极大改进耐油耐热
性能。填充了Thermax 产品ACM 混炼胶可以应用于如发动机油封、油封、刹车和汽车油管等制品。
+ I' i5 T9 G6 E! H1 y! T1 f下列数据显示了在TOHPE ACRON AR-825 混炼胶中增加Thermax N990 填充量对于混炼胶性能的影响。通过
/ e. t( k" U' {. k8 J测试表征含有不同比例N990 和N550 获得绍尔硬度A 为70 的混炼胶的性能的不同。
& q( p, I/ m. G' o9 r3 `. OAR-825 是透杯公司生产的一种容易加工的聚丙烯酸酯橡胶，用于生产汽车油管和衬里等制品。其在
; z+ c6 \+ Q0 i  E( n% Z-40——170℃之间具有卤代硫化点。硫化体系采用硬酯酸钠/硬酯酸钾/硫体系。
3 g9 r6 O0 I- T( T6 E) [对照组 1 2 3 4 5
9 {/ e* `3 X2 s. h" d6 vAR-825 100 100 100 100 100 100
N550 炭黑 75 0 60 45 30 15
N990 炭黑 0 175 35 70 105 140
硬酯酸 1 1 1 1 1 1
润滑剂Struktol WB-212 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
防老剂 Naugard #445* 2 2 2 2 2 2
塑化剂TP-759 6 6 6 6 6 6
硫化促进剂NS Soap 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
硫磺 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
" |- n+ L! F8 G& z硫化促进剂
5 x: A1 n/ V! p( yNonserl SK 1
0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
总计 188.4 288.4 208.4 228.4 248.4 268.4
0 `) [5 ?" D1 y, Z4 n8 X总计炭黑填充量 75 175 95 115 135 155
  o& O: @# N# D8 k1 X% G2 E( f1 w6 n硬度计 69 74 69 71 72 73
2 F1 |& V3 F# B2 V硬度计 73 77 73 72 73 75
. G7 i0 o  U  }- ]" }8 Y) q比重 1.332 1.486 1.380 1.411 1.438 1.470
  I: `$ E0 c! f  w第 45 页共 87 页
硫化性能, ODR @ 177°C 控制组 1 2 3 4 5
ML, pts 12.0 11.0 12.0 12.0 12.0 11.0
ts2, minutes 2.00 1.40 1.95 1.80 1.70 1.50
0 j+ m$ B2 m  F4 }$ cMH @ 12 minutes, pts 39.5 54.0 43.0 48.0 51.5 55.5
Del Torque, pts 27.5 43.0 31.0 36.0 39.5 44.5
MDR @ 177°C
ML, pts 3.49 3.95 5.15 4.27 3.69 3.76
, [0 {9 j) n! W5 Q$ t! X; bMI, pts 3.72 3.86 5.20 4.06 3.63 3.62
MH @ 12 minutes, pts 8.76 11.09 10.45 10.50 9.81 10.10
1 x. z' {( ~" C' j* D- \Tc50, minutes 3.74 2.15 3.64 3.30 2.74 2.56
Tc90, minutes 9.01 6.09 9.14 8.82 7.90 7.34
7 w& F/ J. K* `6 sTs2, minutes 2.83 1.36 2.82 2.22 1.89 1.71
Del Torque, pts 5.27 7.14 5.30 6.23 6.12 6.34
: A8 C+ a- U2 n( H! t门尼焦烧测试 @ 121°C
# N& G( [5 t- j( R5 x5 `4 B+ L  G& WML, pts 53 42 53 54 48 47
M (1 + 10), pts 63 48 60 63 49 49
6 y3 O" U/ W, \$ zt5, minutes 8.2 9.6 9.2 8.7 9.8 9.4
/ c) G  O- x0 g8 F" e  W- jt5, seconds 492 576 552 522 588 564
2 a. Z' ?, c6 o# I4 c粘弹性扭矩数值体现了胶料的交联密度或者说硫化体系硫化的效果。含有N990 的混炼胶与混有N550 的控
0 Z/ e! l4 h+ ]制组相比具有更高的交联密度。MDR 和ODR 曲线都说明含有N990 的混炼胶具有更高的硫化速率。聚丙烯酸
4 F. n% h, j! z3 R9 A酯橡胶对于炭黑的表面积，灰分和pH 至敏感。高比表面积炭黑通常减缓混炼胶的硫化速率。pH 值升高，
6 w* W0 {" s: l& O' _. Y硫化速率升高明显。
0 m% q: ?9 i: ^& a9 k. V% x初始性能 控制组 1 2 3 4 5
Thermax. N990 0 175 35 70 105 140
FEF N550 75 0 60 45 30 15
* U& I; R% v! F; @0 Y加压硫化 10 minutes @ 180°C, 烘箱硫化 3 hours @ 180°C
0 g8 C6 q+ X- e  u0 A( z50%定伸模量, MPa 2.85 4.46 3.33 3.24 3.63 4.20
100%定伸模量, MPa 5.97 6.69 6.88 6.42 6.52 7.02
极限拉伸伸长率% 192 93 177 154 139 126
拉伸强度, MPa 8.83 6.47 8.75 7.91 7.30 7.30
( a' n. s& U% ~, v8 t4 jDie C 撕裂强度, kN/m 24.0 16.5 22.2 20.6 18.6 18.9
0 W% b4 J. y! I# M$ p0 Z胶料的物理性质反映了N550 炭黑与非补强热裂解炭黑的比例。尤其通过对比高拉伸性能的含有75phrN550
的控制组与含有175phr 的具有低拉伸性能和低撕裂强度的1 组两组混炼胶说明了胶料补强与降低成本的
关系。
+ ], t3 K: S2 \第 46 页共 87 页
1 Y. J! g# w  l& s老化性能 控制组 1 2 3 4 5
Thermax. N990 0 175 35 70 105 140
FEF N550 75 0 60 45 30 15
/ \$ r  {: x3 [/ B热老化, 70 hours @ 150°C
9 p, l" s: H5 |1 T6 M3 A$ ]6 O* Z硬度, pts 改变量 4 2 4 4 3 2
  O5 n% N5 [2 q+ I4 l* t/ P极限拉伸伸长率, % 改变量 -9% 6% -17% -11% -1% 1%
' t) h% W- M2 ?% K5 ?# [  x( `拉伸强度, % 改变量 5% 11% -1% -5% 5% 1%
; T, P! S) J+ _. r热老化, 70 hours @ 162°C
硬度, pts 改变量 4 2 5 3 4 1
极限拉伸伸长率, % 改变量 -17% 9% -14% -1% 8% 8%
/ ?9 S$ j, q, ^+ _拉伸强度, % 改变量 -2% 7% -11% -7% 2% 2%
4 ~7 n5 b4 v* p" g% r( @/ B# R3 iTexaco Dextron III, 70 hours @ 175°C
硬度, pts 改变量 -8 -7 -10 -10 -8 -10
极限拉伸伸长率, % 改变量 -8% 30% -20% -8% -13% -6%
3 T; g2 F1 N' [  [8 c5 O0 A7 t8 X! k) _拉伸强度, % 改变量 12% 17% 8% 13% 9% 14%
体积改变量 9% 5% 8% 9% 8% 7%
重量改变量 0.04 0.85 0.75 0.21 0.29 0.41
- {  B( `0 W; }- JHavoline 5W30, 70 hours @ 150°C
硬度, pts 改变量 0 -2 -7 -4 -3 -5
极限拉伸伸长率, % 改变量 -23% -4% -29% 2% -16% -10%
拉伸强度, % 改变量 6% 7% -8% -3% 9% 0%
1 G* g7 V; }5 F# a体积改变量 0.92% 0.89% 2.95% 1.80% 0.74% 1.23%
含有60phr N990 和35phr 的N550 的2 组混炼胶与控制组相比具有相似的性质，证明胶料有潜力节省20phr
的炭黑。N990 降低胶料硬度的同时提升胶料耐热耐油性，从而达到节约成本的目的。像2 组一样N550 和
N990 混合使用，也许是一种理想填料选项。
" t, @& A' I' t7 @/ \) Y* ]以上研究，上述各种胶料都达到了G6260M 润滑油冷却管指标。同时要说明胶料的低温性能并未在实验中
  A; ~8 k+ ]1 I( V$ T$ w测试。
1.17、Thermax N990在EPDM中的应用
! s1 ^1 }4 x5 w4 h: a$ {3 NThermax 中粒子热裂解法炭黑N990 通过天然气热裂解制造。热裂解工艺使N990 具有大粒径低结构的独特
  C9 D5 }- T4 V3 b( ?5 B$ l的性能。Thermax 广泛应用于需要良好分散、耐热、耐油和耐化学性、具有良好动态性能的制品中。大粒
径和低结构在保证橡胶固有的弹性的同时，降低其压缩永久变形、粘度，提高回弹性。作为一种非补强炭
黑，其通常与炉法炭黑和/或矿质填料混合使用达到降低成本和提升橡胶特定性能的目的。
7 U. Q! a$ k$ p4 A. F# fThermax 可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、HNBR、ACM 和ECO 胶料
2 ^7 l/ ~7 _# l' s中。大量填充Thermax 炭黑可以使胶料得到低粘度和例如低压缩永久变形等物理性能，从而帮助生产厂家
降低成本。
) Z; J2 [/ U) v$ u8 k' k6 h2 `Thermax N990 独特的物理性能和表面化学惰性使其与EPDM 有优异的化学相容性，使得其在EPDM 可以大量
* o! _$ x0 Q  K填充并且分散好，EPDM 挤出制品有良好的表面性能。 Thermax Ｎ990 炭黑为EPDM 提供良好的耐油耐化学
1 A  X8 K. _$ `1 D# ~5 W8 D$ d性能，从而改善胶料的耐老化性能。
/ \$ _* k) S( w/ |5 y  n* W第 47 页共 87 页
) _& G( ]: D/ A* y8 DThermax N990应用在EPDM中的优势
胶料增容——节约成本并改善老化性能
; f# d( F8 K2 O! {( U/ N优异的制成品表面——源自于最少的硬粒子和良好的分散性
# L7 C7 f  \7 u: `# U" C( W低粘度胶料——有利于模压接角和复杂形状的制品成型
+ X& [6 C" e* J  j! U/ t0 F5 D哑光表面——来自于甲烷气原料和热裂解工艺
低压缩永久变形率和优异的动态性能
优异的分散性保证挤出和均匀硫化过程中的连续热传导
应用
2 y, `' O9 H* u. ]: c# z填充了Thermax N990 的EPDM 可以应用在以下制品中：
$ G" S2 i; u$ b, l: p3 w1 P6 x－挤出门窗密封条－海绵和实芯密封条
8 J% d$ X3 p3 a－胶管、软管
' t+ g* n% [* H8 m) J/ r5 u－隔膜，汽车防尘罩，模压制品，止水带
2 L% W# ]: L! J6 m—发动机支座、减震件
—屋顶材料
6 s1 y4 {* v% h4 ~2 N—胶辊
—电缆绝缘层
不同种类炭黑对相同硬度EPDM影响
# ?- E$ O1 d7 R; {7 L$ r& Q" u6 _% K$ Z下表说明相同硬度的EPDM 胶料填充进四种不同的标准炭黑的效果。如表所示，Thermax N990 炭黑可以比
7 ^! T1 K0 I* D* r5 B& P2 j' eN550 炭黑填充多一倍以上，同时还可以保证胶料较低的门尼粘度。
表1: 不同种类炭黑对相同硬度EPDM胶料的影响
(20 phr paraffinic oil)
6 f6 i; p; G' K6 Z" W6 R# J* Q. dType of Carbon Black
MT – N990 SRF – N774 FEF – N550 HAF – N330
phr 130 85 60 50
门尼粘度, ML, 1 + 4 @ 100°C 76 80 84 84
8 P6 ~; ^: g; A  ~9 F. R硬度 66 67 65 62
300%定伸模量, MPa 3.4 8.4 9.3 9.1
拉伸模量, MPa 5.3 11.2 13.8 19.3
拉伸伸长率 (%) 520 420 430 460
撕裂强度, Die B, kN/m 19 29 32 28
3 R$ C6 B& D$ i. S; f来源: Dupont Dow, Cured 20 minutes @ 160°C,配方: Nordel 1070 – 100, Zinc Oxide –5, Stearic
% y2 V: r( U7 ~, h4 R+ OAcid – 1, Paraffinic Oil – 20, MBT – 0.5, TMTM – 1.5, Sulphur – 1.5
6 V- F; W1 T4 s3 s高填充EPDM胶料
( T% a+ ?6 J1 d* n: P* M下表说明增加填充N990 对EPDM 胶料的影响
表 2: 填充Thermax. N990对EPDM影响 (40 phr oil)
: g' U* x+ i1 ^( z) L- l# p第 48 页共 87 页
2 C) m0 {9 x3 C8 }! kFormulation
7 |7 |. X7 q. tNordel 1070 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
" l& }3 j7 M; G+ U( EThermax. N990 80.0 100.0 150.0 200.0 250.0
Stearic Acid 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Zinc Oxide 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
Circosol 4240 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0
TMTM 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
MBT 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Sulphur 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1 {$ {5 b1 [, t- T1 ?4 X胶料性质
8 n6 A9 k: o  R" w6 `: f6 i) N0 u粘度, ML 1 + 4 @ 100°C 46 48 61 74 90
门尼焦烧时间, t5 @ 121°C >30 >30 29 26 24
流变性, 166°C, 3°C arc, 1.7 Hz, 0 预热
MH 52.0 54.0 61.9 69.2 77.0
ML 9.0 9.4 11.2 13.0 15.1
5 H6 l9 S( k: j$ j. r7 L% Z; {. s2 ]8 b% ITc50 7.2 6.8 6.3 5.8 5.6
Tc90 13.3 12.8 12.6 12.3 12.2
Ts1 3.6 3.4 3.0 2.8 2.6
; g+ z7 F0 ^6 v8 U& O2 ?; _" H硫化性能
硫化时间, tc90 + 5 minutes @ 166°C 18 18 18 17 17
4 n$ J9 S1 d3 z- ]: f7 h硬度 51 52 61 69 70
$ z: G4 J0 s- a9 _  |  t100% 定伸模量, MPa 1.2 1.3 2.1 3.0 4.3
  d' q7 z3 H0 k7 A' j0 g200% 定伸模量, MPa 2.0 2.2 3.5 4.6 5.6
/ S  A  k# h% v- }3 I300% 定伸模量, MPa 2.7 3.0 4.2 5.0 -
拉伸强度, MPa 6.2 7.4 7.6 5.7 5.3
极限拉伸伸长率 (%) 610 640 620 515 285
& v6 Y8 e  @- H撕裂强度, Die C, kN/m 15.5 19.0 24.8 30.4 27.3
3 P" I$ q  y0 M永久压缩形变, Method B, 70 hours @ 100°C, cured + 15 minutes
7 }" t$ L# y( q. t& g永久压缩形变 (%) 12.5 12.1 11.2 12.8 11.3
6 |5 r8 ?  _; L# R: c) D' I& ~  nZwick Rebound, 硫化 + 20 minutes, % 回弹
@ 0°C 56 53 48 40 33
# i: @; F6 k6 s3 V7 v' o% _@ RT 63 60 52 46 39
: N2 \6 t1 |7 J7 @$ o@ 100°C 68 67 62 59 54
, Y: ^. _& @7 M. pAged in Air, 168 hours @ 150°C
  P- j- Z9 i* ^硬度, pts 变化量 14 23 26 22 25
7 z0 }, L( V$ s! H* I3 Z" n拉伸强度, % 变化量 18 3 8 65 83
拉伸伸长率, % 变化量 -61 -69 -85 -89 -88
动态性能, MER 1100, 5% 静态形变, 2% 动态形变
Tan Delta @ 0°C 0.146 0.172 0.219 0.267 0.329
$ @) m2 U8 n0 @4 ?' {8 |第 49 页共 87 页
Tan Delta @ 25°C 0.122 0.141 0.186 0.245 0.293
Tan Delta @ 100°C 0.080 0.099 0.129 0.167 0.209
Thermax N990在EPDM中的导电性
Thermax N990 具有大粒径和粒子低聚集度性质。这些独特的性质导致N990 炭黑具有最低的导电性。因此
N990 用于需要体积电阻率高的制品，如散热器软管、门窗密封条和油封。表3 显示4 中炭黑的干燥电导率。
& E- A, V- H  Y* g4 a- H* {表 3: 炭黑电阻 (ohms), 已修正, 3个样品平均值
& q0 O6 T( Z: A  i- w( U* _Grams N990 N762 N650 N550
10,000 1.1393 .2881 .5371 .3987
15,000 .8170 .2197 .4010 .2848
20,000 .6347 .1692 .3230 .2248
25,000 .5257 .1367 .2550 .1962
9 k; ^3 [1 K4 x30,000 .4541 .1106 .2197 .1683
! H9 g" L% c! G4 x5 J相比于其他炭黑，N990 炭黑表现出更高的干燥电阻率。这是由于其粒子的低聚集度防止电子在粒子之间传
. q3 i! w. G- @2 [/ ^, Q导。N650 和N550 的电阻率明显低于N990 这是因为这些炭黑的高结构导致粒子聚集成链状结构。而N762
的电导率最低尽管它的粒子聚集度低于N650 和N550，这是不正常的现象。
应该说明这里炭黑的干燥而不是体积电阻率。因此结果炭黑电阻率的层级说明炭黑填充弹性体后的性能。
需要注意橡胶胶料中炭黑的性能取决于胶料胶种和硫化性能，分散度，油含量和其他因素对最终电导率的
影响。
7 }* [/ b$ \4 `1 XEPDM胶料体积电阻率评测
% W4 W% b" G( w9 F+ {' G; o测试含有N990、N762、N650 和N550 的EPDM 胶料。Royalene 525 被选为实验胶种，该橡胶通常应用于汽
车挤出制品。配方为EPDM 测试标准配方，具体如下：
EPDM 测试配方
$ m' D# G3 p  }1 W% QRoyalene 525 100.00
Zinc Oxide 5.00
* l- X- ]0 k9 \+ k5 G: k" fStearic Acid 1.00
0 J# C1 g/ C% m2 [" w8 N: LASTM Type 103 oil 50.00
8 @& P/ v+ o* E0 U' w: rCarbon Black 50.00 (
Accelerator MBT 0.50
Accelerator TMTD 1.00
9 N$ P, X" U0 I# M1 {# ~Sulphur 1.50
% t! Z* l; z7 h8 M" v# q  n5 TTotal 209.00
- q# [% u; P, @( @+ y$ M对于N990 炭黑，填充量被设定为75phr，而其他三种炭黑则被设定为50phr。这是因为N990 的高填充性
和非补强性。这是对比N990 与小粒径炭黑的性质通常的测试。（ASTM3192 推荐用75phrN990 和50phr 其
他炭黑对天然胶进行测试）
第 50 页共 87 页
胶料性能
, V9 ^; P" b6 q, \- h混有不同种类炭黑的性能见表4。含有N990 炭黑和N762 炭黑的两组胶料具有低粘度，低强度和拉伸强度。
# x" w; |1 l( M* DN650 和N550 则具有高粘度，硬度和拉伸强度。
表 4: 胶料性质
N990 – 75 phr N762 N650 N550
1 R: j' ^( G- a. [& G' z门尼粘度
( K" ~8 P6 h) t' P9 }. n9 H% F0 s0 `8 \9 P# h初始值 32.0 26.0 35.8 37.5
粘度 @ 4 minutes 19.3 15.3 21.1 16.9
硫化时间, t90, minutes 14.13 11.67 10.96 11.79
5 ]/ O" O. H: y, {9 r3 a门尼焦烧时间, t5, minutes 29.64 28.46 25.80 25.47
7 j! Z% H5 R" O' h硬度 46 48 54 54
拉伸强度, MPa 3.9 3.65 8.2 5.86
100% 定伸模量, MPa 1.0 1.37 2.0 2.06
5 ]  I% ?' J4 a6 K" I! O7 Q" ~( I$ s扯断伸长率 (%) 429 230 346 260
6 o( z. o% \/ s2 r/ B; Y" x胶料体积电阻测试
% E( V+ a% D4 ?ASTM D991 是测量橡胶性质的标准方法。体积电导率和抗静电产品。但是混有N990 的胶料由于N990 炭黑
电阻不能采取这种方法。体积电导因此采用ASTM D257 直流电阻或绝缘材料导电性的测量方法。含有炉法
炭黑的胶料虽然可以被ASTM D991 方法测量电阻，但也采用D257 方法测量。
表 5: 胶料电阻
. s2 Q- n* b; s, N4 X  RCompound ID 电压, VDC Current, Amperes 电阻, ohm.cm
3 i9 y* ^: l8 G% n, v) i: A# P7 EN990 – 75 phr 501.1 3.27 x 10 n，n=-11 4.05 x 10 n，n=15
" \! k$ B8 O$ u5 q; b3 x& _  L: E1 _N762 500.1 1.83 x 10 n，n=-4 7.14 x 10 n，n=8
" k3 o  O  i5 z  T/ ?; {- J& UN650 500.0 2.31 x 10 n，n=-3 5.62 x 10 n，n=7
# I% `- B& B( {N550 7.55* 1.99 x 10 n，n=-3 9.75 x 10 n，n=5
*由于N550 的电阻低，最佳电压从ASTM D257 中规定的500VDC 降低到7.55VDC。
如表5 所示，含有75phr 的胶料具有最高的体积电阻率。含有N550 的胶料由于炭黑粒径小结构高而具有
最低的体积电阻率。参考混有N990 和N650 的胶料的数值，含有N762 胶料的数值也是正常的。结果说明
/ |  O# Y! q; u, m1 F; w6 o( E! O大量填充的大粒径低结构的炭黑可以节约成本和补强同时保证电阻率。在通常应用中，N990 常常与补强
0 `  Q$ V  v2 Q8 [  q/ t6 T炭黑混合使用从而使制品同时获得综合优化的补强和电阻性能。
, O0 j6 u! n9 ?高填充EPDM密封条胶料
) G% P8 n% t: R热裂解法炭黑不能明显补强EPDM，因此可以被大量填充从而达到降低成本和提高耐老化性的作用。下表是
大量填充N990 的EPDM 密封条的举例：
Vistalon 3708 100.00
" C! ?& m& h) ~3 b! ?+ v% n第 51 页共 87 页
! J0 L$ }8 V) A  x+ S" y% v" ^7 ]Thermax. N990 100.00
N550 FEF Carbon Black 100.00
N774 SRF Carbon Black 30.00
Flexon 580 Oil 115.00
Paraffin Wax 3.00
Zinc Oxide 5.00
Stearic Acid 1.00
8 W& C6 H3 w, x5 A( N9 ?, E4 ASulphur 1.50
MBT 1.50
TMTD 4.00
总计 461.00
& R7 y* r/ I0 \$ T* d# |比重 1.23
门尼粘度, ML 1 + 8 @ 100°C 32
! K) ?, r( ?0 V* l/ t! U" O门尼焦烧时间, t3 @ 132°C 13
/ o3 S8 i6 \# O硫化性质, 30 minutes @ 160°C
硬度, Shore A 72
100%定伸模量, MPa 4.5
拉伸强度, MPa 10.3
# X8 h, |' k* L5 \' h( f' J极限拉伸伸长率 (%) 330
3 ~# Z. P7 t4 @( L2 x* m永久压缩变形率, Method B, 22 hours @ 66°C, 硫化35 minutes
, [# w; W. r7 K$ Y(%) 22
1.18、使用THERMAX N990炭黑改善丁腈橡胶的耐燃料和油老化性能
) E6 Q: w8 j! v: F$ y1 u! d. `THERMAX N990 中粒子热裂解炭黑是通过热裂解天然气的方法制得的。热裂解工艺使得炭黑具有独特的粒径
大、结构低的特点。THERMAX N990 被广泛应用是由于它能使产品耐热、耐油、耐化学腐蚀，同时还有良好
的动态性能。大粒径和低结构使得它具有很高的填充性。低压缩变形率、高回弹性和低滞后等特点使得能
" c) |2 R/ [: n7 d1 {& u( n$ a够橡胶弹性体保持其固有的复合性能。作为一种非补强性炭黑，在橡胶制品的应用中经常与炉法炭黑和/
或矿物填料并用以达到降低成本和获得特定物理性能的效果。
& E8 @: i' c% sTHERMAX N990 可用于所有聚合物，常用于丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶、氟橡
: z# J" ^; d9 {. E$ W% r胶的产品中。在这些聚合物当中，THERMAX N990 具有很高的填充性，同时保证了产品的低粘度，从而有可
- d. P8 H' ^. b& B/ c能改善老化性能和降低胶料成本。
大量填充使用炭黑的，有助于改善产品的耐热性、耐油性和耐其它苛性液体性，在橡胶工业中已为人所知。
一般来说，炭黑的填充度越高，胶料的耐热、耐油和燃料的性能越好（同时也基本不会损失拉伸强度和其
3 J* o9 x7 g& C+ |它关键性能）。填料的填充量的提高也有助于降低胶料成本。所以炭黑填料的填充度很重要，并且取决于
具体牌号及其性能，即粒径和结构。
7 ~: A7 P! D8 b  e6 Y% j丁腈橡胶是高分子量的无定形1,3 丁二烯和丙烯晴无规则共聚物，丙烯腈的含量可能会有所不同，由15%
5 P$ w/ F/ {  k; g2 K到50%不等。随着丙烯腈含量的增加，硬度、拉伸强度、耐燃料和油性能以及气密性能都随之提高。但是
由于丙烯腈含量的增多，材料的性质变得更脆（更高的玻璃化温度）。这将导致压缩永久变形性能变差，
9 q) K( \& g5 p硬度更高和模量更高。与此同时，丙烯腈含量高的丁腈橡胶牌号通常比低/中丙烯腈含量的牌号贵20-50%。
由于其独特的性能，THERMAX N990 被广泛应用于丁腈橡胶产品中有以下几个原因，包括降低成本、低压缩
, q9 a; i1 S" ^% }形变性能和改善耐油和燃料性能（减低体积溶涨）。它也被用于增强标准丙烯腈含量的丁腈橡胶的耐老化
- g" L/ j8 C0 a5 T第 52 页共 87 页
6 d/ r* }& B( u) V: X3 ?性能使之等同于高丙烯腈含量的丁腈橡胶，以及改善高丙烯腈含量的丁腈橡胶的动态性能使之具有和低丙
6 O0 u) ]& F7 L. _6 y. m烯腈含量的丁腈橡胶相同的动态性能。
THERMAX N990 与丁腈橡胶的结合，使得产品具有优异的耐油和耐化学性以及优异的高温性能。填充N990
& Z5 u1 f+ M; \的丁腈橡胶主要用于：
5 E: C9 k( O+ b8 \2 e, ~" U& F4 f·密封件，油封，O 型圈，封装材料
/ L3 F" t' J. T/ Q4 P·胶管，软管，胶带
4 z1 C+ }, B; I$ ~5 a·胶辊覆层胶，罐内衬
本报告中，将使用了N990 的标准丙烯腈含量的丁腈橡胶和使用了N650 炉法炭黑的高丙烯腈含量的丁腈橡
胶输油管进行了比较。
2 g7 x" N8 Z7 r& ^8 V3 H# y$ |第一部分：丁腈橡胶油管的研究
低渗透丁腈橡胶油管的配方是从拜耳公司获得。这个配方需要Krynac4560（丙烯腈含量45%）和80 份的
N650 炉法炭黑。Krynac3370 是拜耳公司的标准丙烯腈含量的丁腈橡胶。THERMAX N990 炭黑对krynac3370
进行了高低两种填充度的评估。实验结果如表一所示。炭黑填充量如表2 所示。炭黑的填充量是按照产品
' N" l3 d" G  C3 X* a* r硬度相同的情况下计算的。
表1 丁腈橡胶油管配方
& v/ Q, @/ V8 Y# e成分 份数 供应商
" Y! _! ]1 W' H8 NKrynac 4560 or 3370 100.0 加拿大拜耳
Hi-Sil 233 20 PPG
9 L& ?: v1 n% i) u8 R0 NMerrol 4221 18.0 Harwick Standard
% [1 ]: v  {. s" vPlasticizer SCB 12.0 Harwick Standard
5 p) s2 y; U! r4 m" l' \; Q* lZinc Oxide 5.0 Zo Chem
% D1 n& t6 Z1 O7 J8 pCoumin 100 5.0 St. Lawrence Resins
Wingstay 29 2.5 固特异化学
TMQ 1.5 Uniroyal/Compton
Sunproof Canadian Wax 2.0 Uniroyal/Compton
Sulphur H15 0.5 L.V. Lomas
, \% I" R) _' s: g% ]( t* I5 oTMTD 1.0 Uniroyal/Compton
' X* T8 [! X& d; R3 iMBS 1.5 Uniroyal/Compton
DTDM 1.5 Uniroyal/Compton
3 i& @1 t: \; `; ?% g6 ?8 L* V炭黑 As Shown Cancarb/Cabot
/ D) ?2 K; d5 D, `& ~( z8 K; P% V表2：丁腈橡胶和炭黑填充测试配方
! `2 n3 n; l$ X  R+ K( P' n胶料 高丙烯腈#1 标准丙烯腈 #2 标准丙烯腈 #3
Krynac 4560 100.0 - -
1 a1 A' E. o/ h% qKrynac 3370 - 100.0 100.0
% V& A  y3 @7 k+ u" M2 qThermax. N990 - 75 150
, L$ L4 A3 ~7 BN650 80.0 60 35
第 53 页共 87 页
4 a3 H; r0 ]4 T( \1 {结果在以下的表格中会有所介绍，包括有关评论：
6 r( K+ i8 I* V# D表3：胶料数据
) s  v" s$ I. }; n( q3 N8 u高丙烯腈含量#1 标准丙烯腈含量#2 标准丙烯腈含量#3
门尼粘度, ML 1 + 4 @ 100°C 20.5 48.1 50.2
门尼焦烧, t5 @ 121°C 26.7 26.5 25.8
流变测定 @ 160°C
, d7 \- n) r4 Q3 S8 ^( ~/ A8 w最小扭矩, lbs. – in. 2.6 7.91 7.68
最大扭矩, lbs. – in. 61.81 91.19 97.07
t2, minutes 2.4 2.5 2.6
$ K4 i. `" G; _; ?7 {. t; It90, minutes 6.1 6.4 7.3
这两种不同类型的丁腈橡胶主要是胶料门尼粘度不同，是由于Krynac4560 和Krynac3370 本身的粘度就不
同的原因。但是在t5 条件下，焦烧时间大致相等。流变性能显示有一个很大的扭矩读数差异，尽管炭黑
的填充量不同，但是在标准丙烯腈含量的丁腈橡胶中不同点是非常不明显的。数据很明显地证明了THERMAX
N990 的惰性和非补强性，以及在不影响加工性能的情况下提高填充性的潜力。
$ R* Z; J0 g9 F: r8 S+ G表4：抗老化性，硫化15分钟，166°C
高丙烯腈含量#1 标准丙烯腈含量#2 标准丙烯腈含量#3
硬度 71 71 74
100% 定伸应力, MPa 4.69 4.93 5.93
200% 定伸应力, MPa 10.82 11.13 10.58
拉伸力, MPa 12.27 12.24 10.72
% W; U6 M6 _7 M, i# X) u" y1 @扯断伸长率(%) 260 230 205
. m( y3 |. K0 a; f  K. E* t( O压缩型变, 70 小时 @ 125°C
* x; ?  ^1 a' o压缩形变率(%) 27.8 21.8 23.9
基本上硬度是相等的，高填充的标准丙烯腈含量的丁腈橡胶的硬度要稍高一些，这再次证明了与其他炭黑
, `7 B5 T6 ?* b: q" C+ L相比，THERMAXN990 具有更好的填充性能。拉伸强度随着炭黑的增加而有所降低，这是由于胶料的饱和度
造成的。高丙烯腈含量的胶料的高压缩性变率是显而易见的。在150/30 的填充条件下压缩变形率几乎是
0 e7 ?0 ~3 r* E# P没有变化的，为了节约成本提高填充量而使得拉伸强度略有损失是可以接受的。在对比了1 号样品与2 号
3 号样品之后，综合来看，2 号3 号样品（标准丙烯腈含量的丁腈橡胶）具有更好的物理性能，主要体现
7 z' A- c9 @9 D, I# T- p! u9 A在拉伸强度和低压缩形变的方面，计算的标准是硬度相等的前提下。
2 l% |7 ?0 l' P) }表5：老化试验，70小时 125°c条件下
Compound ID 高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
Krynac 4560 100.0 - -
Krynac 3370 - 100.0 100.0
Thermax. N990 - 75 150
0 f. N6 g9 u1 r6 MN650 80.0 60 35
2 l3 [  y; x- h4 x, M第 54 页共 87 页
硬度 91 88 90
变化点 +20 +17 +16
3 b4 }- |6 s0 B* _4 Z100% 定伸应力, MPa 11.07 10.93 10.3
% 变率 +136.0 +121.7 +73.6
2 e1 Y* |" U, H9 F" C* R0 K  Q拉伸强度, MPa 14.24 12.86 11.31
%变率 +16.0 +5.1 +5.5
  z% S2 M7 U3 J! }# C! E扯断伸长率 (%) 155 135 125
1 W' ^) {1 e3 J% 变率 -40.4 -41.3 -39.0
4 K- x& t! H! K( s. d在老化试验当中，在标准丙烯腈含量的丁腈橡胶中N990 与N650 并用的情况，从原始基础上的百分比变化
" [' t5 R9 V1 ~" f3 b9 H# [来衡量，样品体现了极好的耐老化性能。
8 [8 T2 T7 M2 P& {6 S4 G5 D表6：油老化测试，70小时 125°C条件 ASTM D471标准
9 @) C; j( W( O, |& {* z) d4 h, A( Z高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
硬度 79 71 75
  R; i7 F& O2 ~. I2 j变化点 +7 0 +1
2 ^: D" m1 m" p9 u: D100%定伸应力, MPa 7.17 5.65 6.83
. y' Q  x2 z4 M2 b% 变率 +52.9 +14.7 +15.1
拉伸强度, MPa 13.34 12.31 10.82
7 s) r5 k3 _0 B/ j! ?% 变数 +8.8 +0.6 +1.0
扯断伸长率 (%) 190 195 175
% 变数 -26.9 -15.2 -14.6
; g; I6 ~/ y4 |5 h8 b5 _. z: [6 u体积溶胀(%) -5.4 -1.6 -2.1
标准丙烯腈含量的丁腈橡胶胶料体现出了更好的耐油老化性。高丙烯腈含量的丁腈橡胶胶料的硬度显然有
大幅度变高。而标准丙烯腈含量的丁腈橡胶的定伸应力和拉伸强度却有很小的变动。另外，两种标准丙烯
. r. r5 V: |% T( t1 g  G! x腈含量的丁腈橡胶胶料由于大量填充了炭黑使得体积膨胀率变化不大。非常值得注意的一点是耐油老化性
/ Q! ?' D" s' V$ S: O并不是由丙烯腈的含量高低而决定的。
) L( M7 k3 B0 u8 L表7：耐燃料性，48小时@RT ASTM D 471标准
' j9 v; O3 p0 w8 v高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
+ \2 Z! u5 C, M8 c硬度 55 59 62
变化点 -16 -12 -12
100% 定伸应力, MPa 3.41 4.52 4.55
1 W/ @0 i7 ^; M  i* g  b% 变率 -27.2 -8.4 -23.3
拉伸强度, MPa 8.55 8.41 8.45
% 变率 -30.3 -31.3 -21.2
/ p. X" G+ H$ i& t" B  J) }扯断伸长率 (%) 185 165 175
%变率 -28.8 -28.3 -14.6
体积膨胀(%) +23.5 +25.8 +22.4
; ]3 z* S9 P# T( ~2 N第 55 页共 87 页
) u: J; s2 x/ U2 A( M对于耐燃料老化测试，整体来看填充了大量的THERMAX N990 的标准丙烯腈含量的丁腈橡胶产品具有非常
  ?& Z/ J9 n! q# N4 g好的抗老化性。与高丙烯腈含量的丁腈橡胶样品比较，硬度几乎没有变化，定伸应力也几乎没有变化，体
: d. U( t7 _! g2 N7 |积膨胀率也大致相等，最大程度的填充了炭黑的样品体积膨胀率才有很小的变化。而更值得注意的是，大
量填充了THERMAX N990 的样品则体现出了更好的老化后的扯断伸长率和拉伸强度。
$ B# t/ Z; `9 J. M表8：燃油老化试验/甲醇（85/15）,48小时 RT，ASTM D 471标准
7 \, @9 Y& R" X' e6 D高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
/ i& f1 g* J+ l0 H' u3 j硬度 53 56 62
, Q8 O7 Q! B% f变数 -18 -15 -12
9 V8 o, A7 L( `  u100% 定伸应力, MPa 3.41 3.93 4.55
% 变率 -27.2 -20.2 -23.3
) K* b2 c% d% G拉伸强度, MPa 8.83 6.48 7.62
% 变数 -28.1 -46.9 -28.9
8 n3 y' N1 l7 Y+ \) w# {9 p扯断伸长率 (%) 195 140 152
3 f$ y  H9 `7 f8 r5 L% 变数 -25.0 -39.1 -25.9
7 b8 X+ R; `/ ^体积膨胀率 (%) +33.5 +39.9 +33.1
7 [/ |4 G9 \% ?5 F& Q8 }: @6 U5 F这次测试的数据很明显的反应了问题。尽管结果有些变化，但是综合来看，大量填充了N990 的样品具有
8 ~0 @! E  q) k) d% E+ w' _) h1 b最好的性能，具体体现在硬度和体积膨胀率上。大量填充N990 的样品和高丙烯腈含量的样品都体现出了
" E8 p) D; v# S; _0 Y比2 号样品号的抗老化性能。
. x$ l! b  c- e' K/ Z总结
结果表明， N990 炭黑和N650 并用，大量填充在标准丙烯腈含量的丁腈橡胶样品，可与高丙烯腈含量的丁
: T) _. m( n1 o$ B- V* q0 u腈橡胶匹敌，在技术上具有很大优势。填充N990 加强了3370 丁腈橡胶的抗老化性。
第2部分：ASTM标准胶料
为了给上述的结果提供支持和验证，增加了更多的样品按照ASTM D 3848 标准《丁腈橡胶与炭黑混合的评
测》准备。这是一个没有其他填料和增塑剂、相对简单的配方，为了能更好的独立显现聚合物和炭黑一起
混合的影响。
该配方中使用的ASTM D 3848 标准样品如表9 所示。炭黑的填充量按相同硬度设计，以显示与N650 并用
& _4 U4 ~6 Y/ a时使用高和低填充量的THERMAX N990 的效果。
$ c4 y$ C1 `3 r% i7 d表9：测试配方
高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
. V0 [. P) k+ ~Krynac 3370 - 100.0 100.0
* O% C1 }9 f! Z8 f/ yKrynac 4560 100.0 - -
N650 40.0 25.0 12.5
/ q8 s; G. `4 S7 X+ K' O/ SThermax. N990 - 57.0 86.0
/ a1 ]5 ?6 A6 t9 ?* C氧化锌 3.0 3.0 3.0
1 w' B+ m' w  U) C6 E硫磺 1.5 1.5 1.5
8 t( B5 P3 Z9 @6 W5 S第 56 页共 87 页
硬脂酸 1.0 1.0 1.0
促进剂TBBS 0.7 0.7 0.7
; Q; s1 r; R0 c; N  s总量 146.2 188.2 204.7
, Q+ m! C% {( R8 I- f+ K( R表10：流变仪数据，ASTM D 2084 160°C 1°arc, 1.7Hz
高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
最大值, MH, dN.m 30.1 50.4 52.1
  R0 J  X$ K  |( q8 C  t+ b) A最小值, ML, dN.m 6.2 14.1 14.3
焦烧时间, Ts1, 分钟 2.6 1.8 1.9
硫化时间, t50, 分钟 4.9 2.8 2.9
: l. x" w# B6 C* H硫花时间, t90, 分钟 18.8 13.9 13.5
表11：门尼粘度，ASTM D1646, ML 1+4在100°C条件下
+ n5 q, ]% f: v高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
- z, m1 }) M' l/ ~- t# H  R初始扭矩, MU 80.8 95.2 93.3
8 W5 W0 |. M, j9 r粘度 49.6 65.8 67.0
6 M- u- G* E) ^6 u% n0 ?! z( B从软管的胶料可以看出，流变仪的扭矩，焦烧时间，硫化时间，还有门尼粘度都是有些不同的。值得注意
0 E# F/ V/ a* p3 Q0 M- M+ J3 G的是尽管在标准丙烯腈含量的丁腈橡胶3 号样品中大量填充了炭黑，2 号样品和3 号样品只有很少的差别。
; o/ w# i0 O  r+ o( p这主要是由于THERMAX N990 具有低表面积而且是惰性添加剂的原因。
* m7 d) t+ \" ]' ?) v胶料在145°C 硫化50 分钟。
表12：原始物理性能，ASTM D2240标准
高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
硬度 75 76 76
拉伸强度, MPa 23.9 20.4 17.0
( h. p3 R( x: e6 X% ^( z5 X100% 定伸应力, MPa 3.3 4.5 4.3
300% 定伸应力, MPa 13.9 18.0 15.9
扯断伸长率 (%) 540 400 390
1 _7 W; D3 D1 I+ y! A在三种样品设定的目标硬度是75。在这里有一些不明的原因导致结果有些差异。比如像2 号样品里300%
定伸应力的时候。很明显，这是丁腈橡胶在填充物达到饱和状态下的时候的结果，如拉伸强度的损失就是
证明。
表13：热老化，ASTM D573标准 70小时 120°c 气压罐条件下
1 D  _+ v, @$ C2 N高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
第 57 页共 87 页
硬度 82 89 89
+ f) i  Y, t- s$ _+ Z变数 +7 +13 +13
4 q" [" q1 N$ r  B& s3 C9 E拉伸强度, MPa 15.8 3.3 3.3
: X+ B( |8 C- _% B6 t! {/ Y8 [" N: Z7 G%变数 -33.9 -83.8 -80.6
扯断伸长率 (%) 150 30 30
  p. K( f) K5 U, A( z8 K% 变数 -72.3 -93.8 -93.0
含丙烯腈更高的胶料具有更好的抗热老化性，炭黑的高填充并不能使得其结果有何不同。由于热老化造成
的拉伸强度的大幅变化，说明需要使用更高性能的聚合物比如ACM 或ECO 来获得在高热方面应用的效果。
0 y% ?: P  [& _  E' x# F表14：压缩形变实验，ASTM D 395 老化试验70小时 @125°C 25%的偏转率。30分钟一周期
  F7 t2 s1 O6 x: P9 N- O$ n$ t/ d高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
5 s0 E! e) X$ Q; L& q3 j4 v- f压缩变形 (%) 87.3 74.2 75.0
高丙烯腈含量的丁腈橡胶产品的压缩形变性能较差，炭黑的大量填充并会导致压缩性变性能变差，这是由
5 {4 g. i2 E/ m于THERMAX N990 是属于非补强性的。
$ c6 G, L! l5 ?: X, u; j液体浸泡性能测试 ASTM D471
7 u/ O* J, b/ j1 I高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
8 N" H' e/ v( ^+ M; E4 {8 ~6 gKrynac 3370 - 100.0 100.0
9 {0 P: J  E% W  t# }Krynac 4560 100.0 - -
6 A6 G( A4 ~9 [  l4 e" B7 P& bN650 40.0 25.0 12.5
Thermax. N990 - 57.0 86.0
. c. e) W' W& }' S5 I3 |) N. H表15：70小时@ 125°C 在 IRM 903油中
高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
硬度 70 65 65
变数 -5 -11 -11
: B* k" l4 K9 K& o  ?* L# l& N拉伸强度, MPa 23.7 20.5 17.7
% 变率 -0.8 +0.5 +4.1
扯断伸长率能(%) 370 310 290
% 变数 -32.2 -22.4 -25.5
体积膨胀 (%) +5.7 +15.9 +15.0
在上述的结果中表明了高丙烯腈含量的丁腈橡胶的优势。2 号样品的结果在某些地方和和压缩变形实验的
7 k& C7 o2 i" V+ Q  D结果相同。
# H6 c1 ~( x$ C+ n  g- l: B! k/ W表16: 48小时 @23°C ASTM 燃油C
: Q! |: a! }1 S1 K5 N$ f" K高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
第 58 页共 87 页
! ~+ M6 M8 s% e: x/ A硬度 51 52 52
8 M( j  M* o  @, N/ e- w变数 -24 -24 -24
7 V& e$ t2 D9 L% U. E* x拉伸应力, MPa 12.2 10.0 10.2
5 m4 W7 P4 T3 ^* Y, f%变率 -49.0 -51.0 -40.0
: v4 u9 t. Y# j扯断伸长率(%) 300 180 210
0 {! _6 u8 i/ d% 变率 -43.9 -54.4 -45.5
" m1 A; u* ]/ C( G# f' X体积膨胀率 (%) +40.0 +56.1 +53.9
1 f) P+ @! }- S/ ~; P7 f表17: 48小时@23°C 85%ASTM 燃油C 15%甲醇
高丙烯腈含量 #1 标准丙烯腈含量 #2 标准丙烯腈含量#3
- F4 y# z$ Q: e. r7 T硬度 40 49 49
  F. |; u" W9 R" s6 x' ~变数 -35 -27 -27
拉伸强度, MPa 6.4 8.3 8.0
7 c! @. |+ j- j; ?$ ~% M' _% 变数 -73.2 -59.4 -52.9
扯断伸长率(%) 160 140 140
. \9 d% {; z( r4 d! w! n9 }: d% 变数 -69.7 -63.9 -62.6
体积变化率(%) +80.2 +89.9 +85.9
表16 17 表明了高丙烯腈含量的丁腈橡胶应用提供比较好的燃料腐蚀防护，在某些情况通过填充更多的炭
黑可以提供更好的耐燃料性能。这一点尤其体现在对硬度的控制中。ASTM 的配方能够更好地独立显示丙烯
% ~: w$ ^1 k7 s# Q3 R腈含量和炭黑种类、填充度的影响。较高的炭黑填充度在某些应用中可以提供比高丙烯腈含量更好的耐燃
* A" K( w5 b$ z, Y料性。
+ v$ }0 ]0 c! ~: c: v1.19、THERMAX N990在氟橡胶方面的应用
& R8 D) X" l9 ^THERMAX N990 中粒子热裂解炭黑是通过热裂解天然气的方法制得的。热裂解工艺使得炭黑具有独特的粒径
! ^( ]6 I! f* ]大、结构低的特点。THERMAX N990 被广泛应用是由于它能使产品耐热、耐油、耐化学腐蚀性以及良好的动
态性能。大粒径和低结构使得它具有很高的填充性。低压缩变形率、高回弹性和低滞后等特点使得胶料能
够保持橡胶固有的弹性体性能。作为一种非补强性炭黑，在胶料中使用THERMAX 热裂解法炭黑经常用来达
, y4 H. z8 V6 i: J% Y- `" P- P到降低成本和获得特定物理性能的效果。
THERMAX N990 可用于所有聚合物，常用于丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、三元乙丙橡胶和氟橡
' B( G2 G( ]* B$ y" f% s$ M胶的产品中。在这些聚合物当中，THERMAX N990 具有很高的填充性，同时获得了产品的低粘度和诸如压缩
4 {. l6 R0 H) i; D* P% u+ J变形低的物理性能，从而可以降低胶料成本。
& J$ z; ~- O, S* l: r: W中粒子热裂解炭黑是在氟橡胶（FKM）中最广泛的填料。在氟橡胶胶料中使用N990 显示出比使用其它任何
+ V# Y. a' d! {+ }* o5 p品种炭黑更好的加工和产品性能的综合平衡。这些良好的性能在产品应用在不同填充量、不同硬度的需求
中也比其他的炭黑稳定。THERMAX N990 在氟橡胶的应用中，特别是在高填充的条件下，是一种经济高效的
填料。
! Q* x! g+ A' g! l; u" w本技术手册提供了关于CANCARB 的THERMAX N990 的两个填充样本，30 份填充，和60 份填充，用于高档的
氟橡胶混炼胶的基本数据。氟橡胶的配方如表1 所示：
表1：氟橡胶测试
4 a( J9 \, E6 `/ g& c% C第 59 页共 87 页
THERMAX N990 30份 THERMAXN990 60份
3 B' m+ ~& t5 aDyneon FE-5642 100.00 100.00
Maglite DE 3.00 3.00
Calcium Hydroxide HP 6.00 6.00
% i1 [+ {) j* _6 `9 BCarnauba Wax 1.00 1.00
总份数 140.00 170.00
7 R2 R" M& J2 \$ k9 @基本弹性体FE-5642 是 3M-Dyneon 的产品， 称为“A”级或者66%含氟类的氟橡胶，使用二苯酚硫化体系。
, B+ x5 J1 d+ K4 ^) F该橡胶通常用于模压制品以及橡胶与金属粘结的应用。
两种样品胶料在冷却的Farrel BR 密炼机中混炼，13”实验室用开炼机压片并采用风冷式冷却。这种顺序
颠倒的混炼过程应用于这两个胶料，并反复这个过程24 小时以使材料完全扩散，每种胶料都是双通混炼。
加工性能测试包括在121°C 的门尼粘度，150°C 的硫变性能（ODR），204°C 的硫变性能（MDR）。物理
% E+ u) A0 m$ _; ~7 S性能测试使用3x6 规格的平板硫化机硫化的胶片，硫化10 分钟@177°C, 和在相同条件下进行的胶片并且
* Q6 c6 u- e# h# {/ z% c/ x在烘箱后硫化16 小时@232°C。加工性能数据表示如表2
# N& r$ f6 C  y) Y7 O% n7 W6 f$ |表2：胶料数据
4 q: u- b1 V3 ?9 @1 b3 B& T! [N990
30 份
& |. B8 k8 G7 U7 r' _9 C5 dN990
. [) M/ z6 f8 Y/ u60 份
9 e& e1 U/ f% ^4 a) P门尼粘度 ML @ 121°C (1 + 10)
, P6 o* P/ G# r' T+ {4 D$ tMI, pts 124 154
10 分钟 74 110
流变测量, ODR @ 177°C
. R1 \$ W  f. R" |1 l  kMH, pts 100 116
( W& T! Q" ]- w2 kMH-ML, pts 85 95
  x. `3 |/ t4 w3 fMI, pts 15 18
ML, pts 15 21
Tc50, 分钟 5.4 6.1
( C' K" m" {! H) s2 C6 GTc90, 分钟 7.4 9.3
Ts2, 分钟 2.8 2.6
% ~7 r6 F3 K. V+ j) I, ACRI 21.5 14.9
MDR @ 204°C
MH, pts 16.0 19.6
8 {2 c4 t) X8 l8 Q: ~MH-ML, pts 13.6 15.6
MI, pts 6.2 8.1
5 r8 K) I9 N' J: s' U+ |ML, pts 2.5 4.1
' Y3 P& O- L* O' k9 dTc50, 分钟 1.3 1.6
5 x+ U! b. D! Q0 O. u1 T8 JTc90, 分钟 2.0 2.9
Ts2, 分钟 1.0 0.9
CRI 96.2 49.5
5 A( v; ?  {) d物理性能
( v, D5 S1 N# `( N% R! H9 I第 60 页共 87 页
8 U0 `( A) ]. k- A4 L: [. T+ e2 mN990
$ z6 A, N9 H2 r% p30 份
N990
" d- S# z4 t+ w7 N- c6 {60 份
* h* l9 ]" H7 m5 T& K/ i硫化10 分钟 177°C 无过硫化
* F2 i2 j4 J8 h3 g5 Q* F邵氏硬度 70 85
6 S* D% M% U7 h. G. [$ Z4 \. F* Q比重 1.832 1.837
. B0 k3 j2 A- k. P& w4 v定伸应力 @ 25%, MPa 1.53 3.33
定伸应力 @ 50%, MPa 2.17 4.74
定伸应力 @ 100%, MPa 3.82 7.42
0 u; V5 u1 o1 F定伸应力 @ 200%, MPa 7.90 9.70
断裂伸长率 (%) 318 279
拉伸强度, MPa 10.5 10.2
硫化10 分钟 @ 177°C, 后硫化 16 小时 @ 232°C
邵氏硬度 75 90
比重 1.85 1.853
* q" k4 w: ?+ o" `" Z2 D定伸应力 @ 25%, MPa 1.68 4.73
定伸应力 @ 50%, MPa 2.55 6.79
定伸应力 @ 100%, MPa 5.57 12.31
5 K. l% c3 L) k7 U定伸应力 @ 200%, MPa 16.41 -
2 @7 b' g# S" p- L( p- ~0 w7 R断裂伸长率 (%) 203 144
拉伸强度, MPa 16.71 17.37
- p0 O  h. E6 \; x) `* ?从流变测试结果和物理性能的数据可以明显的看出，增加30 份的填充的样品产生的性能差异很小。这是
由中粒子热裂解炭黑的非补强性、化学惰性和粒径大、结构低的特性决定的。
用于氟橡胶硫化的二苯酚硫化体系最敏感的是各种组分的PH 值。添加PH 值低的材料或者酸性添加剂会减
缓硫化速度，而较高PH 值或基本的材料将加速硫化。CANCARB 的THERMAX N990 的PH 值范围为9-11。在
% m  _1 H  Y9 e# P3 O要求酸性PH 值的用途和成型条件下，CANCARB 的N990UP（超纯型）可以达到4-6 的典型PH 值范围。
1.20、Thermax N990中粒子热裂解法炭黑在EPDM中的应用简介
Thermax 中粒子热裂解法炭黑N990 是一种通过天然气裂解法生产的，具有大粒径（低比表面积）、低结构
) y, y0 ?; V0 Z的独特的炭黑。Thermax 产品在赋予产品良好的耐油、耐热和耐化学性能同时，也赋予了产品的优异的动
态性能。Thermax 产品大粒径低结构特点可以使混炼胶产品具有低的压缩形变、高回弹性和低的滞后阻力
这些橡胶固有的特性。Thermax 可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、
HNBR、ACM 和ECO 混炼胶中。
8 E! Q- Q$ V- Z9 c+ c众所周知，大量填充物可以改善EPDM 挤出物的性能。可以使产品表面更加平整，使产品可以获得理想的
最终产品表面性能，更锋利的边缘，更好的取向稳定性并提升了产品的湿强度。
% d$ t4 R1 p- C3 I: s以下研究，是有印度橡胶制造协会受加拿大肯卡伯公司委托，说明了通过使用Thermax 炭黑部分替代炉法
炭黑在帮正橡胶加工和硫化性能的同时提高橡胶的填充量。除此以外,由于Thermax 优异的分散性能和较
* g) X: O9 c3 p/ I- H$ d低的硬粒子含量，用户可以获得一流的产品表面。
实验
第 61 页共 87 页
+ f7 o% Q: E( Z$ m9 X4 C2 R% l$ k在挤出制品中，也是EPDM 的主要应用，两种不同粒径和结构的炉法炭黑经常混合使用以平衡胶料的加工
性能和硫化性能。实验研究绍尔硬度A 分别为50、60 和70 的胶料，通过放入N550 和N774 炭黑对胶料硬
度进行控制。实验用混炼胶用2 份ThermaxN990 代替一份N774 以获得相同的硬度。
: ~' p0 w, D  }& k( h" I混炼胶配方：
Hardness 50 SH Hardness 60 SH Hardness 70 SH
2 W. E  {& [) B7 q. ZA1 A2 B1 B2 C1 C2
+ J* l% E* y+ ?$ A$ s- lEPDM Keltan 512 100 100 100 100 100 100
8 ]% N* ^' r2 gN550 60 60 80 80 120 120
! e" ]2 Y* X4 ^; C/ B8 dN774 40 - 50 - 50 -
# j( Y! e, \$ |& C2 `3 n/ p0 }Thermax.N990 - 80 - 100 - 100
) F3 Z' M# }  X. G3 hParaffinic Oil 90 90 90 90 90 90
ZnO 5 5 5 5 5 5
% ^- B$ Y4 Y7 U; o2 w* JStearic Acid 1 1 1 1 1 1
; {7 b8 R* I& Y  b- A9 z' XZDBC 2 2 2 2 2 2
TMTD 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
MBT 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
( \, O  K7 T7 p4 q0 P* N2 U' v$ mSulphur 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
硫化性能
混炼胶 A1 A2 B1 B2 C1 C2
硬度 (Shore A) 49 50 58 58 69 68
$ f; }( w8 h% F/ s: n. k300% 定伸强度(MPa) 6.2 6.5 7.8 8.3 -NA-- -NA--
! j5 P8 J8 P( k$ X% p; D1 G7 p( o3 j拉伸强度 (MPa) 8.4 8.8 9.4 8.9 8.2 8.0
断裂伸长率 (%) 405 415 370 320 205 240
1 x  `# ^! z6 {( m# E撕裂强度 (kN/m) 22.6 22.6 25.9 24.5 24.9 22.8
% \. x) {5 x/ ~压缩永久变形率 (%)
3 D$ z3 N7 [: Z# BASTM D 395 Method B
(@100°C/22hrs/25%)
1 a6 Y' j  v: |16 19 17 23 21 24
热老化性能
性能改变量在以下空气中 @ 100°c/ 168 hrs.
混炼胶 A1 A2 B1 B2 C1 C2
硬度改变量 , points +8 +9 +9 +10 +9 +10
" G, w- @  _: f! P拉伸强度 % +5.2 +4.5 +5.2 +3.3 +10.7 +4.9
/ Z9 o# B: q* s) Y/ S$ P7 Y/ F$ |断裂伸长率改变量% -39.5 -44 -47.3 -39 -31.7 -37.5
讨论
5 c( F! Z5 N  c4 s0 H第 62 页共 87 页
尽管Thermax 炭黑在硬度为50 的胶料中填充40phr 和硬度60、70 的胶料中填充50phr，对于各组胶料，
" }3 n2 |6 |( `7 z1 B, S, g门尼粘度、门尼焦烧时间和硫化时间仍保持在相近的数量上。胶料的硫化性能也没有受到炭黑填充量增加
7 r6 M' x7 }2 ~  m1 a% z1 j& F的影响。胶料压缩永久变形率随着炭黑总填充量的增加而增大。然而Thermax N990 是各种炭黑中对胶料
& |" K+ q6 T) `+ z  q压缩永久变形性能影响最小的炭黑。含有N990 的胶料的耐热老化也有所增强。
( g2 W. _/ \, n( ~5 A茂金属催化EPDM橡胶
. V" h* Y2 \; `) Z$ w) H通过溶液悬浮聚合茂金属催化的EPDM 橡胶与传统EPDM 相比具有更高的分子量。因此具有更好的机械性能，
1 z9 R! ], k2 {1 r但是企业更难进行加工。在茂金属催化EPDM 中使用Thermax N990 部分代替炉法炭黑，可以更加明显的提
升也更适合茂金属催化EPDM 橡胶的加工。
1.21、Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在减震件中的应用
! s% O7 X2 P0 X2 X3 ^与其他材料相比，橡胶具有机械形变的独特性能，具有非常高的拉伸伸长率。天然橡胶在拉伸到1000%后
仍然可以回复到原先长度。除了弹性，橡胶同时具有变为粘性液体吸收能量的性质。这两种性能结合时橡
! k  {4 ~0 p0 D, H% w7 q( c9 q胶成为一种独特的材料。其粘弹性在吸收能量的同时，在连续形变后，回复初始形状。
以发动机支架为例，橡胶的弹性使支架储存和抵消了发动机工作时发出的高频率震动产生的能量，降低车
2 I5 z5 G% L1 T- Y2 G: S舱内震动的感觉。另一方面，其具有的粘性可以降低发动机空转时产生的低频率的震动。这种震动的频率
类似于系统的自然震动，容易产生共振，会增加震动幅度。同样对于汽车其他部件的也起到减震器的作用。
填料对于橡胶的动态性能来说起到了十分重要的性能。N990 具有的大粒径、低结构的特点使胶料具有高回
5 {0 N, X7 s3 z  n4 e弹性和低滞后性，因此可以保持橡胶固有的弹性。N990 炭黑被广泛应用于天然胶和EPDM 橡胶制的汽车减
震件。
Thermax应用在EPDM和天然橡胶中对动态性能的影响
以下研究，由CANCARB LIMITED 公司委托印度THANE 的印度橡胶加工厂商研究协会进行。实验研究了绍尔
硬度A 分别为50, 60，70 的EPDM 和天然胶。对于EPDM 胶料控制组使用N550 炭黑和N774 炭黑共混，而
1 U* b/ y0 M, F% v! L9 C天然胶控制组只使用N550 炭黑。实验组使用N990 炭黑替代上述碳黑。
动态性能通过Metvavib RDS Viscoanalzer VA4000 进行测试。A 到C 栏为EPDM 动弹性能的数据，Ｄ到Ｆ
6 ^& J; m/ a( v* w- W* H栏为天然胶的动态性能数据。动态力学损耗因子是减震件的一个重要数据，动态力学损耗因子值大说明了
胶料可以有效减轻发动机的震动，实验发现混有MT N990 炭黑改善了胶料的此项数据。
/ O, a, C( j( i# V2 Y% c( dEPDM 测试胶料
( @! G; t1 E" F5 k2 wHardness 50 SH Hardness 60 SH Hardness 70 SH
. a+ H9 u* b; q* HA1 A2 B1 B2 C1 C2
+ G7 H- Z( f) n4 t( {6 J: `  VEPDM Keltan 512 100 100 100 100 100 100
N550 (FEF) 60 60 80 80 120 120
2 n% G0 U1 ~: {* R- f) J5 n6 u6 q% QN774 (SRF) 40 - 50 - 50 -
" P. I, B- R# b$ H0 XThermax. N990 (MT) - 80 - 100 - 100
' X2 t/ b. X% i( |; ?5 b& z1 aParaffinic Oil 90 90 90 90 90 90
ZnO 5 5 5 5 5 5
Stearic Acid 1 1 1 1 1 1
* x) ]! s& ]" x5 O第 63 页共 87 页
ZDBC 2 2 2 2 2 2
# g$ z5 Q: Z% @& N5 QTMTD 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
; @' w7 a/ J4 G# m9 ]! u3 R1 Z: ^MBT 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
4 z5 l: \+ O# {, b3 H- k3 A& {3 `Sulphur 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
EPDM 混炼胶性能
) j; _" T/ \0 E- Y  }* \胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2
粘度
0 a" Q! ?7 i0 x  M: |ML (1+4)@100°c (MU)
9 [  {- }3 D4 J+ I( ^+ H( T14.5 15 19 18 29 30
门尼焦烧时间
$ a2 }7 ^- b: k- ?, k& v3 j1 T7 ^t5 @125°c (min.)
  e( t  F5 M3 m+ n13.33 11 11.33 9.26 7.48 8.11
流变性能@ 160°c
ML(lbf.inch) 2.51 2.6 2.43 2.62 3.76 3.71
8 d- @2 P: o& vMH(lbf.inch) 35.32 35 37.18 38.94 47.62 41.79
TS2(minutes) 3.15 2.8 2.73 2.4 2.27 2.44
T90(minutes) 22.91 18 20.56 23.18 20.73 19.91
; Q9 c5 E( Z4 a; xEPDM动态性能
) k# U) u7 I2 X+ T50 to 100Hz, 每组间隔10 Hz , 0.1 %动态激励, 0.5% 静电 @室温
使用仪器：Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000
; R" o6 r2 @$ j5 y1 W" e测试样品厚度 2 ± 0.2 mm, 宽度 5 ± 0.2 mm,长度 30 ± 0.2 mm cured at 160°C @ t90 minutes
) {2 Q( \. H* s( ATable A: 实模量, E’ (Pa)
频率 A1 A2 B1 B2 C1 C2
50 5.85X10 n，n=6 6.68X10 n，n=6 1.56X10 n，n=7 1.34X10 n，n=7 3.25X10 n，n=7 2.91X10 n，n=7
60 5.90X10 n，n=6 6.83X10 n，n=6 1.61X10 n，n=7 1.47X10 n，n=7 3.35X10 n，n=7 3.02X10 n，n=7
70 5.83X10 n，n=6 6.94X10 n，n=6 1.65X10 n，n=7 1.44X10 n，n=7 3.42X10 n，n=7 3.10X10 n，n=7
) `3 L( o& y. j% [6 ~  C9 k80 5.91X10 n，n=6 7.01X10 n，n=6 1.67X10 n，n=7 1.43X10 n，n=7 3.42X10 n，n=7 3.11X10 n，n=7
90 5.92X10 n，n=6 7.10X10 n，n=6 1.67X10 n，n=7 1.45X10 n，n=7 3.42X10 n，n=7 3.10X10 n，n=7
) D; x2 n& h; O( A100 5.88X10 n，n=6 7.05X10 n，n=6 1.67X10 n，n=7 1.49X10 n，n=7 3.50X10 n，n=7 3.16X10 n，n=7
Table B: 虚模量, E” (Pa)
频率 A1 A2 B1 B2 C1 C2
/ _3 U) y# S% H- ~1 j4 o+ [50 1.12X10 n，n=6 1.37X10 n，n=6 2.54X10 n，n=6 2.47X10 n，n=6 5.57X10 n，n=6 5.23X10 n，n=6
% e$ M# J' B5 G60 1.15X10 n，n=6 1.38X10 n，n=6 2.56X10 n，n=6 2.57X10 n，n=6 5.57X10 n，n=6 5.29X10 n，n=6
70 1.20X10 n，n=6 1.42X10 n，n=6 2.57X10 n，n=6 2.47X10 n，n=6 5.62X10 n，n=6 5.33X10 n，n=6
80 1.20X10 n，n=6 1.47X10 n，n=6 2.60X10 n，n=6 2.53X10 n，n=6 5.70X10 n，n=6 5.50X10 n，n=6
90 1.21X10 n，n=6 1.49X10 n，n=6 2.65X10 n，n=6 2.54X10 n，n=6 5.85X10 n，n=6 5.65X10 n，n=6
100 1.23X10 n，n=6 1.50X10 n，n=6 2.61X10 n，n=6 2.51X10 n，n=6 5.62X10 n，n=6 5.55X10 n，n=6
第 64 页共 87 页
Table C: 损耗因子 E”/E’
频
率
$ O. i# w+ Q2 T- E- p7 @, d/ ?  fA1 A2 B1 B2 C1 C2
50 1.91X10 n，n=-1 2.05X10 n，n=-1 1.63X10 n，n=-1 1.84X10 n，n=-1 1.71X10 n，n=-1 1.79X10 n，n=-1
60 1.96X10 n，n=-1 2.02X10 n，n=-1 1.59X10 n，n=-1 1.75X10 n，n=-1 1.66X10 n，n=-1 1.75X10 n，n=-1
70 2.05X10 n，n=-1 2.05X10 n，n=-1 1.56X10 n，n=-1 1.72X10- n，n=1 1.64X10 n，n=-1 1.72X10 n，n=-1
80 2.04X10 n，n=-1 2.10X10 n，n=-1 1.56X10 n，n=-1 1.77X10 n，n=-1 1.67X10 n，n=-1 1.77X10 n，n=-1
90 2.04X10 n，n=-1 2.10X10 n，n=-1 1.59X10 n，n=-1 1.76X10 n，n=-1 1.71X10 n，n=-1 1.82X10 n，n=-1
' o) i4 S% C# Z* y; S2 J- k100 2.10X10 n，n=-1 2.13X10 n，n=-1 1.56X10 n，n=-1 1.69X10 n，n=-1 1.61X10 n，n=-1 1.76X10 n，n=-1
# D/ `6 J) r; |! `" P8 w/ H% R( M0 k天然胶测试胶料
Hardness 50 SH Hardness 60 SH Hardness 70 SH
A1 A2 B1 B2 C1 C2
NR ( RSS I X ) 100 100 100 100 100 100
N550 (FEF) 25 - 50 40 70 50
5 q* _/ _+ {, B% q" [* q5 qThermax. N990 (MT) - 50 - 25 - 50
Napthenic Oil 3 3 5 5 5 5
3 Z% x( z1 J6 d0 y  Y6 _/ R. aZnO 5 5 5 5 5 5
Stearic Acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Sulphur 2 2 2 2 2 2
0 M' F% r' A3 I5 v: rCBS 1 1 1 1 1 1
TMTD 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
A.O. 4020 1 1 1 1 1 1
2 y$ M) d' t/ a! ?" F& E, y0 J$ ^; RBatch weight 138.6 163.6 165.6 180.6 185.6 215.6
天然胶料动态性能
5 to 25 Hz, 每组间隔5 Hz, 0.1% 动态激励, 0.5% 静电 @ 室温
使用仪器 Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000
样品厚度2 ± 0.2 mm, 宽度 5 ± 0.2 mm, 长度 30 ± 0.2 mm 160°C 硫化 @ t90 minutes
4 D' G4 P, P+ \. f0 kTable D: 实模量, E’ (Pa)
频率 A1 A2 B1 B2 C1 C2
5 1.95X10n，n=6 2.49X10n，n=6 7.89X10n，n=6 7.28X10n，n=6 1.27X10n，n=7 1.88X10n，n=7
# Z: |' g% n/ Y7 k10 1.97X10n，n=6 2.54X10n，n=6 8.73X10n，n=6 7.68X10n，n=6 1.32X10n，n=7 1.98X10n，n=7
8 ?3 ?9 c. y4 v9 a+ ]15 1.98X10n，n=6 2.54X10n，n=6 8.24X10n，n=6 7.61X10n，n=6 1.34X10n，n=7 2.02X10n，n=7
9 o$ S9 C# p5 o4 _第 65 页共 87 页
20 2.01X10n，n=6 2.57X10n，n=6 8.36X10n，n=6 7.68X10n，n=6 1.36X10n，n=7 2.14X10n，n=7
25 2.06X10n，n=6 2.62X10n，n=6 9.21X10n，n=6 7.88X10n，n=6 1.37X10n，n=7 2.00X10n，n=7
n，n=6
' t! c$ J3 E: w) r; D8 b" ?+ nTable E: 虚模量, E” (Pa)
频率 A1 A2 B1 B2 C1 C2
5 4.43X10n，n=4 6.97X10 n，n=4 5.88X10 n，n=5 5.40X10 n，n=5 1.07X10 n，n=6 1.86X10 n，n=6
10 5.29 X10n，n=4 8.12 X10 n，n=4 6.50X10 n，n=5 6.29X10 n，n=5 1.11X10 n，n=6 1.86X10 n，n=6
15 6.11 X10 n，n=4 9.57 X10 n，n=4 6.58X10 n，n=5 6.21X10 n，n=5 1.15X10 n，n=6 1.90X10 n，n=6
20 6.29 X10 n，n=4 1.00 X10 n，n=4 6.82X10 n，n=5 6.47X10 n，n=5 1.19X10 n，n=6 2.12X10 n，n=6
$ w) ~3 f3 {, _25 3.06 X10 n，n=4 6.87 X10 n，n=4 6.60X10 n，n=5 6.13X10 n，n=5 1.21X10 n，n=6 2.24X10 n，n=6
Table F: 动态力学损耗因子 E”/E’
频
) T6 e. p& z9 c8 T率
A1 A2 B1 B2 C1 C2
6 L, I0 F9 N+ r, [+ M5 2.27X10 n，n=-2 2.79X10 n，n=-2 7.45X10 n，n=-2 7.41X10 n，n=-2 8.40X10 n，n=-2 9.90X10 n，n=-2
: ]8 D5 m! G8 P$ ?# D1 x: \10 2.69X10 n，n=-2 3.20X10 n，n=-2 7.45X10 n，n=-2 8.18X10 n，n=-2 8.41X10 n，n=-2 9.39X10 n，n=-2
( Y6 W' }/ ?7 l! [( v+ r. s15 3.08X10 n，n=-2 3.76X10 n，n=-2 7.99X10 n，n=-2 8.16X10 n，n=-2 8.58X10 n，n=-2 9.41X10 n，n=-2
% S; X  u/ K, |* d6 j20 3.13X10 n，n=-2 3.90X10 n，n=-2 8.15X10 n，n=-2 8.43X10 n，n=-2 8.75X10 n，n=-2 9.95X10 n，n=-2
& _8 E. G* H% F0 ^8 a) B" L3 t25 1.49X10 n，n=-2 2.62X10 n，n=-2 7.16X10 n，n=-2 7.79X10 n，n=-2 8.84X10 n，n=-2 11.20X10 n，n=-2
! k' [0 Z% V8 `( X! b7 D% A1.22、Thermax N990炭黑在丁腈橡胶中的应用
' P2 f! T( ~- g0 m$ iThermax 中粒子热裂解法炭黑N990 是一种通过天然气裂解法生产的，具有大粒径（低比表面积）、低结构
, H  ~7 v5 ]3 e的独特的炭黑。Thermax 产品在赋予产品良好的耐油、耐热和耐化学性能同时，也赋予了产品的优异的动
! n# i2 g2 b4 ^  O2 M. j8 s态性能。Thermax 产品大粒径、低结构特点可以使混炼胶产品具有低压缩形变、高回弹性和低滞后阻力这
些橡胶固有的特性。Thermax 可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、
# y2 ^6 g2 @5 c9 i: y7 OHNBR、ACM 和ECO 混炼胶中。
7 T  T3 }5 A6 J) O热裂解法炭黑是一种非补强炭黑，经常与炉法炭黑和（或）矿质填料混合以达到降低成本和提升混炼胶指
定性能的作用。当它们用在丁腈橡胶和聚氯乙烯的混炼胶中时，人们发现热裂解法炭黑可以改善产品的压
. [0 \8 j' F1 x* w- c) i缩永久变形的性能，从而改善产品的密封性能。
) p8 S! r' G. f7 a+ _以下研究，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb 公司委托进行的，实验展示了用N990 代替全部或
. K  p% C6 w* h2 F$ R/ i者部分快速挤出N550 炭黑对于三种不同绍尔A 硬度（60、70 和80）丁腈橡胶混炼胶的影响。
配方 (phr) Hardness 60 SH Hardness 70 SH Hardness 80 SH Hardness 70 SH(High ACN)
7 L3 p. a/ ^7 s2 w2 L  M8 ?Compound A1 A2 B1 B2 C1 C2 D
7 d8 h0 a, @/ H7 v  y! _5 A% r*NBR (JSR230SL) 100 100 100 100 100 100 --
: J7 ^# s. F9 D% H: b**NBR(JSR N 220S) -- -- -- -- -- -- 100
1 a. A5 ~: u7 |5 q; MMC sulpur 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
第 66 页共 87 页
Stearic acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
$ i7 F7 f, G& Z, T8 m3 B( fZinc Oxide 5 5 5 5 5 5 5
7 j* v. b8 x* P0 K; {N 550 45 30 65 40 90 60 60
2 s1 k4 Q* V4 g3 s. JN990 -- 35 -- 55 -- 65 --
DOP 10 10 10 10 20 20 10
7 K5 d* J. A& l4 a6 P, D, pTDQ 1 1 1 1 1 1 1
CBS 2 2 2 2 2 2 2
* t: y" k% P. nTMTD 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
' l: v* O0 q8 g" d4 I5 \  A* N胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2 D
粘度 ML(1+4) @ 100° C 31 34 38 41 49 53 58
( W5 {/ K) {1 L% R4 H- d门尼焦烧时间 t5 @ 125° C(min) 8.09 8.02 6.28 5.35 4.38 4.32 6.11
流变性能 @ 160° C
ML(lbf.inch) 4.4 4.88 5.31 5.61 7.14 6.08 6.08
2 J+ c$ p' Q( ?# y; X- T1 l7 nMH(lbf.inch) 62.96 73.7 70.39 86 78.5 81.04 79.93
- j- Z: X4 P/ x- B6 `5 TtS2(min) 2.5 2.37 2.12 1.86 1.69 1.76 1.99
$ }9 G4 r# k" L- x2 St90(min) 12.2 19.93 11.4 15.62 4.74 5.86 16.76
9 o0 g3 J7 S+ V. b对于各种硬度的混炼胶，混炼胶粘度有轻微增长同时门尼烧焦时间减少，炭黑的填充量分别增长20,30,35
* ~6 y; G$ ^5 J份。
, E! Y! I$ |. A& E' p$ ^/ w胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2 D
7 B3 @6 Z% r5 k) e1 m+ D6 F5 N硫化性能- 使用硫化仪160° C 硫化 t90 minutes
" G- x. F5 I& R" wShore A 硬度 62 61 70 71 80 79 71
100%定伸模量(Kg/cm2) 33 27 46 41 77 55 49
200%定伸模量 (Kg/cm2) 75 68 121 115 168 157 129
300%定伸模量(Kg/cm2) 140 132 186 174 212 _ 205
9 n0 w+ k7 @' B6 O2 _0 t' X拉伸强度(Kg/cm2) 191 232 227 182 220 187 233
断裂伸长率% 480 540 400 380 310 260 390
4 v4 L0 F5 `: `+ W1 b$ {撕裂强度 (Kg/cm) 43 43 49 45 45 45 57
压缩永久变形率 % ASTM Method B, 22 hrs/ 100° C / 25% 挠
4 n1 j- w& B2 |7 o. }度
33 24 38 27 29 32 33
% 胶料@ 100° C 70 hours. 空气老化后物理性能改变量
6 Z8 G( p! I& ~, Q5 Q硬度 改变量,( points) +13 +15 +13 +13 +6 +7 +11
100 % 定伸模量, 改变量 % +21 +22 +46 +49 +25 +76 +33
% }' n( U! T; A第 67 页共 87 页
% C, Z8 p9 Z% `5 v. w200 % 定伸模量 改变量 % +38 +37 +45 +46 +25 _ +39
/ U! f8 Q  ~& {" P) O; g& _$ y300 % 定伸模量 改变量 % +34 +34 _ _ _ _ +25
拉伸强度 改变量 % +8 +6 +8 +9 +4 +4 +5
断裂伸长率, 改变量 % -25 -24 -30 -31 -26 -27 -25
" t0 V/ Q% q0 l2 ~  p# ~( \" J4 ]# u%胶料@ 100° C 70 hours. ASTM oil No.3老化后物理性能改变量
8 y0 R: j; u& b+ S4 Z体积膨胀率(70 hrs / 100°C)% +4.37 +3.34 +0.91 +2.93 -1 -2.54 -1.68
硬度 改变量, points -2 -2 0 0 0 0 0
100 % 定伸模量, 改变量 % -6 -7 -2 0 +14 +48 -2
200 % 定伸模量, 改变量 % +10 +11 +13 +14 +15 _ +7
. j. G7 o" U) w* t3 Q300 % 定伸模量, 改变量 % +14 +15 +16 14 _ _ +10
拉伸强度, 改变量 % -7 -6 +9 +14 -5 -4 -6
: z$ A% e  W0 ~9 i. W. w断裂伸长率, 改变量 % -21 -22 -15 -16 -23 -19 -20
4 u# \* C( G2 d%胶料@ 40° C 70 hours. Fuel B老化后物理性能改变量
1 L4 N& t! i+ n" \' x8 A" |  D体积膨胀率(70 hrs / 40°C)% +22.90 +23.37 +19.10 +19.55 +13.95 +11.10 +14.96
硬度 改变量, points -8 -10 -14 -14 -12 -11 -15
' {. N+ G" N$ W0 `: v/ X* n9 J( T100 %定伸模量, 改变量 % -21 -20 -15 -14 -21 -16 -24
200 %定伸模量, 改变量 % -5 -1 -5 -4 -4 -6 -18
# F- ?3 P$ z6 x+ V7 Q, [300 % 定伸模量, 改变量 % -12 -13 _ _ _ _ -14
拉伸强度, 改变量 % -38 -38 -23 -18 -14 -13 -24
断裂伸长率, 改变量 % -31 -33 -30 -31 -19 -15 -25
总体上说，抗拉伸强度和抗撕裂强度受Thermax 影响很小，Thermax 加入仍能使混炼胶的这两项性能得到
一个可以接受的结果。并能使产品的压缩永久变形性能得到极大提高（除去硬度为80 的混炼胶性质提升
不高，这是因为填料相结合导致性能只有稍微增加）
高丙烯晴NBR和中等含量丙烯腈的NBR
6 e" n% S" ^" @* M) P$ F以上研究发现，与相似硬度高丙烯腈含量NBR（混炼胶D）相比，含有Thermax N990 的中等含量的丙烯腈
NBR（混炼胶B2）压缩永久变形优异。这两种混炼胶展现出相似的耐油性，含有Thermax 的混炼胶展现略
高的体积膨胀率。另外，含有Thermax 的混炼胶更低成本由于中等含量丙烯腈的NBR 具有更低的价格。
Thermax的优势
# Q3 W7 l6 n+ n/ e/ p通过使用ThermaxN990 部分替代炉法炭黑，使产品的压缩永久变形率的性能有了显著提高，使产品更加适
用于O 型圈、密封圈、油封和胶管，这些都是NBR 的主要应用范围。除此以外，混入Thermax N990 可以
" K  M. u7 E+ q! X, q- V) @: h作为一种降低混炼胶成本的方法。
: K) n+ c9 W, N最后Thermax N990 由于其独特的大粒径低结构的特性，使产品在加工过程中具有生热更低（例如挤出），
尤其是对于高硬度的混炼胶（绍尔硬度A 高于80），因此提升加工的安全性事非常必要的
1.23、THERMAX 中粒子热裂解炭黑与炉法炭黑并用在氯丁橡胶中的应用
第 68 页共 87 页
: `8 M: h) @# Q% `THERMAX 中粒子热裂解炭黑是一种具有粒径大、结构低特点的独特的炭黑，由天然气热裂解制成。THERMAX
系列产品被广泛应用于需要具有优良的耐热、耐油化学性和卓越动态性能的产品中。粒径大、结构低使得
胶料具有低压缩形变性、高回弹性和低滞后性，从而使胶料可以保持固有的弹性体性能。THERMAX 系列被
广泛的应用于氟橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和
  n- I5 `( Z; G* q8 K; }! p8 V氯醚橡胶等。
热裂解炭黑作为非补强性炭黑，经常与炉法炭黑和/或其他填料并用以达到降低成本和获得特殊物理性能
的作用。氯丁橡胶是一种应变结晶的、化学结构和拉伸强度都与天然橡胶相近的产品。鉴于这些在天然胶
/ U5 G* u+ E; k- Y' a. j0 ^和氯丁橡胶产品的加工和硫化性能相似，炭黑在过程中起到的作用也基本相同。与补强性炭黑相比，
( N1 |6 @/ Q% j, v3 n+ ]THERMAX 可以在同样的硬度在氯丁胶料加工过程中填充更多，而同时保持良好的拉伸性能。高填充度可以
有效地节约胶料成本。
, ^4 o. K6 S2 q4 w) F在下面的研究中，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb 公司委托进行的，实验展示了用N990 全部
或者部分代替N550 炭黑对于三种不同邵氏A 硬度（50、60 和70）氯丁橡胶混炼胶的影响。
( h% D3 Y' {  `$ i2 X) g8 X- b胶料配方
硬度50 硬度60 硬度70
5 _7 t. I& E% N- g2 x- `配方（份数）
* r  p! S" b7 e# }$ b$ ~2 ?A1 A2 B1 B2 C1 C2
CR - Skyprene B-30 100 100 100 100 100 100
6 `3 V) d1 D# k8 X7 h氧化镁 4 4 4 4 4 4
Thermax. N990 - 40 - 20 - 40
FEF N550 20 - 40 30 60 40
  Z$ u9 q6 A1 i硬脂酸 1 1 1 1 1 1
" S# T9 @  R9 V0 ?3 e2 x) n) r芳烃油 15 15 15 15 15 15
4 j8 ~5 r  n) h# _氧化锌 5 5 5 5 5 5
NA 22 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
防老化剂TDQ 1 1 1 1 1 1
; O  X' g& |  b1 m4 i: A( F, m总份数 146.5 166.5 166.5 171.5 186.5 206.5
- |$ k' a! D1 i6 a" j& [3 E氯丁橡胶胶料测试性能
胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2
门尼粘度 ML(1+4) @ 100°C (MU) 19.0 24.0 38.5 38.0 60.0 58.0
门尼焦烧t5 @ 125° C(min) 6.00 5.10 4.70 4.80 4.00 3.90
: M8 p  V8 S6 S2 g" D2 W流变测试性能 @ 160° C
ML (lbf.inch) 3.80 4.14 5.60 5.45 8.44 8.33
/ q8 O4 _, h: k6 U; x% cMH(lbf.inch) 51.00 55.60 66.60 66.55 78.10 79.16
3 h( @2 }4 }1 p3 W3 b# stS2(min) 2.00 1.91 1.64 1.66 1.52 1.53
t90(min) 20.00 17.60 30.90 25.50 35.85 34.56
( B; q* s( O3 T1 }0 Q: [9 q) e硫化性能
硬度(邵氏 A) 48 50 59 60 69 69
300% 定伸应力 (Kg/cm2) 25 52 144 145 n/a n/a
: \  v# _) H' x拉伸强度 (Kg/cm2) 150 162 186 187 183 176
第 69 页共 87 页
断裂伸长率% 615 550 365 360 255 250
撕裂强度(Kg/cm) 23 26 35 35 39 33
压缩形变率 % (ASTM D 395, 标准 B, 22 hrs/100°C/25%
  P) y# Y# l3 L" Pdeflection)
* c4 F5 ]" K# q+ U, ?* Y9 W11 14 10 11 8 9
% 在空气中老化的变数@ 100°C 70 小时.
' u* e" \9 |* f& {% f/ [3 O; g9 {5 B硬度变化 (点数) +1 +1 +3 +2 +2 +3
300% 定伸应力(变数) +16 +27 +10.5 +16.5 n/a n/a
! b$ J0 I+ Y& x3 a- G' |0 f- p拉伸强度 (变数) +2 -0/5 -0.5 Nil +1 +1
; _1 O7 G7 e3 \: x  b断裂伸长率(变数) -7 -7 -8 -7 -10 -8
% 在空气中老化的变数 @ 100° C 70 小时 在 ASTM 标准油No.1
1 Y9 ^: Y& F* w; U/ `1 R体积膨胀率 (70hrs/100°C) +3.6 +3.8 +2.6 +2.7 +2.5 +2.1
& Q# n" V6 f5 t# {0 x+ m在用THERMAX N990 完全替代FEF N550，硬度为50 度的胶料依然保持优秀的拉伸强度和撕裂强度。在ASTM
2 g. }3 V- N' I  t+ m' u) I1 号油里的体积膨胀率、压缩变形和空气老化性能都保持在令人满意的水平。然而，胶料粘度略有增加，
; s, a2 U. b! K4 M同时断裂伸长率有小幅下降。
在较高硬度的胶料中，60 和 70 邵氏A 硬度，用THERMAX N990 按1：2 比例代替FEF N550，硫化性能和非
硫化性能都没有明显的变化。
$ c7 m$ |; `; k  \% i; ITHERMAX的优势
3 x2 r) B& w7 Z, ]0 i. ]从持续供应性和氯丁橡胶的日益昂贵中看出，不影响固有性能的前提下降低成本是最主要的问题。THERMAX
N990 可以很好地解决这个问题。THERMAX N990 可以使胶料中填充更高比例的炭黑，无需消耗更多昂贵的
聚合物而形成更大的胶料体积。降低成本的效果取决于产品的具体配方和当地的原材料成本。
: P) T& l$ S3 q: J进一步降低成本，可以通过THERMAX 热裂解炭黑以更高的比例替代快压出炉黑，但同时会有一些应力-应
变性能的损失。
/ J1 [9 m' D8 s4 R3 g在高度竞争的全球氯丁橡胶市场中，THERMAX 中粒子热裂解炭黑是可以降低成本并保持固有优良动态性能
的理想填料。
1.24、Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在NBR/PVC橡胶混炼中的应用
Thermax 中粒子热裂解法炭黑N990 是一种通过天然气裂解法生产的，具有大粒径（低比表面积）、低结构
3 s' P. l- T3 Y! x的独特的炭黑。Thermax 产品在赋予产品良好的耐油、耐热和耐化学性能同时，也赋予了产品的优异的动
" n+ L9 e5 k- k) Q态性能。Thermax 产品大粒径、低结构特点可以使混炼胶产品具有低压缩形变、高回弹性和低滞后阻力这
些橡胶固有的特性。Thermax 可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、
: W3 B; ]5 l0 I/ F- ^2 i1 THNBR、ACM 和ECO 混炼胶中。
; p* N# r( M+ @* U# V热裂解法炭黑是一种非补强炭黑经常与炉法炭黑和（或）矿质填料混合已达到降低成本和提升混炼胶指定
# f9 s9 U$ e6 ~$ j* O性能的作用。当它们用在丁腈橡胶和聚氯乙烯的混炼胶中时，人们发现热裂解法炭黑可以改善产品的压缩
永久变形的性能，从而改善产品的密封性能。
以下研究，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb 公司委托进行的，实验展示了用N990 代替全部或
" F+ j# H9 _1 z  h8 W2 G者部分N550 炭黑对于三种不同绍尔A 硬度（60、70 和80）丁腈橡胶和聚氯乙烯混炼胶的影响。
配方 (phr) Hardness 60 SH Hardness 70 SH Hardness 80 SH
) M+ [, l' J9 a$ ~9 LA1 A2 B1 B2 C1 C2
第 70 页共 87 页
6 }( k, A8 ?0 T3 R- f7 k3 B; Z5 t*NBR/PVC (70:30) 100 100 100 100 100 100
! u  M; N: X8 m/ ?MC Sulphur 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
Stearic acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1 T: }7 z8 X/ \; M0 |' E; f9 BZinc Oxide 5 5 5 5 5 5
FEF N550 40 -- 60 30 80 40
Thermax N990 -- 90 -- 70 -- 90
5 a" B9 l! Y; a* c! W2 BDOP 25 25 25 25 25 25
) H% l6 C+ |: w9 F3 x0 n& D" hTDQ 1 1 1 1 1 1
. ^3 d1 `" X' n  J# P% dCBS 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
: b5 m, S! C  g; HTMT 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
测试胶料性能
! W4 S- O! K+ P2 I+ Y  Q胶料
3 a# v7 u+ j' _8 l  D; E% aA1 A2 B1 B2 C1 C2
粘度 ML(1+4) @ 100°C 27 28 44 44 61 61
7 S8 [. U0 n; {4 o7 s% \" j/ _, h门尼焦烧时间t5 @ 125°C (min) 4.1 3.3 3.6 3.4 3.3 3.1
流变性能 @160°C
ML (lbf.inch) 3.84 4.48 6.15 5.94 7.99 6.87
& ^4 w% H! r8 G$ XMH (lbf.inch) 44.94 47.54 58.29 58.98 63.16 67.35
tS2 (min) 1.54 1.27 1.39 1.28 1.26 1.19
t90 (min) 24.51 21.03 23.54 28.62 30.13 32.75
硫化性能 使用硫化仪160°C 硫化 90 minutes
硬度 (Shore A) 62 63 72 73 81 82
" l+ `7 z/ N2 E6 X) j# }100% 定伸模量(Kg/cm2) 36 33 48 52 68 70
; w4 x8 {7 u6 M* L  B# k* `200% 定伸模量(Kg/cm2) 70 66 112 116 142 144
300% 定伸模量(Kg/cm2) 117 99 -- -- -- --
0 O) L: |1 O5 k' t2 T拉伸强度 (Kg/cm2) 191 140 170 154 164 167
8 S$ S1 h4 b  H3 _. D断裂伸长率 (%) 520 530 320 280 250 250
撕裂强度 (Kg/cm) 42 44 45 46 38 39
6 k* E' C: }3 [压缩永久变形率 % (ASTM Method B, 70 hrs / 70°C / 25% 挠度) 59 62 52 48 50 47
& s* Y# i# D5 M1 w对于各种硬度混炼胶，其粘度甚至在填充了更多的N990 时仍保持不变。即使在相对较高的填充度，Thermax
也会影响混炼胶的门尼烧焦和硫化性能。
除去绍尔硬度A 为60 的胶料外，Thermax N990 改善了所有填充的胶料的压缩永久变形性能。这种性能改
) G& d/ Z9 G, A+ \5 @善对要求良好的密封性能的用途是非常有益的，如密封件、油封和胶管（更好的夹持连接件），都是NBR/PVC
9 {1 b2 @, I/ K. e) n4 ?共混胶的主要使用范围。
9 p: L" L" l" R8 a胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2
! j* W% `2 b3 V. B' M- V% z% 胶料@ 100° C 70 hours. 空气中老化后物理性能改变量
8 I- I5 C& Y( u. v/ x4 E: P. V硬度 改变量 (points) + 7 + 8 + 7 + 9 + 5 + 5
第 71 页共 87 页
7 i, ?& t* u) S' x, ^, q100% 定伸模量 改变量 (%) + 6 + 15 + 25 + 31 + 28 + 47
. }/ @5 A# x# T, V" x) L0 V200% 定伸模量 改变量 (%) + 33 + 34 + 34 + 35 -- --
300% 定伸模量 改变量 (%) + 29 + 30 -- -- -- --
拉伸强度 改变量 (%) -4 -4 + 4 + 2 NIL + 4
7 M7 ~, s7 M) X) q. g4 \  T断裂伸长率 改变量 (%) -27 -28 -22 -23 -28 -28
% 胶料@ 100° C 70 hours. IRM 903 中老化后物理性能改变量
体积膨胀率 (%) -12 -11 -10 -8 -9 -8
硬度 改变量, points + 13 + 13 + 12 + 12 + 10 + 10
, V2 X4 h, I6 O- ?/ Q* @100% 定伸模量 改变量 (%) + 56 + 55 + 68 + 62 + 81 + 69
$ g) M3 l- {! [9 Y# D200% 定伸模量 改变量 (%) + 80 + 76 - -- -- --
300% 定伸模量 改变量 (%) + 54 + 41 -- -- -- --
拉伸强度 改变量 (%) -1 NIL + 6 + 5 + 4 NIL
* P& }4 f( M' h+ ?1 T0 z; z/ O断裂伸长率 改变量 (%) -35 -34 -31 -31 -36 -36
+ p. S; p+ `% h) ^胶料@23° C 48 hours. 在燃料 B中老化后物理性能改变量
体积膨胀率 (%) + 4 + 4 + 11 + 11 + 9 + 8
硬度改变量 (points) -5 -4 -6 -5 -11 -10
100%定伸模量改变量 (%) -25 -20 -27 -26 -24 -22
200%定伸模量 改变量 (%) -15 -15 -19 -18 -15 -16
300%定伸模量改变量 (%) -18 -18 -- -- -- --
, W4 x1 H% {6 C' H; c* z; n! r9 u. k拉伸强度改变量 (%) -35 -27 -31 -26 -25 -25
断裂伸长率改变量 (%) -23 -19 -22 -18 -16 -12
只填充N990 炭黑的胶料的应力应变性能基本保持不变（除去绍尔硬度A 为60 一组的拉伸强度有小幅下降）。
混炼胶硬度也保持不变。
" l( z1 T# {" D) }/ e( p' O7 oThermax 优势
6 ], z+ c! _! r$ j2 cNBR/PVC 由于具有良好的耐油、耐燃料性能和优异的耐候性能，从而适用于如密封圈、油封和油管等密封
制品中。Thermax N990 对于这些胶料来说是一种优异的填料。ThermaxN990 炭黑可以填充更多而不改变胶
$ U  i4 U7 q1 b' ?7 ~% u2 Y  V料的自身性能。
Thermax 由于独特的大粒径、低结构的性能，使胶料在加工时减少生热量从而减少焦烧的风险，更大程度
2 X4 F* Q" d8 T地提供了安全保证。尤其是对于超过绍尔硬度80 以上的高硬度胶料，这一点至关重要。
Thermax N990 炭黑由Cancarb 公司生产，使胶料获得理想性能的同时，可以降低焦烧的风险。
, s" c; \& d( B% z6 y# W1.25、THERMAX中粒子热裂解法炭黑N990在氢化丁腈橡胶混炼胶中的应用
4 H5 I6 v0 O& [3 H1 e4 ]Thermax 中粒子热裂解法炭黑N990 是一种通过天然气裂解法生产的，具有大粒径（低比表面积）、低结构
. _( H; Z/ u  ]) v特性的炭黑。Thermax 产品在赋予产品良好的耐油、耐热和耐化学性能同时，也赋予了产品的优异的动态
性能。Thermax 产品大粒径低结构特点可以使混炼胶产品具有低的压缩形变、高回弹性和低的滞后阻力这
5 O- k4 @+ ?, C0 a: d4 y些橡胶固有的特性。Thermax 可以被用于所有的高聚物中，通常应用于FKM、CR、NR、IIR、NBR、EPDM、
HNBR、ACM 和ECO 混炼胶中。
8 a7 }2 M# Y& x7 |' h第 72 页共 87 页
7 p  F- }4 K8 T% G# V, c/ z9 cThermax 炭黑是一种非补强炭黑，使之经常与炉法炭黑还有矿质填料混合使用已达到降低成本并且提升橡
6 W+ `' P( ^" v* s" o+ N& \胶混炼胶性能的目的。氢化丁腈橡胶具有优异的粘接和拉伸性能，使其可以通过填充大量的中粒子热裂解
法炭黑已获得良好的机械性能。
以下研究，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb 公司委托进行的，实验展示了用N990 代替全部或
; K% C9 N9 s  q者部分N550 炭黑对于三种不同邵氏A 硬度（60、70 和80）氢化丁腈橡胶混炼胶的影响。
9 ]+ h! J4 S/ C  B7 x' }胶料配方
  k& H6 Y; S  V- @& g- A2 w( m1 X& B配方 (phr) Hardness 60 SH Hardness 70 SH Hardness 80 SH
) y2 j0 w' T: f$ N6 Z9 V1 [A1 A2 B1 B2 C1 C2
! l" Q! \: H2 d* oHNBR* 100 100 100 100 100 100
Stearic acid 1 1 1 1 1 1
Zinc Oxide 5 5 5 5 5 5
FEF N550 20 -- 35 -- 65 25
1 }3 `) \6 t# Z: W- BThermax. N990 -- 40 -- 75 -- 75
3 P" W. o& d, K) Z$ |: `Plasticizer TOTM 5 5 5 5 5 5
* y  j* e" {  M7 I; d( XAkrochem VC 40K 10 10 10 10 10 10
9 R$ q: ]0 ^) ]$ l$ G( [* n  VCo-agent TAIC 3 3 3 3 3 3
Naugard 445 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
Vulkanox ZMB2 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
1 {) C6 p+ c( p, @* N5 v测试胶料性能
  X* ~! f/ H% r- E' V. @" H胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2
2 X) w* w3 g% s% V4 P粘度 ML(1+4) @ 100°C 51 55 62 69 96 89
" n5 G; @1 x5 U' x门尼焦烧时间 t5 @ 125°C (min) 33 32 29 24 18 15
流变性能 @160°C
ML (lbf.inch) 15.08 15.94 17.14 18.99 22.36 20.97
MH (lbf.inch) 113.50 122.38 122.73 136.32 147.60 152.32
tS2 (min) 1.49 1.38 1.33 1.27 1.19 1.16
t90 (min) 14.52 15.45 13.96 17.42 15.31 17.90
硫化性能 使用硫化仪160°C 硫化 90 minutes
; S2 C* b% {! x: J硬度 (Shore A) 59 59 67 68 79 78
100% 定伸模量 (Kg/cm2) 22 23 31 33 67 59
+ k: a& u3 l0 u) T  T* i200% 定伸模量 (Kg/cm2) 65 71 120 121 267 227
% y5 c# X/ U6 b" h4 |300% 定伸模量 (Kg/cm2) 159 163 225 199 -- --
7 k( e. g% e6 w拉伸强度 (Kg/cm2) 238 234 239 207 293 251
0 B9 c5 N7 P! t2 w6 ?$ ~$ H: \扯断伸长率 (%) 380 400 320 350 210 210
5 A6 P; ^  O# u% Q. [! x% k( Z撕裂强度 (Kg/cm) 35 35 43 46 43 43
压缩永久变形率 % (@150°C/70hr/25% 挠度) 25 23 17 16 22 18
第 73 页共 87 页
邵氏硬度A 为60 和70 的混炼胶粘度没有改变，邵氏硬度A 为80 的混炼胶的粘度得到改善，使得混炼胶
5 F8 \! `9 I. W% g; N/ \6 r对成型工艺的要求得到改善。在填充与N550 等量甚至更多的ThermaxN990 时，也不影响胶料的门尼焦烧
4 j/ J5 J" F! _时间和硫化性能。
使用Thermax 另外一个值得注意的原因是其可以改善产品压缩形变性能。这很适合要求具有很好密封性能
的制品，如密封圈、油封、O 型圈和油管，这些都是氢化丁腈橡胶的典型应用领域。
胶料 A1 A2 B1 B2 C1 C2
% 胶料@ 150° C 72 hours. 空气中老化后物理性能改变量
硬度 改变量 (points) +4 +4 +3 +3 +5 +4
100% 定伸模量 改变量 (%) +18 +13 +29 +15 +49 +30
200% 定伸模量 改变量 (%) +23 +14 +20 +21 -- +5
300% 定伸模量 改变量 (%) +4 +0.6 -- -- -- --
" \* J$ F' |$ i- o/ l. v$ S' c0 n拉伸强度 改变量 (%) -14 -17 +0.8 -5 -2 -2
扯断伸长率 改变量 (%) -8 -15 -6 -14 -9 0
" q) g% r, d) Y, x& U( p6 y) N% 胶料@ 150° C 72 hours. IRM 903老化后物理性能改变量
! y+ D+ r- D$ n4 V6 v1 M7 T体积膨胀率 (%) +19.60 +17.78 +19.12 +15.72 +15.04 +15.19
5 T6 ]$ c+ ?' U% T, m9 x% O三个级别的混炼胶在150℃下72 小时的硫化性能的得到了很好的保持，只是邵氏硬度A 为60 和70 的混炼
# _% l4 ?* c. `7 ?# f  `% g胶的拉伸强度有微弱的降低，但是仍然处于一个可接受的范围内。另外，混炼胶的强度没有有变化。
0 O+ j- Y% X6 K1 {$ E) q7 Z邵氏硬度A 为60 和70 的混炼胶的体积溶胀也得到增强。虽然因为炭黑的大量填充导致高聚物与填料的相
互作用降低，邵氏硬度A 为80 的的混炼胶的体积溶胀得到保持，这使得这个硬度范围内很难加工混炼胶
# U7 m3 D4 D( {+ b8 C, {+ O$ _$ a的加工性能得到改善。
4 C9 C; g1 u% n6 V  k0 PThermax产品的优势
氢化丁腈橡胶由于具有良好的耐油性和在高温下的耐化学性，同时在低温情况下也具有优异的性能从而成
$ m/ Y. {* y2 g3 z; }: _1 d, t为一种在密封行业里被广泛应用的胶种。Thermax N990 中粒子热裂解法炭黑源于加拿大Cancarb 公司，N990
7 F/ J, q" X9 B+ }炭黑由于可以大量填充到混炼胶中并且不降低混炼胶的性能从而成为一种优选的填料。同时由于其具有独
, ]$ u; Y  W6 C  ~特的大粒径、低结构的特征可以降低混炼胶成型时胶料被焦烧的危险，改善产品加工性能，降低产品的成
本的同时获得理想的产品。
. q4 ^# e% x7 R$ M, D1.26、THERMAX N990 在橡胶工业中的应用及优势
+ y5 G8 D+ a! e+ T6 VTHERMAX 中粒子热裂解法炭黑N990是天然气在1300℃高温下热裂解生成的。热裂解工艺使N990具有大粒
径、低结构的独特性能。热裂解炭黑在炭黑中具有最大的粒径（平均直径为240-320nm）,其比表面积最低，
仅为7-12 ㎡/g,而炉法炭黑平均直径为15-80nm,比表面积为27-135 ㎡/g。热裂解炭黑粒径是炉法炭黑粒
" \" l! q+ v) G6 F2 F/ e径的3-20 倍。
第 74 页共 87 页
2 l' p6 {9 N( c9 O. ~THERMAX 中粒子热裂解法炭黑广泛应用于需要良好分散、耐热、耐油和耐化学性、具有良好动态性能的制
6 I' Q  [' j1 a$ t9 q品中。大粒径和低结构在保证橡胶自身固有弹性的同时，可以降低压缩永久变形、粘度，提高回弹性。作
为一种非补强炭黑，其通常与炉法炭黑和/或矿质填料混合使用达到降低成本和获得橡胶特定性能的目的。
$ Y" F/ K0 P; `: _' ?! l7 r1.与热裂解法炭黑的混合
热裂解法炭黑的独特形态和化学性能使它在加入胶料中,可形成独特的胶料特性。热裂解法炭黑曾一度被
. V" ?8 `3 j* R4 V$ d3 l' N广泛用于低成本橡胶胶料的添加剂以降低单位成本。如今热裂解法炭黑多用作橡胶产品的功能性填充剂,
- E! T3 W( s& V5 \" V' n9 ]以使这些产品达到更加理想的使用性能。不仅如此,热裂解法炭黑也具有很突出的加工特性。
" B$ P# W7 ^, V3 v- Z5 w⑴混炼时间短
- [+ O( ^3 d* a# Q$ r" d" ?: @4 P热裂解法炭黑的粒子大,比表面积小,可使其很快与聚合物原料混合。在许多低粘高弹体中,广泛应用粉状
0 g# a& U. c+ v) x% M6 R# `热裂解法炭黑N991 和N908,就是因为它们混炼容易。
2 M) s6 D5 Y* l; M⑵加工温度低
热裂解法炭黑粒子与高弹体分子之间相互作用力较小,生热量小,因而使胶料温度较低。
* F9 Q% |: k. ~' x* F- T9 E⑶减少聚合物断裂
/ t- z$ ?; P! ^热裂解法炭黑减少了聚合物的回缩性,且不会大幅度增加其粘度。又因剪切力较低,更不可能破坏长链状分
. Q" G! F# d% l4 Y子的结构。
⑷动力消耗低
由于热裂解法炭黑不会增加混合物的粘度,混炼时就会减少能量的消耗。
⑸增加混炼机的寿命
. q5 t/ }7 q, _8 Q% X* ^使用热裂解法炭黑的胶料在混炼中,由于动力消耗少,以及可降低混炼机内部温度,因此比用炉法炭黑更能
8 Y; A" v* T1 f! V! |延长密炼机的寿命。热裂解法炭黑的石墨层平面表面并不具有磨蚀性,而炉法炭黑相比之下则被认为具有
磨蚀性。
⑹流动性
含热裂解法炭黑的胶料由于其粘度低,容易流入比较复杂的模具中。
  V7 s4 ?0 j# B/ f1 Z⑺优异的挤出性能
0 ~$ W1 T* V3 R; S# }  p& W2 Y热裂解法炭黑用在挤出胶料中,由于其低补强特性,使其具有较快的挤出率、低口型膨胀率,以及良好的尺
寸控制性能。
2.产品性能
⑴透气性低
0 j2 c8 y6 |* T由于热裂解法炭黑在所有炭黑中拥有最宽广的粒子分布(80--550nm),粒子多为球形,因此使得在高填充量
下,热裂解法炭黑可将胶料中的空隙减至最小。结果是在高填充量时,气体分子渗透行程更长、更曲折。这
! E: i% a% ?$ {! }使热裂解法炭黑成为制造胶管、轮胎内胎和子午线轮胎气密层的理想材料。
- u+ J* C8 ]  M6 D7 L⑵抗化学性及抗热性
  j0 \1 j6 o! @1 \5 `热裂解法炭黑表面稳定、比表面积低,可以防止或减少与油、燃料、燃料添加剂、石油钻井化学物等发生
# I& X+ I$ L6 b& N. d, f化学反应。热裂解法炭黑具有极佳的抗热性。许多性能优异的弹性体胶料可以与热裂解法炭黑相混合,而
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性能并不降低,形成的胶料亦能承受更苛刻的环境条件。
⑶电绝缘性
热裂解法炭黑具有极佳的介电性质。用作填充剂时,可以使各种弹性体保持高体积电阻率。它的大粒径和
* [8 m8 X+ s9 p1 G' V低结构并不会影响半导性的传导机理,也就是电子隧道效应。丁苯橡胶绝缘胶料、氯丁橡胶汽车电线胶料
和电插头中都应用热裂解法炭黑。
⑷高填充性
! J7 r, C0 n  X+ i  F" \$ [因热裂解法炭黑不会对橡胶胶料的原有性能有较大的影响,通常可以在胶料中有很高的填充量。高填充量
的作法,能减低整个胶料的成本。由氯丁胶制成的机械用橡胶制品经常在每百份生胶中加入100-200 份热
. f7 i* o( l0 s- p9 U" `裂解法炭黑。
1 b. ^* z4 c# a0 z9 u⑸动态性能
同热裂解法炭黑相混合的弹性体显示出良好动态性能。因此热裂解法炭黑非常适于需要高回弹性及低滞后
+ P; q7 B+ {, A0 {损失的胶料中。即使热裂解法炭黑填充量很高时,仍可保持制品的高回弹性和低生热性能。
) _. l* V+ j8 a( `8 u8 S4 C( f1.27、使用THERMAX N990中粒子热裂解法碳黑降低天然橡胶胶料成本
通常来说，确定填料种类和填充度主要基于满足在加工的粘弹性能条件要求之内，达到具体的目标硬度和
应力应变性能。有时往往忽略了提高填料的填充度也是节约成本战略的潜在手段，因为如果不相应改变填
料种类，其结果就是技术性能达不到或加工性能较差。
THERMAX N990 可以让碳黑填充度提高成为可能，有效降低昂贵的天然橡胶在混炼胶料成品中的含量。依据
配料成本，这将大幅节约成本。THERMAX N990 可以让胶料在不损失技术性能和加工性能的条件下获得这些
降低成本的好处。
8 c$ {6 a2 _+ c5 ~0 W以下研究，由CANCARB LIMITED 公司委托印度THANE 的印度橡胶加工厂商研究协会进行。该研究显示了在
不同邵氏硬度（50，60 和70）的天然橡胶胶料中，使用THERMAX N990 替代快压出炉黑N550 的效果。
  k; C4 p% G$ {胶料配方
5 F# }9 U1 |/ a1 [& D50 Shore A 60 Shore A 70 Shore A
胶料配方
A1 A2 B1 B2 C1 C2
+ ]& n+ \$ ?# r7 g3 H, q% x天然胶(RSS IX) 100 100 100 100 100 100
快压出炉黑– N550 25 -- 50 40 70 50
& N, r+ k% {7 H4 K, Z; D- xTHERMAX N990 -- 50 -- 25 -- 50
环烷油 3 3 5 5 5 5
ZnO 5 5 5 5 5 5
* Y& q& f8 t8 `: k, O* A硬脂酸 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
, c8 D0 d( J& e. N+ \( i$ m. ~硫磺 2 2 2 2 2 2
; o7 @& V9 z+ D7 r# y0 QCBS 1 1 1 1 1 1
( K  j5 w% z  S+ pTMTD 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
防老剂4020 1 1 1 1 1 1
# F1 F) I: `; y7 d& d总计 138.6 163.6 165.6 180.6 185.6 215.6
测试样品性能
6 p1 _3 a" F8 z! f; s第 76 页共 87 页
性能 A1 A2 B1 B2 C1 C2
0 u6 c% \! s8 Z& `; d胶料粘度ML
1 Y+ |- T' l/ N8 q& \(1+4)@100℃(MU)
23.0 25.0 48.0 55.0 58.0 66.0
+ W! H  v2 |  C门尼焦烧时间
. z6 D4 B& h) P9 E% UT5 @125℃(minutes)
19.0 15.0 9.6 9.9 8.0 9.0
粘弹性能@150℃
" ?. J$ g' t: e8 f4 w; o5 Q" gML(lbf.inch) 4.81 4.93 10.36 10.60 12.42 14.36
MH(lbf.inch) 59.40 65.74 71.43 73.58 78.13 81.93
" b$ Z  s! i3 {/ B1 l. _Ts2(minutes) 6.69 5.31 3.80 3.83 2.93 2.98
; h$ f* ]5 x  T9 V; D7 B6 aT90(minutes) 9.47 7.96 6.06 5.97 6.42 5.96
5 j0 l. X3 Z, L7 t" l, A硫化性能
; J; x  Q$ f5 h: ?" w3 E( L硬度-on button (Shore A) 49 52 60 61 68 71
- y3 l3 V( o0 {- q- @3 H, T) ]100%定伸强度（kg/cm2） 14 20 27 31 43 50
8 z( f0 N0 u- C* ^, S300%定伸强度（kg/cm2） 47 79 129 146 177 176
拉伸强度（kg/cm2） 272 253 245 230 222 205
扯断伸长率（%） 620 580 490 475 395 390
撕裂强度（kg/cm） 33 38 49 57 71 51
压缩永久变形（%）
At70℃/22hrs - ASTM D395 方法 B
/ X/ g: \" }  R& Q( d' a21 22 22 23 30 29
70℃/168小时老化后性能变化
( G' m8 C4 D1 h! @硬度变化（points） 3 5 3 4 6 6
' V+ X$ I+ K& A: t: j  b8 k; `4 }100%定伸强度，%变化 29 25 26 32 19 30
  F6 r5 y3 i2 r' ~300%定伸强度，%变化 40 39 27 24 N/A N/A
. u- t9 v! K. }. j拉伸强度，%变化 -0.5 -10 -2.5 -11 -10 -5
7 P+ [" H/ K% u7 w扯断伸长率, %变化 -8 -13 -13 -23 -26.5 -31
& M4 b' J1 c6 }9 |8 @6 T, X5 @/ IRPA研究—应变变化
0 g& L6 L" p/ c7 n2 B温度=50℃，频率=60cpm
8 T4 m5 m) m9 B8 s7 a+ FA1 A2 B1 B2 C1 C2
* [0 @+ q* P5 n3 M8 t6 Z3 t6 g应变度
8 y6 R$ X2 X  Z/ n5 SG’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa)
* Z' a7 h; T& s: G! z" B* s. Q" S0.02 228.42 323.60 1230.8 1084.9 2501.00 4651.50
+ i& X. ~, t7 b6 p* \0.05 215.89 299.72 1148.90 1007.60 255.40 3929.00
0.1 191.70 303.79 1064.00 946.2 2140.30 3398.3
0.2 184.27 300.20 1016.20 890.63 1876.50 2850.7
$ R" |* y8 }& [9 O0 F0.5 184.84 288.52 850.30 761.62 1477.80 2163.80
1 185.01 278.05 706.36 639.28 1149.80 1632.50
3 157.62 208.08 422.49 384.94 599.07 780.07
5 129.00 155.16 283.20 260.00 387.57 477.72
; D4 Y/ h( n8 O" v7 d10 77.93 82.25 137.67 125.88 197.81 230.83
第 77 页共 87 页
20 34.06 35.99 60.57 57.41 98.87 113.79
30 19.91 21.05 34.12 34.08 59.48 74.17
G’=贮能模量
RPA研究 – 温度变化
% f- \. g+ s: V6 |应变=0.5degree, 频率=60cpm
A1 A2 B1 B2 C1 C2
温度℃ G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa) G’(kPa)
40 507.07 563.81 764.67 786.12 1073.50 1070.40
- d  r* R: Q! y( }50 520.38 574.55 774.41 793.80 1086.70 1080.4
60 528.80 584.42 765.47 791.58 1065.90 1063.70
70 535.08 589.70 750.73 773.41 1038.40 1030.70
80 537.76 588.88 734.72 761.10 1017.30 999.54
) j; R& w" m" M9 n& }1 K90 547.42 599.80 741.06 771.52 1023.00 1005.40
100 562.48 617.13 755.78 788.95 1033.00 1022.10
G’=贮能模量
动态测试
1 w3 [) [$ [5 b" E5 到25Hz@5Hz 间隔，0.1%动态应变和0.5%静态应变@RT, 使用METRAVIB RDS 粘弹谱仪 VA 4000
贮能—杨氏模量E’(Pa)
- }" b4 K' n, f4 w7 e频
* O8 g! h1 o& b1 G& q! n率
! H0 q. c" ?' f: H3 zA1 A2 B1 B2 C1 C2
5 1.95x10 n，n=6 2.49x10 n，n=6 7.89x10 n，n=6 7.28x10 n，n=6 1.27x10 n，n=7 1.88x10 n，n=7
10 1.97x10 n，n=6 2.54x10 n，n=6 8.73x10 n，n=6 7.68x10 n，n=6 1.32x10 n，n=7 1.98x10 n，n=7
0 Q9 S! v- \* H) Z15 1.98x10 n，n=6 2.54x10 n，n=6 8.24x10 n，n=6 7.61x10 n，n=6 1.34x10 n，n=7 2.02x10 n，n=7
) Y0 h- k( v- ~/ U- E5 E5 e20 2.01x10 n，n=6 2.57x10 n，n=6 8.36x10 n，n=6 7.68x10 n，n=6 1.36x10 n，n=7 2.14x10 n，n=7
25 2.06x10 n，n=6 2.62x10 n，n=6 9.21x10 n，n=6 7.88x10 n，n=6 1.37x10 n，n=7 2.00x10 n，n=7
1 q$ i. S: c1 r1 g# [杨氏损耗摸量
频
率
5 r# Z% G4 e2 ~9 b+ T1 [0 E2 {' @+ qA1 A2 B1 B2 C1 C2
0 W, C/ Q5 Z% S3 P5 4.43x10 n，n=4 6.97x10 n，n=4 5.88x10 n，n=5 5.40x10 n，n=5 1.07x10 n，n=6 1.86x10 n，n=6
10 5.29x10 n，n=4 8.12x10 n，n=4 6.50x10 n，n=5 6.29x10 n，n=5 1.11x10 n，n=6 1.86x10 n，n=6
15 6.11x10 n，n=4 9.57x10 n，n=4 6.58x10 n，n=5 6.21x10 n，n=5 1.15x10 n，n=6 1.90x10 n，n=6
20 6.29x10 n，n=4 1.00x10 n，n=4 6.82x10 n，n=5 6.47x10 n，n=5 1.19x10 n，n=6 2.12x10 n，n=6
# d; j$ ~. z/ e9 o" O& z5 h1 D( F25 2.06x10 n，n=4 6.87x10 n，n=4 6.60x10 n，n=5 6.13x10 n，n=5 1.21x10 n，n=6 2.24x10 n，n=6
损耗因子
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# C2 I. B# {+ z- a" S' j频
率
) i1 P+ s; w) }* e+ a4 Z9 VA1 A2 B1 B2 C1 C2
3 Z8 \8 E. m) ?$ u5 2.27x10 n，n=-2 2.79x10 n，n=-2 7.45x10 n，n=-2 7.41x10 n，n=-2 8.40x10 n，n=-2 9.90x10 n，n=-2
10 2.69x10 n，n=-2 3.20x10 n，n=-2 7.45x10 n，n=-2 8.18x10 n，n=-2 8.41x10 n，n=-2 9.39x10 n，n=-2
15 3.08x10 n，n=-2 3.76x10 n，n=-2 7.99x10 n，n=-2 8.16x10 n，n=-2 8.58x10 n，n=-2 9.41x10 n，n=-2
7 |. H& z8 C; U7 d/ I20 3.13x10 n，n=-2 3.90x10 n，n=-2 8.15x10 n，n=-2 8.43x10 n，n=-2 8.75x10 n，n=-2 9.95x10 n，n=-2
25 1.49x10 n，n=-2 2.62x10 n，n=-2 7.16x10 n，n=-2 7.79x10 n，n=-2 8.84x10 n，n=-2 11.20x10 n，n=-2
有关THERMAX 应用在天然橡胶和合成橡胶胶料中的优势，请访问网站www.cancarb.com（英文）或
; c5 D, D$ ^# G0 ]  Xwww.chrubber.com（中文）。
三、要求样品/报价
- V! h7 v. W& L5 R: P$ X& {请电话联系，并将要求样品的信息（包括详细 方式、用途等）传真或电子邮件发送至：
( P, H) K+ b5 i- [$ Q4 \$ w+ f中联橡胶有限责任公司 综合贸易部
3 N0 f: g1 a7 s" V" ^- u联系人：于海元，韩春阳，乐逸，刘宽
6 g( U6 P' a0 i% d8 Z电话：010-58650279/80，58650099-201/203/207
- H4 v$ ]$ K+ z% o4 K' V传真：010-58650288
2 b, n+ }$ i6 k) H& l3 J& ~, d地址：北京市朝阳区小营路19 号C 座15 层 邮编：100101
  i; N( Z% k+ n. V! y  [) Y2 E$ @- F' m邮件：yhy@chrubber.com
四、相关资料
+ t; T6 M3 @- s9 q" l4 @8 \" H$ A4 |1、Thermax 相关网络连接
2、Thermax 应用举例
% D' u, V' p: }% E. n3、Thermax 中粒子热裂解法炭黑在汽车橡胶配件中的应用综述
4、肯卡伯热裂解法炭黑N990 与亚美尼亚N990 对比报告
/ i4 J7 r' r+ X; m* w7 ~第 79 页共 87 页
5、热裂解法炭黑N990 与喷雾炭黑性能对比
1、Thermax 相关网络连接
2 B% [5 o; D& L2 ~+ \中联橡胶有限责任公司CHINA UNITED RUBBER CORPORATION
Useful website links
! t  K3 [2 I% F6 l7 o1 _相关网络链接
For more information of Thermax MT Black information, you may browse the following internet websites:
欲了解更多THERMAX 中粒子热裂解法炭黑的产品信息，可以访问以下互联网站：
For information in English version：
http://www.cancarb.com
For Video information in English version：
; ^: Z4 t5 _- b* ehttp://www.impactmovie.com/cancarb/
中文产品资料：
http://www.chrubber.com/newweb/cn/Products/ProductTH.asp
; f" v6 W9 h# ^7 P# V0 K产品介绍视频资料中文版：
& X8 v. J; _, z: `4 Rhttp://www.cancarb.com/video/cancarb_chinese/
" M: M! _, y: Y/ b! k中国北京朝阳区小营路 19 号 C 座 15 层（邮编:100101） 15th Floor Entry C, No.19 Xiaoying Road,
Chaoyang District, Beijing 100101 P.R.China 电话(Tel): 86-10-58650279 传真(Fax): 86-10-58650288 电邮
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2、Thermax 应用举例
中联橡胶有限责任公司 CHINA UNITED RUBBER CORPORATION
6 W: B3 e" n; }( u5 J$ rThermax 系列热裂解法炭黑应用举例 N990，N991 （通用型）
橡胶行业：
/ A1 g) ~* t8 U2 m& u隔膜密封
膨胀节
密封垫
胶管
9 R7 F7 ]7 d8 F; S  G- T9 j模压制品
9 G9 N2 w( M: ^) K发动机支座
- e- B" {8 j- ~3 x: L1 NO 形圈
+ `, m/ F+ H0 J5 d9 r2 O门窗密封条
胶辊
: @6 f$ w2 v8 B- v/ q$ Z# \密封件
密封胶
海绵
; L1 i% K) {$ Z; a: H7 I塑料行业：
色素
+ ]5 j0 t  b( R9 N热收缩连接
电线电缆绝缘护套
9 t1 @1 s1 F5 I9 G* o  _# Y" M/ i  J耐火材料行业：
+ ]4 s5 M; c) t2 O' H! l% B浇注料
- I/ q; E: y! b; C8 f/ }耐火砖
堵口泥
滑动水口
0 |& g& n5 ]6 d8 G& |! d  V: E特殊用途：
8 t3 i7 h# ^. i% N6 i& K" g8 i胶黏剂
& w6 |- g% x; ?7 b" W8 J$ l, i2 j# t先进陶瓷
8 K" F  N5 {. R1 z& Z8 h航空器制动器
第 80 页共 87 页
轮胎气密层
3 c) d+ x! W5 N0 R内胎
雨刷胶条
冶金行业：
碳化硼
冶金还原剂
; M7 o8 ^& x5 W! s' R) B3 e1 _9 U太阳能级多晶硅
. x1 q4 u7 F) T# c3 L% ~碳化钽
8 e5 ]0 E, ~* D& r碳化钛
  C: o! F$ G" q7 H6 F! V( e- r碳化钨
9 S0 Q+ S4 C6 v2 f0 b2 B+ K碳化钒
2 M$ Y% J! E7 C* E8 I- n音频/视频磁带
  ]6 O$ ?. T! o; e  i碳刷和电极
碳-碳复合材料
# ^3 x0 v% a" P' v, e4 I: L混凝土色素
4 S! {% I0 n6 }0 v, m碳密封件
- g: Q; P; n6 L0 `$ F; x2 y7 {玻璃生产
高温绝缘体
990UP，N991UP （超纯型）
橡胶行业：
冷凝器封装材料
光碟驱动器密封垫
1 B9 \3 G, w7 x2 X. s氟聚合物
% L4 @6 S) G9 n( D+ ~- z1 M0 F) o硅胶
特殊模压橡胶件
" [8 }0 [8 A: Z& A8 ?冶金行业：
8 R9 u/ M1 B# g) j7 v+ o金属碳化物
还原剂
, o* x) Z9 n! n5 M特殊用途：
& w! p; a6 ]$ n9 C6 W先进陶瓷
复合材料
高温绝缘体
( Z+ s; i- C* B* W4 N1 t中国北京朝阳区小营路 19 号 C 座 15 层（邮编:100101） 15th Floor Entry C, No.19 Xiaoying Road,
( U& |5 P$ X+ G# o. D( j# OChaoyang District, Beijing 100101 P.R.China 电话(Tel): 86-10-58650279 传真(Fax):
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3、Thermax 中粒子热裂解法炭黑在汽车橡胶配件中的应用综述
热裂解法炭黑在汽车橡胶配件中的应用综述
中联橡胶有限责任公司
一. 热裂解法炭黑简介
Thermax 中粒子热裂解法炭黑N990 通过天然气通过1300℃高温下热裂解生成。热裂解工艺使N990 具有大
粒径、低结构的独特性能。热裂解炭黑在炭黑中具有最大的粒径（平均直径为240-320nm）,其比表面积最
2 u: X. w) v; L低，仅为7-12 ㎡/g,而炉法炭黑平均直径为15-80nm,比表面积为27-135 ㎡/g。热裂解炭黑粒径是炉法炭
5 z2 E/ R$ T) b" X. p黑粒径的3-20 倍。
: |$ b5 E9 Y' R2 Q2 N  E第 81 页共 87 页
9 A3 E  y* x0 E8 s  C* ]中粒子热裂解法炭黑广泛应用于需要良好分散、耐热、耐油和耐化学性、具有良好动态性能的制品中。大
+ m# ]3 a- o0 I粒径和低结构在保证橡胶自身固有弹性的同时，可以降低压缩永久变形、粘度，提高回弹性。作为一种非
% r# s7 B: N9 x补强炭黑，其通常与炉法炭黑和/或矿质填料混合使用达到降低成本和获得橡胶特定性能的目的。
二.热裂解法炭黑对橡胶的作用
' e" T/ u0 L: m: J% E8 M+ h1.与热裂解法炭黑的混合
' |$ W" p- W5 J0 `4 [" D$ U热裂解法炭黑的独特形态和化学性能使它在加入胶料中,可形成独特的胶料特性。热裂解法炭黑曾一度被
, o2 Y; Y  i- a4 J  h" r$ U1 ^广泛用于低成本橡胶胶料的添加剂以降低单位成本。如今热裂解法炭黑多用作橡胶产品的功能性填充剂,
8 I8 @* D- x, F( `1 M* n7 M以使这些产品达到更加理想的使用性能。不仅如此,热裂解法炭黑也具有很突出的加工特性。
7 j8 S! ^0 o$ H" A⑴混炼时间短
热裂解法炭黑的粒子大,比表面积小,可使其很快与聚合物原料混合。在许多低粘高弹体中,广泛应用粉状
! o9 L3 {5 V; b热裂解法炭黑N991 和N908,就是因为它们混炼容易。
" ?+ m) I- l3 L. c2 l, v⑵加工温度低
. f7 u! m% [" F" J9 ], h热裂解法炭黑粒子与高弹体分子之间相互作用力较小,生热量小,因而使胶料温度较低。
⑶减少聚合物断裂
热裂解法炭黑减少了聚合物的回缩性,且不会大幅度增加其粘度。又因剪切力较低,更不可能破坏长链状分
& r3 P* ?! @7 S3 d子的结构。
8 D% J' ~+ Z% w⑷动力消耗低
" U8 u' t6 I# W+ ^由于热裂解法炭黑不会增加混合物的粘度,混炼时就会减少能量的消耗。
: _2 i( ^. d4 P+ L( o$ q: j' ]# n$ B- B⑸增加混炼机的寿命
使用热裂解法炭黑的胶料在混炼中,由于动力消耗少,以及可降低混炼机内部温度,因此比用炉法炭黑更能
延长密炼机的寿命。热裂解法炭黑的石墨层平面表面并不具有磨蚀性,而炉法炭黑相比之下则被认为具有
. w( Y% M5 }) v& ?$ j; D/ L磨蚀性。
9 `5 I& o0 i) W5 u. I⑹流动性
含热裂解法炭黑的胶料由于其粘度低,容易流入比较复杂的模具中。
$ F- k3 K$ l( y7 F4 O⑺优异的挤出性能
热裂解法炭黑用在挤出胶料中,由于其低补强特性,使其具有较快的挤出率、低口型膨胀率,以及良好的尺
寸控制性能。
2.产品性能
5 i- `) j7 K* d' T  D0 x) P, t7 ^⑴透气性低
' v6 ^/ {& B' \' P  v由于热裂解法炭黑在所有炭黑中拥有最宽广的粒子分布(80--550nm),粒子多为球形,因此使得在高填充量
下,热裂解法炭黑可将胶料中的空隙减至最小。结果是在高填充量时,气体分子渗透行程更长、更曲折。这
1 U4 z" E! |. Z使热裂解法炭黑成为制造胶管、轮胎内胎和子午线轮胎气密层的理想材料。
⑵抗化学性及抗热性
热裂解法炭黑表面稳定、比表面积低,可以防止或减少与油、燃料、燃料添加剂、石油钻井化学物等发生
: d/ T' n$ m7 r+ `- O, Q! \2 W/ ?) m化学反应。热裂解法炭黑具有极佳的抗热性。许多性能优异的弹性体胶料可以与热裂解法炭黑相混合,而
第 82 页共 87 页
; h2 Z" w5 E- {3 n9 O性能并不降低,形成的胶料亦能承受更苛刻的环境条件。
⑶电绝缘性
" X8 K0 @4 S# v6 _热裂解法炭黑具有极佳的介电性质。用作填充剂时,可以使各种弹性体保持高体积电阻率。它的大粒径和
低结构并不会影响半导性的传导机理,也就是电子隧道效应。丁苯橡胶绝缘胶料、氯丁橡胶汽车电线胶料
' s2 ^. j% T! O2 }0 I和电插头中都应用热裂解法炭黑。
9 E! i6 B/ l" i9 y9 Z  l7 P⑷高填充性
) m/ M0 G' e/ W% r! L( q因热裂解法炭黑不会对橡胶胶料的原有性能有较大的影响,通常可以在胶料中有很高的填充量。高填充量
的作法,能减低整个胶料的成本。由氯丁胶制成的机械用橡胶制品经常在每百份生胶中加入100-200 份热
裂解法炭黑。
9 ^3 d9 F2 X/ Y7 H, I⑸动态性能
  c8 e# Q1 A2 v6 j0 o同热裂解法炭黑相混合的弹性体显示出良好动态性能。因此热裂解法炭黑非常适于需要高回弹性及低滞后
* r% ~) M! B* P& a损失的胶料中。即使热裂解法炭黑填充量很高时,仍可保持制品的高回弹性和低生热性能。
三.热裂解法炭黑在汽车橡胶部件中的应用
* h9 S9 G3 x, [$ x由于热裂解法炭黑在混炼及性能方面的许多优越性,热裂解法炭黑在许多高性能橡胶制品的配方中应用十
分广泛。通常情况下, 与其它品种的炭黑如N660 或N550 并用以达到产品特定性能,如拉伸强度、耐磨性,
8 Q5 w' s  X" M8 r- z/ M% Z可以综合两种炭黑的优点。
+ V1 ^5 Z1 m  z4 q# i" O以下的产品都应用了热裂解法炭黑：
( [' _1 {9 w3 f2 m1.汽车密封条
- A% Q( _# @) x$ w, ^热裂解法炭黑具有良好模压和挤出性能,被广泛用于生产拐角处需模压接头的密封件和三元乙丙胶闭孔海
3 G; f/ L6 e+ @) O: N绵密封条, 优异的分散性保证挤出和均匀硫化过程中的连续热传导，加之其优越的压缩永久变形性和回弹
性,使用热裂解法炭黑可以延长密封条的寿命。另外,热裂解法炭黑的筛余物含量很低,可使产品具有非常
好的外观，显现出漂亮的哑光表面。
$ T4 u% C- E/ d( l2.减震器
由于热裂解法炭黑在模具中具有良好的流动性和对金属具有良好的粘接性,因此被广泛用于发动机支架
中。最关键的是,使用热裂解炭黑具有良好的动态性能如回弹性、低滞后损失、低生热性,在高频率下,降
低力的传输率。因此在发动机支架、排气管吊胶耳以及高档车使用的空气弹簧等减震配件，使用热裂解法
炭黑可以很好地提高产品性能和寿命。
9 F! A7 T5 q; g0 J" g) U) _+ z3.胶管制品
热裂解法炭黑广泛应用于各种低、高压胶管胶料中,使胶管生产具有良好的挤出性和压延特性。比如燃油
& w' t1 ^8 X* N" N; b* h' M  C! t" R胶管、空调胶管、涡轮增压胶管等，使用热裂解炭黑可以有效提高产品的气密性,改善耐热性、抗化学特
' ]" A5 A" v3 n6 A5 Z3 K% Q性,改善动态性能,都有很大的帮助。
! ^" c. K1 J: w1 J4.Ｏ形圈
4 f2 r3 O+ d9 h, I' B, o! X6 L热裂解法炭黑在生产高质量的Ｏ形圈中表现极佳,它使胶料具有良好模内流动性且其筛余物含量很低。 这
4 s* w4 f' ~  `, m, }6 F  A就使产品因表面缺陷而废弃的比例很低,另外还可以获得良好的耐热性和抗化学性。由于使用热裂解法炭
% M( B  R- X- u  l6 _7 Y6 e" u黑的胶料具有极佳的动态性能,从而保证产品有较长的使用寿命。
# {+ X& w9 a) @, B: U2 O5.油封
5 M( W  L. \' B$ a$ B热裂解法炭黑广泛应用于油封中。正如用于Ｏ形圈中一样,因其较好的模内流动性和很低的筛余物含量,从
而减少质量问题,并能增加胶料的耐热性和抗化学性。具有较高使用温度的产品需要用昂贵的胶料生产,因
此可在高聚物中大量填充热裂解法炭黑来大幅降低产品成本,但并不会影响产品质量。
# `' N* D% E. I6 f& r6.轮胎
热裂解法炭黑在轮胎工业的挤出胶料中已应用多年。近来,轮胎工业寻求使用热裂解法炭黑以降低成本。
子午线无内胎轮胎的气密层中采用昂贵的卤化丁基胶，加入120 份热裂解法炭黑,这样就可以在性能不受
影响的情况下,极大地节约成本。实际上,其气密性也得到提高。此外，热裂解法炭黑还应用于内胎和气门
0 r  Z" r) e" A( _嘴胶垫，以及轮胎胎圈钢丝覆胶的胶料配方中。
第 83 页共 87 页
7.Ｖ带
& S9 b3 |  ~: m许多生产Ｖ带的胶料中, 如缓冲胶,都使用热裂解法炭黑以提高橡胶的动态性能,以及在高温等条件下的
" Z; D4 V0 I' |3 O6 m耐老化性能，提高Ｖ带的使用性能和寿命。
) q7 A: D, ~; V# c1 I% N/ _8 d8.车窗雨刷胶条
+ A+ A0 P# o" w热裂解法炭黑非常广泛地应用在车窗雨刷胶条的生产中以提高其使用性能。它可以改善加工性能,由于其
8 S. `- ]8 P: s2 T. d5 H# R+ K筛余物含量很低,可使最终产品具有非常好的外观。在相对较高的填充量情况下,产品的硬度比较低。产品
1 m4 X8 e5 D( t) J极佳的动态性能,可以使雨刷器与玻璃贴合更紧，刮得更干净，同时寿命会更长。
四.结论
1 C$ U! Q8 j& d) }. m- J# z* t热裂解法炭黑用于需要其独特性能的胶料中。它具有粒径大、结构低,优越的动态性能,以及良好的模压、
挤出和混炼等特性。在高填充量时,以及需要以上所述的物理特性的领域,它的表现十分突出。在需要达到
特定性能时，可以在胶料中与炉法炭黑和其它填料并用。
在汽车橡胶配件使用的天然橡胶和合成橡胶中，有许多是高性能的特种合成橡胶，比如三元乙丙橡胶
（EPDM）、氟橡胶（FKM）、丙烯酸酯橡胶（ACM）、丁腈橡胶（NBR）和氢化丁腈橡胶（HNBR）、氯磺化
聚乙烯（CSM）、氯醚橡胶（ECO）、氯丁橡胶（CR）和丁基橡胶（IIR）等，价格昂贵，大量填充使用热
5 a: }. M6 V' t裂解炭黑可以在达到和改善有关零部件性能要求的前提下，大幅降低成本。
$ N3 t# a: t2 v4、肯卡伯热裂解法炭黑N990 与亚美尼亚N990 对比报告
加拿大产热裂解法炭黑N990与俄罗斯产N990炭黑对比试验
: G" ^7 E. r& @1 e3 q3 D一、检测结果：
0 z/ C8 k; }+ u0 S检测项目
: h) T! |; W0 e/ r" n! P! a  Y单位 CANCARB 俄罗斯
6 q1 ?" ~+ z, H2 o3 ]4 ~1 ?4 ~吸碘值 g/kg 8 8
DBP 吸收值 10-5m3/kg 32 37
$ @9 B+ U8 T3 ~8 s; \* i$ m' i' @压缩样DBP 吸收值 10-5m3/kg 32 34
! g/ Q; |& Z3 iCTAB 吸附比表面积 103m2/kg 11 9
氮吸附比表面积 103m2/kg 8 8
6 n  q8 V4 S/ K5 eSTSA 103m2/kg 7 7
( u) ?# B8 m% s' w- P" T着色强度 % N/A N/A
加热减量 % 0.04 0.04
) ]- @% u& i8 |5 _+ s* v- J; {4 X灰分 % 0.06 0.025
  r( |0 P- H! B45μm 筛余物/325 目 % 0.0010 0.0031
150μm 筛余物/100 目 % 0.0025 0.004
  B# d+ Z; A7 h& V9 ]3 m500μm 筛余物/35 目 % 0 0
; e; ^! G9 `7 z- b1 H7 ~2 t4 k# `丙酮抽出物 % 0.5 0.1
pH 值 10 9
杂质 N/A N/A
拉伸强度 Mpa 23.3 23.0
300%定伸应力 Mpa 7.2 8.1
8 g# `' F  l5 V8 t* m( t# C# w第 84 页共 87 页
扯断伸长率 % 577 584
8 h4 B1 O. q1 }焦烧时间T35 min 12 18
回弹性 % 66 66
. n2 L8 j3 |7 V& C压缩永久变形（100℃x22h） % 42.2 46
( }5 O- \6 C% p9 Q, ?L+2(mm)屈挠次数 2800 3000
裂口增长
L+6(mm)屈挠次数 18000 9240
7 U  S' ~$ i$ M* f二、结果分析：
经国家炭黑检测监督检验中心对加拿大肯卡伯公司生产的N990 和俄罗斯产N990 分别作出检测，得出了两
份实验报告，以下对检测报告上的各项指标进行简要分析：
* t% G* Z, R8 p$ G! r. p实验报告主要分为两个部分，第一部分是检测炭黑自身的性质，第二部分是炭黑添加到胶料中以后胶料的
+ a. |  ^9 E' ]性能。一般反映炭黑性能主要有四项指标：粒径和粒径分布，结构和结构性，比表面积，表面化学性质等；
本次实验所检测的对象又是典型的热裂解法炭黑，因此主要的性能指标还有筛余物含量等。第一部分中的
指标直接会影响第二部分的检测结果，二者有很密切的关系，接下来我就逐项对各项指标及其中的关联性
加以分析：
6 d) K. A, ^, J5 O3 D6 e. m1. 吸碘值、CTAB吸附比表面积、氮吸附比表面积、STSA
这四项指标是反映炭黑粒径大小和比表面积的，它们均表明这两种炭黑的粒子比表面积较小、直径较大。
四种方法同时使用以便消除各种检测手段的方法误差。从数据中看，这两种炭黑在粒径大小上差别不大。
1. DBP吸收值和压缩样DBP吸收值
+ Q$ n% G/ j* l8 I% V1 t2 T8 U这两项指标是反映炭黑结构和结构性的，其中压缩样DBP 吸收值与胶料性能的相关性更强，原因是这样：
5 R0 \6 j& U6 h" h炭黑中炭原子并不是以原子的形态存在的，而是很多个原子团聚在一起形成链枝状的聚集体，我们称其为
一次结构或者原生结构；靠着一次结构之间的分子间力的作用等，聚集体彼此吸引形成更大的复聚体团块，
我们称其为二次结构。二次结构不稳固，在胶料加工过程中就会被破坏，因此炭黑最终在胶料中的存在形
% o1 O# o3 k+ B: ?& }态是一次结构。DBP 吸收值测出的是炭黑在自然状态下，即一次结构二次结构并存的结构指标，而压缩样
DBP 吸收值是经高压将炭黑的二次结构全部破坏成一次结构后得到的炭黑结构指标，因此它更能体现的是
炭黑在胶料中的结构状态，显然与胶料性能的相关性更强。
接下来我们来看这两种炭黑的这两项结构指标，横向比较说明加拿大产的N990 炭黑无论在一次结构上还
是一次、二次混合结构都要比俄罗斯低，也就是说加拿大的N990 更容易分散；而两种炭黑的指标各自做
纵向比较，发现加拿大产N990 压缩后的DBP 吸收值与压缩前比较几乎没有变化，这能够说明此种炭黑本
4 [$ y1 a' T. A+ `身就是主要以一次结构形态存在的，当把它添加到胶料中时需要的外应力很小就可以均匀的分散成通常炭
黑在胶料中的存在状态，减少混炼过程的耗能、生热等，改善了胶料的加工性能。而俄罗斯产N990 在这
方面就略劣势于加拿大N990。
1. pH值
这项指标是反映炭黑表面化学性质的。更准确地说，pH 值反映了炭黑表面的酸碱性，PH 值的大小是影响
胶料焦烧时间（T35）的因素之一，PH 值越低，T35 就越长。实际上焦烧时间和胶料半成品的自硫化时间
正向相关，如果T35 较短，胶料在转入制成品加工之前就自硫化了，胶料变得难以加工，这是我们不希望
发生的；而如果T35 较长，胶料在转入制成品加工之后要一段时间才能开始硫化，这样又浪费了时间和能
第 85 页共 87 页
# R$ t/ G/ u. M, ^/ v$ ?9 x5 K源，也是我们不希望发生的，因此在实际生产过程中比较接受的T35 在10 分钟左右。加拿大产N990 的T35
; j; f& f% c& T# X# Y6 V（12 分钟）更接近于实际生产需要。
" H1 j# ]2 A4 w% ^# f1. 丙酮抽出物
3 M- e0 C4 W: n- ^: Y/ H% z这项指标反映了炭黑生产转化的完全程度。炭黑是由乙烯焦油、煤焦油、天然气等原料经不同的加工过程
5 O, L/ f' t& v5 Y: |: K生成的，在生成的炭黑中肯定会混有一些残留的原材料，丙酮抽出物的大小就反映了残留物的多少。我们
当然希望炭黑的转化率高，混有的残余原料少。在这项指标的比较中，俄罗斯N990 的丙酮抽出物较小，
但两者都在0.5%以下，属于合理范围。
& [5 V! f$ E6 y" T  _* K1. 45μm，150μm，500μm筛余物含量
这三项指标对于热裂解法炭黑来说是非常重要的，尤其是45μm 筛余物含量一值，他的大小直接影响了制
. R, Y  h0 J8 Q- [& y8 l成品外观的光亮程度、后续处理等方面。45μm 筛余物含量越低，制品就越光亮，外表越美观。现在市场
% r- O) A1 {, q1 a. b竞争的激烈使得大家对高端制品内、外品质都追求卓越，因此极低的45μm 筛余物含量能够吸引采购者们
的眼球。从这项性能上来看，加拿大产的N990 具有更强的竞争力。
8 @% G: _) t- I& c1. 其他炭黑性质
这二种是热裂解法炭黑，因此他们的着色强度都较低，难以测出，实际生产过程中几乎不用他们作为着色
) \: e1 a( u7 F8 M剂使用。其他的性能，如加热减量、灰分、杂质等，数值都较小，几乎得不到结果，对实际应用影响很小。
1. 胶料的性能
1 M+ H6 t, u/ i" @( P0 W; j之前通过分析炭黑自身性能，联系到一些应用于胶料后的情况，还有几项胶料的指标需要拿出来再说一说。
众所周知，热裂解法炭黑是一种补强性不高，但是在改善胶料弹性、动态性能、压缩永久变形性和加工性
2 Y% n7 I% m) y8 b- a* W能方面具有独特优势的高品质炭黑。从此次实验的几项指标上可以看得出来，如拉伸强度、300%定神应力、
扯断身长率、回弹性、压缩永久变形和裂口增长等。若将两种炭黑加以比较，会得出如下结论：
在补强性上二者能力相当；
+ O6 r0 D2 W% p" N' D300%定伸应力越高，扯断伸长率越小使得胶料的韧性越好，因此添加了加拿大产N990 的胶料获得更好的
韧性；
. Z7 r) D" d- O2 F! i3 ^6 U胶料回弹性都较好；
1 T! H. o) h2 y" ]! I- a2 w% y  k压缩永久变形是一项硫化参数，胶料硫化得越彻底越完全，这项指标就越小，在这点上加拿大产的N990
也具有一定优势；
8 s2 h; N& m9 J" M; r7 ?' w此外裂口增长的测试一共进行了两种，L+2(mm)屈挠次数和L+6(mm)屈挠次数，其中后者更有意义一些，因
为胶料对这样的缺口更敏感。通过比较我们能够看出，加拿大产的N990 对改善胶料的动态性能有更明显
0 f" K& l' M' A+ P4 `' [0 K的优势。
通过以上的分析，我们可以得到这样的结论，加拿大产N990 和俄罗斯产N990 都是一种典型的热裂解法炭
黑，他们对增加胶料的弹性、韧性，改善胶料的动态性能、压缩永久变形性和加工性等有很明显的优势，
: Z2 Y% O1 \* q) M6 K6 w8 \* @所以可以广泛应用于各种橡胶密封件、胶管、胶带、雨刷条等橡胶制品中。从整体效果上看，加拿大产N990
. g" r& A% L: G6 K+ j- [! j+ ?+ @的品质更高一些，可以赋予胶料更好的外观、更大的韧性、更小的压缩永久变形性、更好的加工性能和其
他一些更卓越的品质。各行业的朋友们可以针对自己产品品质的需要选择不同的热裂解法炭黑。
第 86 页共 87 页
5、热裂解法炭黑N990 与喷雾炭黑性能对比
4 Z+ W0 J- A/ Q- c0 x热裂解法炭黑N990与喷雾炭黑性能对比
! X1 O  U$ v# t2 P9 ~' c中联橡胶（集团）总公司 炭黑项目部
炭黑是橡胶工业中最通用的补强填充剂，其总量的90－95％用于橡胶工业，其耗用量约为橡胶耗用量的
40－50％。炭黑不仅能提高橡胶制品的强度，而且能改善胶料的加工性能，并赋予制品以耐磨耗、耐撕裂、
耐热、耐寒、耐油及某些特殊性能，使制品使用寿命延长。炭黑的生产工艺一般可分为槽法和炉法，其中
中粒子热裂解法炭黑（MT 炭黑）是天然气隔绝空气加热到1300℃裂解生成，是由大量球形、椭圆形炭和
6 T$ O6 n: t; n( Z少量熔接粒子组成，具有粒径大、比表面积小、结构低、容易分散、流动性好、高填充量等特点。因其表
面活性低，故也称为非补强性炭黑，是一种在轮胎气密层、胶管、胶带、油封、氟胶制品中应用较为广泛
的炭黑品种之一。
$ q1 u  T& U  r7 N2 A6 K8 _' N: Y由于目前国内的炭黑厂尚不能生产热裂解法炭黑，因此我国的橡胶产品配方中很难见到这一组分。而性能
0 ?) C, e& E3 n: Y! T2 B" N与其相近似的喷雾炭黑，粒子较粗并可以在胶料中大量填充，加工性能良好。硫化胶弹性大、生热低、变
形小、低温性能好、定伸应力较高，目前多用于特种橡胶制品中，另外国内自己也生产这种炭黑。因此我
! U8 Z4 x* Q( t+ Y/ a# z: d0 m国的配方设计工程师经常使用喷雾炭黑在相关的生产中。
1 D. P/ c% R2 C8 C0 J* }; `8 M本文仅就中粒子热裂解法炭黑的代表N990 热裂解法炭黑和喷雾炭黑的各种性能进行对比。
. W5 b' `# T' W5 `一．材料
  G# [' y+ r7 `2 {8 C实验所需的炭黑来源为：N990 热裂解法炭黑 加拿大Cancarb 公司生产
: x  m  I/ H1 l( A' e  d8 `喷雾炭黑 国产品种
8 p1 t' P$ V! m, D二．试验结果
热裂解法炭黑与喷雾炭黑基本性能对照表
0 D1 p+ D) D7 H测试项目 ASTM 编号 喷雾炭黑 热裂解法炭黑
物理形态 粉末 均匀、柔软颗粒
325 网目筛余物 %（ppm） ASTM D—1514 17 5
! }% R( w! _- Y氮表面积 m２/g ASTM D—6556 16.6 7-12
DBP ml/100g ASTM D—2414 120 44
. Z* c0 p# }% X! c. [4 o灰份含量 % ASTM D—1506 0.53 0.2
pH 酸碱值 ASTM D—1512 8-10.5 9-11
, X4 K* d4 K* X7 Y甲苯萃取量 % CC—12 1.1 0.5
加热减量 % ASTM D—1509 1.64 0.1
密度 kg/m３ -- 154 --
, h3 J1 l& U0 u3 v, U- C硫含量 % -- 0.49 0.05
三．实验结果分析
1. 物理形态
2 W5 _  C+ x3 ^- c1 @3 l4 u) a5 p经过造粒处理后的N990 热裂解法炭黑不仅在加工中可以防止粉尘和有害空气的产生，维护使用者的身体
健康，而且造粒后的炭黑更易于搬运，降低了炭黑的运输成本，也改善了炭黑的流动性，更易于使用气体
输送装置加料。另外造粒后，可以提高炭黑在胶料中的分散性。喷雾炭黑由于未经过造粒处理，加工混炼
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时间不得不延长，消耗了更多的能源，产生了更高的温度（可能引起胶料焦烧），降低了设备的利用率。
甚至可能出现由于存在未分散的炭黑，引起制品内部出现空洞以及制品外观质量问题。
1. 325 目筛余物含量
& q* n4 g$ i! `0 A' m" H  I+ h筛余物和磁性物质(诸如金属碎片)含量高能引起制品外观质量和其它质量问题。在实际生产中，尤其是在
* Y5 @# m0 Q5 a4 c' Q生产O 型圈、密封垫、风雨密封件和汽车水刮器，这是产生废品的主要原因。废品率的增加使生产成本相
应地增加。N990 热裂解法炭黑的筛余物较低，不仅可以提高成品率，而且可以降低对模具的磨损，提高连
$ E& J  b* ?" J; w续生产的时间。
2 {% w. M/ c' A. u7 c* }$ r; N1. 结构
利用DBP 吸收法检测喷雾炭黑的结构时，无法得到数据。分析原因，有可能是喷雾炭黑的结构非常松散（密
度仅为154 KG/M３），也有可能是这种测试方法不适合检测这种形态的炭黑。表中喷雾炭黑DBP 吸收值摘
自《橡胶原材料手册》（于清溪主编 化学工业出版社出版）。
1. 甲苯抽出物
# n# E* e) m1 W; x炭黑表面上焦油状物质，可以被甲苯等一些溶剂抽出。抽出物含量高可能会污染胶料，在一些应用中能引
起污染。制品外观也可能出现问题。
/ u, P# O; @5 k9 J1. 比表面积
喷雾炭黑的比表面积比N990 热裂解法炭黑的大，从理论上讲，喷雾炭黑的粒子比N990 热裂解法炭黑小，
补强性更好，而N990 热裂解法炭黑在胶料中的添充量则更大一些，胶料的各项技术指标却不会随N990 热
裂解法炭黑份数的加大而下降。
3 s  k9 Y) R) ]  h- G0 t1. 加热减量
N990 热裂解法炭黑加热减量明显低于喷雾炭黑。如果炭黑水分含量高，在硫化时，可导致制品中产生气泡，
! a* h- ^  Q& r( P; x进而使制品内部出现气孔和外观质量问题，因此在生产中我们更希望使用水分含量低的炭黑。
1. 硫含量
% S' a8 ~8 `- `, {. _喷雾炭黑中硫含量经测试要比N990 热裂解法炭黑的高出许多。在氟胶加工中，由于氟胶是高饱和胶，不
9 A9 G4 g/ }1 V能使用硫黄硫化体系，因此喷雾炭黑不适合氟胶的生产加工中。
四．结论
6 [/ L4 N  v- L' n. g4 U综上所述，我们感到对比喷雾炭黑，N990 热裂解法炭黑作为一种功能性填充剂，具有加热减量小、纯度高、
粒子大、结构低、流动性好、填充量高等优势，更适用于相关橡胶制品，尤其是在生产配方中的胶料较昂
贵，尺寸公差要求严格，动态性能要求优秀的制品中，如氟胶、丁腈胶、三元乙丙胶、氯丁胶、丁基胶等。
另外大量使用热裂解法炭黑不仅可以降低成本，而且使用造粒后的炭黑可以改善工作环境，提高连续生产
能力。