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白炭黑、炭黑与纳米改性高岭土补强材料的差异分析

发布日期:[2010-12-3 17:40:30]    共阅[2876]次

白炭黑、炭黑与纳米改性高岭土补强材料的差异分析

1,吸油值的影响:一般来讲,吸油值大,则补强性好,硬度大,但分散差,伸长小,压变大,弹性差。白炭黑的吸油值大多在150 – 300 ml/100g之间,炭黑视结构性不同,吸油值在80 - 120 cm3/100g,有些炭黑的吸油值更高,达到200 cm3/100g,比如导电炭黑,所以导电炭黑的分散性是比较差的。而纳米改性高岭土补强材料的吸油值在60左右,使得这一类产品具有高的伸长率,弹性好,压缩永久变形小。加上纳米高岭土松散密度一般为0.06-0.07g/cm3,明显消除颗粒的团聚现象,因此具有非常好的分散性。
2,补强剂和胶料的相容性,和表面活性也有关系。白炭黑表面活性低,所以需要加偶联剂,改善与橡胶的相容性。纳米改性高岭土补强材料与橡胶相容性好,是因为表面经过特殊聚合物插层聚合(intercalation polymerization)处理。红外分析表明,颗粒表面已联上了偶联剂分子;填充橡胶试验表明,复合改性纳米高岭土有很好的补强效果。
3,一般而言,白炭黑的表面呈酸性,同时白炭黑粒子表面有大量的微孔,对硫化促进剂有较强的吸附作用,因此明显地迟延硫化。为了避免这种现象,一方面可适当地提高促进剂的用量,更有效的方法是加入活性剂,使活性剂优先吸附在白炭黑表面,这样就减少了它对促进剂的吸附,使胶料呈碱性,提高硫化速度。而纳米改性高岭土补强材料本身表面经过特殊处理,降低了无机填料的粒径和表面亲水性,呈碱性,因此呈现较快的硫化速度。
4, 一般白炭黑含有7%左右的的游离水份,这些水份取代了部分硅烷(Silanol)和ZnO之间的反应,当操作温度蒸发了部分水份后,ZnO粉直接附着在白炭黑表面,白炭黑与橡胶之间的键结受到Zn的干扰,降低了Zn的活性作用,结果是硫化速度减慢和补强作用下降。通常我们添加一些醇类活性剂(如DEG,PEG)来修正。当增加醇类用量时,硫化速度得到提高;而纳米改性高岭土补强材料的游离水分(Volatile water ,105℃)只有0.7%左右,这将大大降低ZnO的吸附作用,使Zn的活性作用提高,表现为硫化速度加快;
6,白炭黑补强配方常呈现较高的门尼粘度和僵硬性(Stiffness),白炭黑用量越多胶料越发硬,给加工带来困难。人们通常通过添加软化剂来降低门尼粘度,增加流动性,用量视白炭黑用量多少及门尼粘度大小而异,但软化剂会损失部分物性,而纳米高岭土可降低门尼粘度,具有很好的加工性能。
7,白炭黑由于比表面积很大,在180-190 m2/g之间,总趋向于二次聚集,加之在空气中极易吸收水分,所以白炭黑的混炼与分散要比炭黑困难得多,而且在多量配合时,还容易生成凝胶,混炼时生热大。而纳米陶土吃粉速度快,动力消耗少,减少混炼时间。炭黑的混炼性能介于白炭黑和纳米高岭土之间。
8,纳米级高岭土在挤出工艺中表现为挤出速度快,升热少,机头压力小,减少的焦烧现象的发生机会,制品尺寸稳定,表面光滑,消除彩虹现象,手感细腻。
9,纳米高岭土的硬度计算系数较白弹劾和弹劾小,这个系数和加入量是相关的,配方公车时要注意这个问题,通过配方调整达成所要产品的硬度。
10,纳米高岭土在物性、工艺性能和成本之间能达成很好的平衡,是性价比高的补强材料。
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