炭黑在锡偶联型SSBR中的分散性
NR炭黑复合材料炭黑分散性与动态性能的关系研究中期报告
NR炭黑复合材料炭黑分散性与动态性能的关系研究
中期报告
这份报告介绍了一项关于NR炭黑复合材料的研究，重点探讨了炭黑分散性与动态性能之间的关系。
以下是报告的主要内容：
背景介绍：
炭黑是一种广泛用于橡胶制品中的填料，可以提升橡胶的强度、弹性和耐磨性。
但炭黑的分散性对复合材料的性能有很大影响，不良的分散会导致橡胶的力学性能下降。
研究目的：
本研究旨在探索不同分散度的炭黑对NR炭黑复合材料动态性能的影响，以及寻找优化炭黑分散的方法。
研究方法：
在实验中，我们使用了高速分散机将炭黑与NR橡胶预处理，然后在硬度计和动态机械分析仪上测试了复合材料的硬度、拉伸模量和阻尼特性。
同时也使用了电镜观察了炭黑的分散状态。
初步结果：
研究发现，炭黑分散的优劣对复合材料的动态性能有显著影响。
当炭黑分散较好时，复合材料的硬度和拉伸模量都会增加，而阻尼特性则会降低。
并且发现高速分散机和使用表面活性剂预处理都可以提高炭黑的分散度。
结论：
本研究初步证明了炭黑分散度对NR炭黑复合材料动态性能的影响，提供了优化炭黑分散的方法。
未来研究将进一步探索不同炭黑的性质和使用其他表面活性剂来优化分散度的效果。
不同炭黑对溶聚丁苯橡胶性能的影响
补强填充剂应用的历史与橡胶材料的使用几 乎 同 步，固 体 填 充 剂 最 重 要 的 作 用 是 提 高 橡 胶 材 料的强度和加工性能以及降低成本 。 [10-12] 炭黑作 为 主 要 的 补 强 填 充 剂，可 以 有 效 提 高 橡 胶 材 料 的 使用性能。本工作研究不同炭黑对SSBR加工性 能 和 应 用 性 能 的 影 响，以 期 为 实 际 生 产 和 配 方 设 计提供一定的参考。
SSBR 137. 5，炭 黑（变 品 种） 68. 75，氧 化 锌 3，硬 脂 酸 1，硫 黄 1. 75，促 进 剂TBBS 1. 38。 1. 3 主要设备和仪器
BR1600型 密 炼 机，英 国 法 拉 尔 公 司 产 品； XK-160型 开 炼 机，青 岛 鑫 城 一 鸣 橡 胶 机 械 有 限 公 司 产 品；P-50-PCD-3L 400×400型50 t平 板 硫 化机，中国台湾磐石液压工业有限公司产品；GT7080-S2型 门 尼 粘 度 计、GT-M2000-A型 无 转 子 硫 化 仪、GT-7042-RE 型 橡 胶 弹 性 试 验 机、GT7012-D型DIN磨 耗 仪 和GT-7017-EL1型 热 氧 老 化试验箱，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品； RPA2000橡胶加工分析（RPA）仪，美国阿尔法科技 有 限 公 司 产 品；RH2000 型 毛 细 管 流 变 仪，英 国 马 尔文仪器有限公司产品；TH210型邵氏硬度计，营
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炭黑是一种由烃类化合物在严格控制的工艺条件下不完全燃烧或热裂解生成黑色粉末状物质，其主要成分是元素碳，并含有少量氧、氢和硫等，是最古老的工业产品之一。
炭黑作为一种功能性材料具有优良的橡胶补强、着色、导电或抗静电以及紫外线吸收功能，在塑料、化纤、油墨、涂料、电子元器件、皮革化工和干电池等很多领域中有着不可代替的作用。
炭黑还可用于冶金及炭素行业内，作为高纯碳材料。
但由于炭黑颗粒具有极强的聚集性和高吸油量，导致炭黑在各种颜料中分散较为困难。
因此，要想在涂料中形成稳定的分散体系，需要选择合适的分散剂和炭黑，并确定适当的用量。
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公司主要经营品种有：助剂（分散剂、流平剂、消泡剂、附着力促进剂、降温剂、防沉剂、导电剂、桔纹剂）树脂（冰花漆树脂、弹性树脂、PP 树脂、电镀银树脂、水性树脂，砂纹粉、蜡粉。
炭黑分散度
炭黑分散度炭黑是一种常用的填充剂，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨、印刷等工业领域。
炭黑的性能直接影响到产品的质量和使用寿命，而炭黑的分散度则是影响炭黑性能的重要因素之一。
本文将从炭黑分散度的概念、影响因素、测试方法和改善措施等方面进行探讨。
一、炭黑分散度的概念炭黑分散度是指炭黑在基材中的分布均匀程度，也就是炭黑颗粒的大小、形状、数量和分散状态等因素的综合表现。
炭黑分散度好，可以使填充剂充分发挥其增强、增硬、增黑、增韧等作用，提高产品的物理性能和机械性能，同时还可以改善产品的外观和质感。
反之，炭黑分散度差，会导致产品的强度、硬度、耐磨性、耐候性、耐化学性等性能下降，甚至出现开裂、变形、老化、脱落等问题，影响产品的使用寿命和安全性。
二、炭黑分散度的影响因素炭黑分散度受到多种因素的影响，其中包括以下几个方面：1. 炭黑本身的性质：炭黑的表面积、结构、亲疏水性、团聚度等因素都会影响其与基材的相互作用和分散状态。
一般来说，表面积大、结构复杂、亲水性强、团聚度高的炭黑分散度较差，需要采取相应的改善措施。
2. 基材的性质：基材的材质、粘度、极性、流变性等性质都会影响炭黑在其中的分散情况。
高粘度、高极性、低流变性的基材有利于炭黑的分散，而低粘度、低极性、高流变性的基材则会使炭黑分散度下降。
3. 加工工艺的条件：加工工艺的温度、时间、剪切力、压力等条件都会对炭黑的分散产生影响。
适宜的加工工艺条件可以使炭黑分散度提高，而不当的加工工艺则会使炭黑分散度下降。
4. 添加剂的种类和用量：添加剂的种类和用量对炭黑的分散也有一定的影响。
例如，表面活性剂、分散剂、增塑剂等添加剂可以提高炭黑的分散度，而过多的添加剂则会影响产品的性能。
三、炭黑分散度的测试方法炭黑分散度的测试方法主要有以下几种：1. 光学显微镜法：将样品制备成薄片，使用光学显微镜观察炭黑的分散情况和颗粒大小。
2. 电子显微镜法：使用扫描电子显微镜或透射电子显微镜观察炭黑的形态、大小和分散状态。
炭黑分散检测标准
炭黑是一种常见的工业材料，广泛用于橡胶、塑料、油墨、涂料、化妆品等领域。
炭黑的分散性对其性能和应用影响很大，因此炭黑分散等级标准是炭黑生产和应用中非常重要的一个指标。
炭黑分散等级标准是指根据炭黑分散的质量、均匀度和稳定性等指标，将炭黑分为不同等级的标准。
目前国内外常用的炭黑分散等级标准主要有ISO、ASTM、JIS等。
ISO标准中，炭黑分散等级从0至4级，分别表示不同的分散质量。
0级表示炭黑未经分散处理，1级表示炭黑分散不均匀，2级表示炭黑分散较好，但存在部分聚集现象，3级表示炭黑分散很好，但存在少量聚集现象，4级表示炭黑分散完全均匀，不存在聚集现象。
ASTM标准中，炭黑分散等级从N1至N7级，分别表示不同的分散质量。
N1级表示炭黑未经分散处理，N2级表示炭黑分散不均匀，N3级表示炭黑分散较好，但存在部分聚集现象，N4级表示炭黑分散很好，但存在少量聚集现象，N5级表示炭黑分散完全均匀，不存在聚集现象，N6级和N7级则表示超级细炭黑和特殊细炭黑。
JIS标准中，炭黑分散等级从S1至S7级，分别表示不同的分散质量。
S1级表示炭黑未经分散处理，S2级表示炭黑分散不均匀，S3级表示炭黑分散较好，但存在部分聚集现象，S4级表示炭黑分散很好，但存在少量聚集现象，S5级表示炭黑分散完全均匀，不存在聚集现象，S6级和S7级则表示超级细炭黑和特殊细炭黑。
以上三种标准中，炭黑分散等级的划分基本相同，主要区别在于命名方式和具体指标的描述。
在实际应用中，可以根据具体需求和标准要求选择合适的炭黑分散等级。
炭黑分散等级标准是炭黑生产和应用中非常重要的一个指标，对炭黑的性能和应用有着重要影响。
合理选择炭黑分散等级，可以提高炭黑的分散质量和稳定性，从而保证产品质量和性能。
炭黑和白炭黑与不同SSBR的相互作用研究
炭黑和白炭黑与不同SSBR的相互作用研究
吕婧;房师涛;赵菲
【期刊名称】《弹性体》
【年(卷),期】2015(025)003
【摘要】选取微观结构相似的锡偶联和硅偶联溶聚丁苯橡胶(SSBR)为橡胶基体,分别使用炭黑和白炭黑进行补强,研究其相互作用及其对硫化胶性能的影响.结果表明,在端基硅偶联SSBR中白炭黑的分散好于炭黑的分散,在端基锡偶联SSBR中炭黑的分散好于白炭黑的分散,说明白炭黑、炭黑分别与硅偶联和锡偶联SSBR有较强的相互作用.炭黑补强能使锡偶联SSBR获得较好的物理机械性能,而白炭黑补强硅偶联SSBR具有更低的动态生热性能.
【总页数】4页(P66-68,84)
【作者】吕婧;房师涛;赵菲
【作者单位】青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042;青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛266042
【正文语种】中文
【中图分类】TQ333.1
【相关文献】
1.白炭黑/SSBR液相混炼研究 [J], 付含琦;周雷;邵卫;艾纯金
2.白炭黑/SSBR复合材料的界面及硫化胶性能研究 [J], 徐春燕;吴友平;赵素合
3.不同硅烷偶联剂对白炭黑填充SSBR胶料的性能的影响 [J], 张屹;范世玉
4.不同分子结构溶聚丁苯橡胶的分子链形态及其与白炭黑的相互作用 [J], 王丽丽; 解希铭; 刘苹
5.沉淀法白炭黑的制备及其填充SSBR/BR的研究 [J], 缪烨; 孔令汉; 黄溪岱; 王中英; 朱红
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炭黑在溶聚丁苯橡胶和丁基橡胶中的分散与相互作用
１ 实 验 １．１ 主 要原 材料
ＩＩＲ（ＲＢ３０１）和 ＳＳＢＲ（Ｂｕｎａ ＶＳＬ ４５２６—０ ＨＭ ）， 德 国 朗盛 化 学 有 限公 司 产 品 ；炭 黑 Ｎ２３４，卡 博 特 化 工有 限公 司产 品 ；硬脂 酸 ，广州金 昌盛科技 有 限
关 键 词 ：溶 聚丁 苯 橡 胶 ；丁 基橡 胶 ；炭 黑 ；胎 面胶 ；动 态 性 能 中 图分 类 号 ：ＴＱ３３０．３８ １；ＴＱ３３３．１／．６ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０００—８９０Ｘ（２０１６）０２—００７４—０５
由 于对 汽 车 安 全 、舒 适 、节 能 的要 求 逐 渐 提 高 ，相应 地 ，轮胎 也要 求具 有 优异 的抗 湿滑性 能 、 耐 磨 性 能 和低 滚 动 阻 力 特 性 ，这 ３项 性 能 被称 为
１２０～ １４０℃ ，混 炼 时间 ６ ｍｉｎ。加料顺 序 ：ＩＩＲ （ＳＳＢＲ）－－￣２／３炭 黑 一 硬脂 酸 一剩 余 １／３炭黑 一 氧 化 锌 一共 混 。然后 ，采 用 美 国Ｒｅｌｉａｂｌｅ橡 塑机 械有 限 公 司 的６×１３两 辊 开 炼 机 进 行 开 炼 ：辊 温 ４Ｏ ℃ ，薄 通３次 ，依 次 加入 促 进 剂 和硫 黄 ，左 右 各３刀 打三角包 ，下 片。 １．４ 性 能测 试
＝ （ｍ３一 ２一 １ｗｆ）／ｍ１Ｗ 式 中 ，ｗ 和ｗ 分 别 为 混 炼 胶 中填 料 和 橡 胶 的 质量 分 数 。
混炼胶 加 工性 能 。采 用美 国阿尔法 科技 有 限 公 司 的ＲＰＡ２０００型 橡 胶 加 工 分 析 仪 ，按 照 溶 聚 丁苯 橡 胶 和 丁 基橡 胶 中 的分 散 与相 互 作 用
丁苯橡胶的苯乙烯和乙烯基含量——SSBR／NR并用胶中炭黑的分散及相间分布
vol64no3201133櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐櫐38欧盟法规将推动轮胎用白炭黑的发展为应对能源危机及低碳经济的要求欧盟于2009年制订轮胎标签法规ec12222009要求在欧盟销售的轿车轮胎轻卡轮胎卡车轮胎及公共汽车轮胎必须附带标签标示出轮胎的燃油效率滚动噪声和湿抓着力等级
６ ２ ， 与Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ试 样 Ｓ ２ １ ／ Ｖ６ １的相 同。 本文 研究 了填 充 ５ Ｏ份 Ｃ Ｂ （ Ｎ ２ ２ ０ ， Ｅ ｖ ｏ ｎ ｉ ｋ公 司） 的Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ胶 料 、 天然 橡胶 Ｓ ＭＲ １ ０ （ ＷＥ Ｂ Ｅ Ｒ＆
Ｓ Ｃ ＨＡＥ Ｒ ＧＭＢＨ＆Ｃ ｏ ． ＫＧ） 以及 ５ ０ ／ ５ ０ Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ ／
路 面 抓 着性 、 制 动 滑行 距 离 、 滚 动阻 力 、 耗 油量 ） 。 通 常采 用 ＮＲ和 Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ并用使 轮胎 达 到所 希望 的 性能 ， 同时还 需 要填 充 补 强剂 如炭 黑 或 白炭 黑 以
表 １ 苯 乙 烯 含 量 变 化
取 得适 当 的物 理 机 械 性 能 。制 备 轮 胎 胎 面胶 料 时， 并用 胶 中混入填 充剂 是非 常重要 的一 步 ， 因为 填 料相 问分 布显 著 影 响轮 胎 胎 面胶 的整 体性 能 。 过 去 曾用 不 同方法 广泛研 究 了配合条 件 以及 配 合 剂 对并 用胶 相形 态 和 填 料 分布 的影 响 ， 近 年来 又
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23 445 的电阻率 + ::! ; < 19; "・ =, 0 远远高 于 6278 1495 + 11! 4 < 19; "・ =, 0 。 根据电子隧道 效应， 隧道电流 + 直流电或低频交流电 0 与炭黑聚 集体平均间隔宽度的倒数成幂函数关系。因此炭 黑填充量越高，粒径越大且颗粒疏松 + 多孔微粒 使单位质量炭黑中的聚集体个数增多 0 ，则电阻 率越小。炭黑的良好分散可以防止炭黑颗粒在硫 化胶中形成炭黑网络，减少碳碳接触，使硫化胶 的电阻增大。 23 445 系锡偶联结构，大分子末端 与炭黑表面的活性官能团之间强烈的相互作用 使得胶料中炭黑均匀分散且粒径较小，网状结构 难以形成或形成范围较小，其体积电阻明显高于 6278 1495。 !! ( )*+ 法 由图 5 可以看出， 23 445 炭黑聚集体的粒径 明显降低， 炭黑分散均匀性也比 6278 1495 得到 提高。对混炼胶聚集体的粒径进行统计平均处 理， 结果表明， 6278 1495 胶料中炭黑聚集体的平 均算术直径约为 ;9 %,> 而 23 445 胶料中约为
( 结 论 "#$%& 效应、电阻率及 ?6@ 法均证明锡偶联 型 2278 23 445 的炭黑分散性比 6278 1495 高。 锡偶联型 2278 滞后小、 生热低， 主要是因为大分 子末端与炭黑的强烈作用使炭黑粒子得以均匀 微细分散，炭黑网络结构难以形成或形成范围较 小，胶料因炭黑聚集体之间键断裂与重新形成而 产生的滞后明显减小， 生热大幅降低。
参考文献 Q
1 @&J/# R 3! S&#* B&%&K#*/D% /% &C#E*D,&K =D,GDN%JE Q T#NE&E #%J &LL&=*E ’ U ) ! 8NHH TF&, ?&=F%DC> 1PP1> ;: + ( 0 Q :V1 W :P5 5 S&EE X @! TF#K#=*&K/O#*/D% DL J/EG&KE/D%E ’ U ) ! 8NHH TF&, ?&=F%DC> 1PP1> ;: + ( 0 Q (V; W ::P ( ?EN*EN,/ A! 2*KN=*NK& #%J J$%#,/= GKDG&K*/&E DL EDCN*/D% 278 =DNGC&J I/*F */% =D,GDN%JE ’ U ) ! 8NHH TF&, ?&=F%DC> 1PVP> ;( + 1 0 Q V W 51
在含有增强性填充剂的橡胶胶料中，填充剂 对胶料生热的贡献很大
B +C . D
硫化机上进行。 !1 # 性能测试 硫化胶的动态压缩疲劳性能用上海化工机械 四厂生产的 ?" 5 ., 型压缩疲劳实验机测试，预 热 .- NQ(， 试验 .- NQ(， 压缩频率 + 2-- NQ( 5 +， 冲 程 F NN， 试样承受的负荷 +1 -+ G%&。 采用美国 GR(S&(PR 公司生产的 GA$ .--- 型 橡胶加工性能测试仪测定硫化胶的动态力学性 能，温度 F- M ，频率 +- <T，应变幅度 7E : .--E 。 采用上海第六电表厂生产的 I; 6* 型超高电 阻仪测定硫化胶的电阻，电流 - : + --- 4，电压 - : , --- U。 采用日本日立公司生产的 < 2-- 5 + 型 /!G 观察硫化胶中炭黑分散的状况，试样为超薄冷冻 切片， 切片厚度为 -1 + NN。 " 结果与讨论 实验结果显示， 锡偶联型 ""#$ 与 !"#$ 在物 理机械性能上最大的区别是滞后损失小，生热明 显降低。锡偶联型 ""#$ 的动态压缩疲劳试验内 部温升为 .-1 , M ， 从大分 !"#$ +,-. 的为 .7 M 。 子结构上看， "H ,,. 与 !"#$ +,-. 苯乙烯含量相
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A/B 1 8&C#*/D%EF/G H&*I&&% *#% ! #%J E*K#/% DL MNC=#%/O#*&E
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电阻率法
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锡偶联型 ""#$ "H ,,.C 日本 I"$ 公司产品。 乳聚丁苯橡胶 !"#$ +,-.C 吉林化学工业公司产 品。其他均为市售品。 试样制备 配方 （ 质量份，下同） ："#$ +--， > .*6 炭黑 硬脂酸 +1 -， 防老剂 6-+- >4 +1 -， 防 ,- ， J(K ,1 -， !1 " 老剂 $A +1 ,， 液体古马隆 ,1 -， 均匀剂 *1 -， 石蜡 质量比为 +1 .L -1 F） ， 促进剂 AG 与促进剂 A（ +1 -， " +1 2。硫化温度 +6, M 。 混炼及硫化：混炼在广东湛江橡塑机械厂制 造的开放式炼胶机上进行，规格为 ! +F- NN O 硫化在上海橡胶机械厂制造的 ., P 平板 *.- NN。
。 填充剂在胶料中主要
以三维网状结构存在，在胶料受到中等幅度的周 期性应变 8 例如， 压缩应变 +E : .-E 或剪切应变 约 *E : F-E 9 时， 将发生网状结构断裂和重新形 成的连续过程，这种键的断裂及重新形成是一个 滞后过程，在典型的增强胶料中，它是生热的主 要原因。炭黑与橡胶之间存在着较强的物理化学 作用，这种作用越强，炭黑分散越均匀，粒径越 小，形成网状结构的倾向也就越小，胶料的滞后 随之减小， 生热降低。 本工作主要应用 %&’() 效应 法、 电阻率法和透射电子显微镜 8 /!G 9 法对溶聚 丁苯橡胶 8 ""#$ 9 的炭黑分散性能做了考察。 ! !1 ! 实验部分 原材料
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第 /3 卷
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炭黑在锡偶联型 $$%& 中的分散性
王 珍， 赵素合
（ 北京化工大学 材料科学与工程学院， 北京 +---.V ）