[理学]补强与填充体系二组ppt
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橡胶补强与填充体系幻灯片PPT
炭黑
炭黑的粒径分布曲线
炭黑
炭黑比外表积是指单位质量或单位体积〔真实体积〕中炭黑粒子的总外 表积，单位为m2/g或m2/cm3。炭黑的比外表积有外外表积〔光滑外表〕、 内外表积〔孔隙外表积〕和总外表积〔外外表积和内外表积之和〕之分。 设S为单位质量炭黑的比外表积〔m2/g〕，ρ为密度〔g/cm3〕。对于球 形粒子，那么S与有以下关系：
炭黑是由许多烃类物质〔固态、液态或气态〕经不完全燃烧或裂解生成 的。它主要由碳元素组成，其微晶具有准石墨构造，且呈同心取向，其 粒子是近乎球形的粒子，而这些粒子大都熔结成聚集体。
炭黑是橡胶工业的主要补强剂。为适应橡胶工业的开展要求，人们开发 了五十余种规格牌号的炭黑。以前炭黑分类有按制法分，也有按作用分， 后来开展了ASTM-1765这种新的分类方法。这种方法的出现完毕了以前 分类混乱、缺乏科学表征炭黑的状况，但其缺点是没有反映出炭黑的构 造度。炭黑的几种分类方法分述如下。
判定标准：
DBP吸油值＞120cm3/100g炭黑 DBP吸油值在80～120cm3/100g炭黑 DBP吸油值＜80cm3/100g炭黑
高构造炭黑 正常构造炭黑 低构造炭黑
炭黑
常用炭黑的吸碘值、吸油值
品种 N115 N121 N234 N326 N339 N375 N550 N660 N774
粒径（nm） 11～19 11～19 20～25 26～30 26～30 26～30 40～48 49～60 61～100
通用炉黑 高结构半补强炉黑 细粒子热裂法炭黑 中粒子热裂法炭黑 代槽炉黑（中超耐磨炉黑型） 代槽炉黑（超耐磨炉黑型）
炭黑
二、炭黑的性质
炭黑的粒径〔或比外表积〕、构造性和外表活性，一般认为是炭黑的 三大根本性质，通常称为补强三要素
第四章填充补强体系
混第四合章与：混填炼充工补艺强
二、炭黑的微观结构
(一)炭黑的化学组成
炭黑由95％以上的碳元素组成。一些油炉法炭黑的碳含 量达99％以上。此外，在炭黑微晶结构中还化合有少量的 其它化学元素，如氢、氧和硫等，其含量氢为0.4~4%，氧 为0.2~1％，有的也存在硫，一般不超过1％。槽法炭黑中 的氢、氧含量最大。炭黑中的氢、氧元素多以羧基(COOH)形式存在，或以苯酚基形式存在，也有的以醌基形 式存在，醌基会生成自由基，因此显得更为重要。
混第四合章与：混填炼充工补艺强
第四章 填充补强体系
混第四合章与：混填炼充工补艺强
第一节 橡胶填充补强体系概述 第二节 炭黑的品种与性质 第三节 炭黑对橡胶的补强作用 第四节 炭黑与橡胶的工艺性能 第五节橡胶补强作用的机理 第六节 矿物及纤维填料
混第四合章与：混填炼充工补艺强
第一节 橡胶填充补强体系概述
混第四合章与：混填炼充工补艺强
炭黑的微晶比起石墨晶体要小得多，一般炭黑微晶是由 3~4个层面叠落而成的，乙炔炭黑由6~7个层面组成，炭黑 的层面距离比石墨的要大。各种炭黑的层面距不同，同一 种炭黑也有波动范围，只能取平均值。例如，乙炔炭黑为 0.355nm，炉法炭黑平均为0.377~0.385nm。炭黑的各层面 间不如石墨对应的好，层面向有弯曲、扭转、平移、串层 而形成如图3-7所示的乱层结构示意图。炭黑微晶高度Lc一 般1.3~1.6nm。各种炭黑相差不大。
炭黑是橡胶工业中最重要的补强性填料。可 以毫不夸张地说，没有炭黑工业便没有现代蓬 勃发展的橡胶工业。炭黑耗量约占橡胶耗量的 一半。许多无机填料主要来源于矿物，价格较 低，它们的应用范围也越来越广泛。在橡胶工 业中它们的用量几乎达到了与炭黑相当的程度。 特别是近来无机填料表面改性技术的研究与应 用，使无机填料的应用领域更加广泛。填料性 质对于填充聚合物体系的加工性能和成品性能 具有决定性的影响。
橡胶补强体系
粒径小、结构度高、表面活性大，用量大，胶料的拉断伸 长率低。其中炭黑用量、粒径、结构度影响较大。
7、对热性能的影响 炭黑对胶料耐热性影响不是很大，随炭黑用量增多，耐 热性稍有提高。
炭黑粒径小，表面活性高，用量大，胶料的耐寒性变差。 炭黑粒径小，结构度高，用量大，胶料导热系数增大，传 热加快。
8、对耐油性的影响
2、白炭黑的结构
微观结构：球形原生粒子。 气相法白炭黑内部结构为排列紧密的三维网状结构硅酸； 沉淀法白炭黑的结构为二维、三维结构的硅酸。 一次结构：聚集体结构（多个原生粒子聚集在一起） 二次结构：由聚集体通过氢键吸附在一起的附聚体。
微观结构
一次结构
二次结构
结构度：白炭黑聚集体表面链枝状结构的发达程度，即链枝
纯胶硬度+1/3 ×炭黑份数 纯胶硬度+1/4 ×炭黑份数
4、对耐磨性的影响
炭黑粒径小，表面活性大，分散性好，胶料耐磨性好； 结构度对耐磨性影响较复杂，说法不一。 炭黑的用量对胶料耐磨性存在一最佳用量。
5、对弹性的影响
粒径小、结构度高、表面活性大，用量大，胶料的弹性 差。其中炭黑用量影响最大。
6、对拉断伸长率的影响
carbon black）
高岭土（kaolin） ……
颗粒状
炭黑、白炭黑、无机填料
纤维状
短纤维、石棉、碳纤维
按形态分类
按性质分类 有机填料
炭黑、短纤维、木质素、 果壳粉、胶粉等
无机填料
白炭黑、陶土、碳酸钙、高 岭土、硅铝炭黑等
第二节 炭黑
一、炭黑（carbon black）的定义 由许多烃类物质（固态、液态或 气态）经不完全燃烧或裂解生成的具 有高度分散性的黑色粉末物质，主要 由碳元素组成，是近乎球形的胶体粒 子，而这些粒子大都熔结成形状不规 则的聚集体（aggregate）。
7、对热性能的影响 炭黑对胶料耐热性影响不是很大，随炭黑用量增多，耐 热性稍有提高。
炭黑粒径小，表面活性高，用量大，胶料的耐寒性变差。 炭黑粒径小，结构度高，用量大，胶料导热系数增大，传 热加快。
8、对耐油性的影响
2、白炭黑的结构
微观结构：球形原生粒子。 气相法白炭黑内部结构为排列紧密的三维网状结构硅酸； 沉淀法白炭黑的结构为二维、三维结构的硅酸。 一次结构：聚集体结构（多个原生粒子聚集在一起） 二次结构：由聚集体通过氢键吸附在一起的附聚体。
微观结构
一次结构
二次结构
结构度：白炭黑聚集体表面链枝状结构的发达程度，即链枝
纯胶硬度+1/3 ×炭黑份数 纯胶硬度+1/4 ×炭黑份数
4、对耐磨性的影响
炭黑粒径小，表面活性大，分散性好，胶料耐磨性好； 结构度对耐磨性影响较复杂，说法不一。 炭黑的用量对胶料耐磨性存在一最佳用量。
5、对弹性的影响
粒径小、结构度高、表面活性大，用量大，胶料的弹性 差。其中炭黑用量影响最大。
6、对拉断伸长率的影响
carbon black）
高岭土（kaolin） ……
颗粒状
炭黑、白炭黑、无机填料
纤维状
短纤维、石棉、碳纤维
按形态分类
按性质分类 有机填料
炭黑、短纤维、木质素、 果壳粉、胶粉等
无机填料
白炭黑、陶土、碳酸钙、高 岭土、硅铝炭黑等
第二节 炭黑
一、炭黑（carbon black）的定义 由许多烃类物质（固态、液态或 气态）经不完全燃烧或裂解生成的具 有高度分散性的黑色粉末物质，主要 由碳元素组成，是近乎球形的胶体粒 子，而这些粒子大都熔结成形状不规 则的聚集体（aggregate）。
补强与填充体系
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
（二）炭黑的结构和粒径的影响 炭黑粒径越小，焦烧越快。 炭黑粒径越小，焦烧越快。这是因为粒 径越小，比表面积越大，结合胶越多， 径越小，比表面积越大，结合胶越多，自由胶 中硫化剂浓度较大的原因。 中硫化剂浓度较大的原因。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性一般来说，炭黑的结构性高， 一般来说，炭黑的结构性高，混炼 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 半成品表面光滑，压出速度快。 半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 所以FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。 等快压出炭黑适用于压出胶料。 所以 等快压出炭黑适用于压出胶料
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂 混炼过程中炭黑聚集体的断裂
混炼中炭黑会断裂。 混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方 特殊处理除去结合胶的影响） 法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500 份炭黑的混炼胶中分离出炭黑， 家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和 份炭黑的混炼胶中分离出炭黑 DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油 法测定聚集体的形态结构。 法测定聚集体的形态结构 投影面积、重均粒数（ 均减少， 值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明 均减少 混炼过程中聚集体断裂。 混炼过程中聚集体断裂。
炭黑对橡胶加工性能的影响
二、炭黑性质对压延和压出的影响 炭黑性质对压延和压出的影响 压延和
压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压 压延、压出是橡胶加工的重要过程， 是橡胶加工的重要过程 压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 对其影响很大。 对其影响很大。
聚合物填充体系与短纤维增强体系总结PPT学习教案
钛白粉不仅可以使制品达到相当高的白度，而且可使 制品对日光的反射率增大，保护高分子材料，减少紫外线 的破坏作用。添加钛白粉还可以提高制品的刚性、硬度和 耐磨性。钛白粉在塑料和橡胶中都有广泛应用。
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(9) 炭黑 炭黑是一种以碳元素为主体的极细的黑色粉末。炭黑因生产方 法不同，分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑和乙炔炭黑。
玻璃纤维增强塑料是已获得颇为广泛应 用的纤 维增强 复合材 料。玻 璃纤维 按化学 组成可 分为无 碱铝硼 硅酸盐( 简称无 碱纤维 )和有 碱无硼 硅酸盐( 简称中 碱纤维) 。玻璃 纤维可 用于增 强PP 、PET、 PA等 热塑性 塑料， 也广泛 应用于 热固性 塑料。 玻璃纤 维增强 塑料具 有比强 度高、 耐腐蚀 、隔热 、介电 、容易 成型等 优点。 玻璃纤 维与基 体塑料 的界面 结合情 况对复 合材料 的力学 性能影 响很大 ，一般 应用偶 联剂处 理。
云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多 种塑料，可提高塑料基体的拉伸强度、模量，还可提高耐热性， 降低成型收缩率，防止制品翘曲。云母粉还具有良好的电绝缘性 能。
云母粉呈鳞片状形态，在其长度与厚度之比为100以上时， 具有较好的改善塑料力学性能的作用。在PET中添加30％的云母 粉，拉伸强度可由55MPa提高到76MPa，热变形温度也有大幅 度提高。
(12)金属粉末
金属粉末包括铜粉、铝粉等，可用于制备抗静电或导电高 分子材料。
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15
8.1.3 增强纤维及晶须
用于纤维增强复合材料的纤维品种很多，主要品种有玻 璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，此外还有尼龙、聚酯纤维以及 硼纤维。晶须也可用于增强复合材料的制备。 8.1.3.1 增强纤维
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(9) 炭黑 炭黑是一种以碳元素为主体的极细的黑色粉末。炭黑因生产方 法不同，分为炉法炭黑、槽法炭黑、热裂法炭黑和乙炔炭黑。
玻璃纤维增强塑料是已获得颇为广泛应 用的纤 维增强 复合材 料。玻 璃纤维 按化学 组成可 分为无 碱铝硼 硅酸盐( 简称无 碱纤维 )和有 碱无硼 硅酸盐( 简称中 碱纤维) 。玻璃 纤维可 用于增 强PP 、PET、 PA等 热塑性 塑料， 也广泛 应用于 热固性 塑料。 玻璃纤 维增强 塑料具 有比强 度高、 耐腐蚀 、隔热 、介电 、容易 成型等 优点。 玻璃纤 维与基 体塑料 的界面 结合情 况对复 合材料 的力学 性能影 响很大 ，一般 应用偶 联剂处 理。
云母粉可用于填充PE、PP、PVC、PA、PET、ABS等多 种塑料，可提高塑料基体的拉伸强度、模量，还可提高耐热性， 降低成型收缩率，防止制品翘曲。云母粉还具有良好的电绝缘性 能。
云母粉呈鳞片状形态，在其长度与厚度之比为100以上时， 具有较好的改善塑料力学性能的作用。在PET中添加30％的云母 粉，拉伸强度可由55MPa提高到76MPa，热变形温度也有大幅 度提高。
(12)金属粉末
金属粉末包括铜粉、铝粉等，可用于制备抗静电或导电高 分子材料。
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8.1.3 增强纤维及晶须
用于纤维增强复合材料的纤维品种很多，主要品种有玻 璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，此外还有尼龙、聚酯纤维以及 硼纤维。晶须也可用于增强复合材料的制备。 8.1.3.1 增强纤维
第三章补强与填充体系共104页PPT
第三章补强与填充体系
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 பைடு நூலகம் 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 பைடு நூலகம் 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
第四章--填充补强体系ppt课件(全)
片状 树脂填料
概述
§6－1炭黑的结构、常用品种的性能与应用
一、 CB的分类 二、 CB的命名 三、 CB的制造 四、炭黑的结构与性质 五、炭黑补强机理 六、炭黑的性能与应用 七、炭黑的选用原则
填充补强体系
一、CB的分类
1、按制造方法分 接触法CB
天然气槽法CB 混气CB（包括槽法和无槽法）
滚筒法CB 气炉法CB，如天然气半补强CB
图 4-3 槽法CB的制造
1、CB；2、槽铁；3、火燃；4、火嘴；5、火房； 6、接料斗；7、槽铁和火燃；8、空气
1、输气管 2、火嘴 3、滚筒 4、刮刀 5、碳黑贮斗 6、螺旋输送器
图 4-4 生产滚筒法CB基本设备示意图
1、加热的空气和天然气入口2、裂解天然气3、喷水冷却4、 袋滤器5、氢气分离6、螺旋输送器7、贮槽8、装袋9、阀门
七、炭黑的选用原则
1.根据产品的特性要求进行选择 2.根据使用胶种及制品的工艺操作要求进行选择 3.根据并用的要求来选择 （1）多方面性能的要求 （2）便于工艺操作 （3）降低成本
表6-3胶种与炭黑之间的选择参考
炭黑品种
橡胶品种
超耐
中超耐
高耐
槽
快压
半补
通用
热裂
细粒
高定伸
磨炉
磨炉黑
磨炉
黑
出炉
强炉
炉黑
—
—
—
—
图6-3 分子链滑动补强机理示意图
六、炭黑的性能与应用
13个主要系列CB 1、特性 2、主要品种 3、应用
1．N100系列炭黑 2.N200系列炭黑 3．N300系列炭黑 4．导电炭黑的 5．N500系列炭黑 6．N600系列炭黑 7．N700系列炭黑 8．N800～900系列炭黑 9．代槽炉黑 10.槽黑 11.半补强炉黑系列炭黑 12.喷雾炭黑 13.乙炔炭黑
橡胶工艺学第三章 橡胶补强与填充体系
32
炭黑胶料混炼时间与分散程度、流变性能、 橡胶物理机械性能的关系见下图
33
对混炼胶粘度的影响： • 炭黑粒子越细，结构度越高，填充量越大，
会使混炼胶黏度越高，流动性越差。 结构及用量对胶料粘度的影响可用Einstein -Guth公式估算。
34
• 混炼过程中，炭黑聚集体会发生 部分破坏，其炭黑的DBP值随薄 通次数的增加而减少。
1. Scope
1.1 This classification system covers the classification of rubber-grade carbon blacks by the use of a four-character nomenclature system. The first character gives some indication of the influence of the carbon black on the rate of cure of a typical rubber compound containing the black. The second character gives information on the average surface area of the carbon black. The last two characters are assigned arbitra 1.2 All rubber-grade carbon blacks for which a number is currently assigned at the tim of publication of this classification system are listed in Table 1 together with some of their typical properties. ASTM classification numbers (“N” or “S” designation) not listed in Table 1 have either been withdrawn or are not currently assigned. The use o inactive or unassigned N or S designations is prohibited until such a time as the designation is officially reactivated or assigned by Subcommittee D24.41 1.3 The values stated in SI units are to be regarded as standard. No other units of measurement are included in this standard. 1.4 This standard does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of reg8ulatory limitations prior to use.
炭黑胶料混炼时间与分散程度、流变性能、 橡胶物理机械性能的关系见下图
33
对混炼胶粘度的影响： • 炭黑粒子越细，结构度越高，填充量越大，
会使混炼胶黏度越高，流动性越差。 结构及用量对胶料粘度的影响可用Einstein -Guth公式估算。
34
• 混炼过程中，炭黑聚集体会发生 部分破坏，其炭黑的DBP值随薄 通次数的增加而减少。
1. Scope
1.1 This classification system covers the classification of rubber-grade carbon blacks by the use of a four-character nomenclature system. The first character gives some indication of the influence of the carbon black on the rate of cure of a typical rubber compound containing the black. The second character gives information on the average surface area of the carbon black. The last two characters are assigned arbitra 1.2 All rubber-grade carbon blacks for which a number is currently assigned at the tim of publication of this classification system are listed in Table 1 together with some of their typical properties. ASTM classification numbers (“N” or “S” designation) not listed in Table 1 have either been withdrawn or are not currently assigned. The use o inactive or unassigned N or S designations is prohibited until such a time as the designation is officially reactivated or assigned by Subcommittee D24.41 1.3 The values stated in SI units are to be regarded as standard. No other units of measurement are included in this standard. 1.4 This standard does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user of this standard to establish appropriate safety and health practices and determine the applicability of reg8ulatory limitations prior to use.
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炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑的粒径、结构和表面性质等 性能对橡胶的加工性能有重要的影响， 表现在混炼、压延、压出和硫化各工 艺过程中及混炼胶的流变性能上。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一.炭黑性质对混炼的影响
1.炭黑的粒径和结构对混炼的影响 炭黑的粒径、结构和表面性质对混炼过
程和混炼胶性质均有影响。
实践证明，无机填料在橡胶中很难以 一次结构形式单个地分散开，而主要是以 很多（成百上千）个一次粒子结团在一起 的形式存在。所以从本质上说，在通常的 混炼条件下他没有能力达到主要以单个一 次结构的形式分散在橡胶中的真分散。
炭黑对橡胶加工性能的影响
而在相同条件下炭黑主要以单个炭黑 聚集体形式分散在胶中，它的能力达 到真分散。
1.炭黑的表面酸碱性与橡胶性能的关系
炭黑的表面酸碱性则直接影响胶料的硫化速 度。呈酸性的槽法炭黑有迟延硫化作用，一般不 易引起焦烧；而呈碱性的炉法及热裂法炭黑则有 促进硫化的作用，因此当大量使用炉法炭黑时， 有引起胶料焦烧的危险。
炭黑的粒径、结构性、表面粗糙度及炭黑用量 对胶料工艺性能及硫化胶物理、力学性能的规律 性影响列于表2和表3中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.无机填料的DBA值与所需促进剂之间的关系 某些无机填料的表面显酸性，对二丁胺
（DBA）的吸附量大。DBA值单位为每公斤填 料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料 不同DBA值的填料时所需D和DM促进剂数量不 同，如图4-20所示。有图还可见填料用量多， 使用D也要相应增加。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响 SBR-1500加50份炭黑混炼胶中炭黑聚集体的断裂
炭黑对橡胶加工性能的影响
3.炭黑及无机填料的分散性
炭黑与一般无机填料在橡胶中的分 散性有本质区别。一般无机填料对于橡 胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲 和性。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
填料的压延效应
一般规律是填料用料越多，易压出， 碳黑表面活性对压延、压出无明显影响 。一般的无机填料因粒子的长轴或粒子 的片状沿压延或压出方向取向而引起了 压延效应，这是胶片的某些性能会出现 各向异性，为区别于大分子链的压延效 应，往往也称为粒子效应。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(3)活性剂的应用
填料的酸性表面对与促进剂有吸附作用， 加入活性剂可使活性剂优先吸附在填料表面， 可减少对促进剂的吸附。
炭黑对橡胶加工性能的影响
(1)炭黑性质对混炼吃料及分散的影响 炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢， 耗能高，生热高，分散越困难。这主要 是因为粒径小，比表面积大，需要湿润 的面积大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑结构对分散的影响也很明显。高 结构比低结构吃料慢，但分散快。这是 因为结构高，其中空隙体积比较大，排 除其中的空气需要较多的时间，而一旦 吃入后，结构高的炭黑易分散开。
炭黑对橡胶加工性能的影响
二、炭黑性质对压延和压出的影响
压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压 延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 对其影响很大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一般来说，炭黑的结构性高，混炼 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 所来自FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。
碳黑的性质与压出口型膨胀的关系 橡胶在压出口型时会产生口型膨胀现象，也称 为Ｂarus效应，原因是橡胶的弹性﹙记忆﹚效 应。
炭黑对橡胶加工性能的影响
Cotton用Instron毛细管流变仪测定了口型膨胀 率与管壁的剪切应力的关系
实验验证了在该条件下毛细管长径比大于15时， 口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子 质量分布等无关，只与剪切应力有比例关系，因 为这些因素均可包容在剪切应力中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
混炼时间与胶料流变性及硫化胶强伸性能的关系
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂
混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方 法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500 家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和 DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油 值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明 混炼过程中聚集体断裂。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑结构对压出的影响是显著的， 结构高则膨胀率低
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
三、炭黑性质对硫化的影响
（一）炭黑表面性质的影响 炭黑表面酸性基团含量多，PH低，对
于促进剂D的吸附量大，相应地减少了促进 剂D的用量，因而回会迟延硫化。
炭黑对橡胶加工性能的影响
另外炭黑表面酸性基团能阻碍自由 基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫 的产生，所以会迟延硫化，起到较好的 防焦烧作用。而PH值高的炉法炭黑一般 无迟延现象。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
表2：炭黑的性质和用量对胶料工艺性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
①炭黑表面活性的影响 表面活性和上面温度等压出条件一样对
口型膨胀率与剪切应力成比例关系无关。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
相同剪切应力下，填充量高，口型 膨胀率小。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量经体积分数φ校正后炭黑 的用量比干扰口型膨胀率B和剪切应 力的关系。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(2)炭黑性质对混炼胶粘度的影响 混炼胶的粘流性在加工过程中十分重要。
一般炭黑粒子越细、结构度越高、填充量越 大、表面活性越高，则混炼胶粘度越高，流 动性越差。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑粒径越小，填充量越高，混炼 胶的粘度越高，结合胶量也越多；炭 黑的结构度越高，包容胶量越多，炭 黑的有效填充体积分数增大，混炼胶 粘度也提高。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑的粒径、结构和表面性质等 性能对橡胶的加工性能有重要的影响， 表现在混炼、压延、压出和硫化各工 艺过程中及混炼胶的流变性能上。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一.炭黑性质对混炼的影响
1.炭黑的粒径和结构对混炼的影响 炭黑的粒径、结构和表面性质对混炼过
程和混炼胶性质均有影响。
实践证明，无机填料在橡胶中很难以 一次结构形式单个地分散开，而主要是以 很多（成百上千）个一次粒子结团在一起 的形式存在。所以从本质上说，在通常的 混炼条件下他没有能力达到主要以单个一 次结构的形式分散在橡胶中的真分散。
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而在相同条件下炭黑主要以单个炭黑 聚集体形式分散在胶中，它的能力达 到真分散。
1.炭黑的表面酸碱性与橡胶性能的关系
炭黑的表面酸碱性则直接影响胶料的硫化速 度。呈酸性的槽法炭黑有迟延硫化作用，一般不 易引起焦烧；而呈碱性的炉法及热裂法炭黑则有 促进硫化的作用，因此当大量使用炉法炭黑时， 有引起胶料焦烧的危险。
炭黑的粒径、结构性、表面粗糙度及炭黑用量 对胶料工艺性能及硫化胶物理、力学性能的规律 性影响列于表2和表3中。
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2.无机填料的DBA值与所需促进剂之间的关系 某些无机填料的表面显酸性，对二丁胺
（DBA）的吸附量大。DBA值单位为每公斤填 料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料 不同DBA值的填料时所需D和DM促进剂数量不 同，如图4-20所示。有图还可见填料用量多， 使用D也要相应增加。
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炭黑对橡胶加工性能的影响 SBR-1500加50份炭黑混炼胶中炭黑聚集体的断裂
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3.炭黑及无机填料的分散性
炭黑与一般无机填料在橡胶中的分 散性有本质区别。一般无机填料对于橡 胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲 和性。
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填料的压延效应
一般规律是填料用料越多，易压出， 碳黑表面活性对压延、压出无明显影响 。一般的无机填料因粒子的长轴或粒子 的片状沿压延或压出方向取向而引起了 压延效应，这是胶片的某些性能会出现 各向异性，为区别于大分子链的压延效 应，往往也称为粒子效应。
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(3)活性剂的应用
填料的酸性表面对与促进剂有吸附作用， 加入活性剂可使活性剂优先吸附在填料表面， 可减少对促进剂的吸附。
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(1)炭黑性质对混炼吃料及分散的影响 炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢， 耗能高，生热高，分散越困难。这主要 是因为粒径小，比表面积大，需要湿润 的面积大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑结构对分散的影响也很明显。高 结构比低结构吃料慢，但分散快。这是 因为结构高，其中空隙体积比较大，排 除其中的空气需要较多的时间，而一旦 吃入后，结构高的炭黑易分散开。
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二、炭黑性质对压延和压出的影响
压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压 延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 对其影响很大。
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一般来说，炭黑的结构性高，混炼 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 所来自FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。
碳黑的性质与压出口型膨胀的关系 橡胶在压出口型时会产生口型膨胀现象，也称 为Ｂarus效应，原因是橡胶的弹性﹙记忆﹚效 应。
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Cotton用Instron毛细管流变仪测定了口型膨胀 率与管壁的剪切应力的关系
实验验证了在该条件下毛细管长径比大于15时， 口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子 质量分布等无关，只与剪切应力有比例关系，因 为这些因素均可包容在剪切应力中。
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混炼时间与胶料流变性及硫化胶强伸性能的关系
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2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂
混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方 法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500 家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和 DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油 值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明 混炼过程中聚集体断裂。
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炭黑用量的影响
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结构的影响
炭黑结构对压出的影响是显著的， 结构高则膨胀率低
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结构的影响
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三、炭黑性质对硫化的影响
（一）炭黑表面性质的影响 炭黑表面酸性基团含量多，PH低，对
于促进剂D的吸附量大，相应地减少了促进 剂D的用量，因而回会迟延硫化。
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另外炭黑表面酸性基团能阻碍自由 基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫 的产生，所以会迟延硫化，起到较好的 防焦烧作用。而PH值高的炉法炭黑一般 无迟延现象。
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表2：炭黑的性质和用量对胶料工艺性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
①炭黑表面活性的影响 表面活性和上面温度等压出条件一样对
口型膨胀率与剪切应力成比例关系无关。
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炭黑用量的影响
相同剪切应力下，填充量高，口型 膨胀率小。
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炭黑用量经体积分数φ校正后炭黑 的用量比干扰口型膨胀率B和剪切应 力的关系。
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(2)炭黑性质对混炼胶粘度的影响 混炼胶的粘流性在加工过程中十分重要。
一般炭黑粒子越细、结构度越高、填充量越 大、表面活性越高，则混炼胶粘度越高，流 动性越差。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑粒径越小，填充量越高，混炼 胶的粘度越高，结合胶量也越多；炭 黑的结构度越高，包容胶量越多，炭 黑的有效填充体积分数增大，混炼胶 粘度也提高。