用热孔隙度法和压汞法表征橡胶用炉黑的聚集体孔隙构造

用 差 示 扫 描 量 热 法 （ Ｓ ３ １ 正Ｒ） 量 了 Ｄ Ｃ ０ ＭＥ ＴＩ 测
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第 ５期
用 燕 孔 隙度 法 扣 压 汞 法表 征 棒 胶 用 炉 黑 的 聚 集 体孔 隙构 造
４ ７
中 ， 散 时 间 为 ｌ ｉ。 为 避 免 试 样 过 份 受 分 ｍｎ 热 ， 有 炭 黑 一 水 混 合 物 的 试 管 浸 没 在 冷 水 装
布 。要 求 这 一 测 量 不 受 粉 末 和 太 颗 粒 的 影
响 ， 以 炭 黑 微 粒 用 ２ ０—５ ０ ｍ 筛 进 行 了筛 所 ５ ０￣
分。
３ 实 验 结 果 与讨 论
３． ＶＳ 曲 线 １ Ｄ ３． １ 热 孔 隙 度 法 １
表 ２ 由不 同寰 黑 的 Ｖ Ｄ曲蝇 得 出竹敷 嚣 Ｓ
—． ．．．．．．．ｔ．．．．．． ．．．．．Ｌ ．．．．．． ． ．．．．．．．． ．．．． ．．．．．． ．．．．．．． ． ． ． ． ． ． ●
黑 聚集体问 的穿插作 用较为厉 害 。
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囤 ２ ａ
分 剐 用 水 和 十 一 烷 分 散 后 洲 褥 的 Ｎ ２ 炭 黑 的 ＶＳ ３６ Ｄ
Ｉ ０Ｉ］， ７ ＇ｆ ＡＴ ＝ ０． Ｋ 。 ｉ ｌ ｉ ５
和 Ｄ Ｐ吸 收 值 的 橡 胶 用 炉 黑 。 它 们 的 形 态 Ｂ
特 性 如 表 ｌ所 示 。
２ ２ 热 孔 隙 度 法
热 孔 隙 度 法 的 测 量 原 理 是 建 立 在 填 满 半
对 于所 有试 样 ， Ｉｌ 水 或 十 一 烷 中 的 每 Ｔ ｃｌ
完 全 均 匀 分 散 ， 黑 用 超 声 波 方 法 分 散 在 液 炭 体 中 。用 “ ｒｎｏ ｉ Ｉ １Ｉ ４ Ｗ） 置 将 ｇａ ｓｎｃ ２ （ Ｃ Ｖ，Ｏ 装 Ｏ 超 声 波 发 送 到 炭 黑 一 水 或 炭 黑 一 十 一 烷体 系
用水分 散 时 ． Ａ＝６ ．７ 而 用 十 一 烷 分 散 时 ， ６６ ； Ａ＝８ ＝ 对 于 较 大 的孔 隙 （＞２ ｎ ） Ｂ可 以 忽 ５ Ｏｔ ， ｏ 略 不计 在 非 常 慢 的 冷 却 速 度 （ ．Ｋ ｒ ｎ 下 ０ １ ／ ｉ） ａ
分 散 时 ） １０ ｍ（ 十一 烷 分 散 时 ） 间 对 或 ７ｒ 用 ａ 之
曲线进 行 积 分后 算 出 的总 孔 隙体 积 Ｖ 。对 Ｐ
于 所 有 试 样 ， １ 水 或 十 一 烷 中 的 炭 黑 量 每 ｃ 为 ０ ２ ｇ ．５ 。
型孔 率 计 （ ｃ ｅｈｅ Ｍｉ ｍｍ ｒｉｓ公 司 制 造 ） 对 于 直 。 径 ６ ｍ ～１０ ｍ 的 孔 隙 ， 定 了 孔 隙 容 积 分 ｉ ｒ ８／ ｚ 测
围 ３
壤 肢 用 炭 黑 的 Ｒ眦。 Ｖ雌 ｓ 的 与
关 系 。 直 残 是 用 垒 鄙 数 据 点 的 置 小 二 束 方
拟奢 ＊得 出的 。 赛 残 代 表 用 十 一 兢 分散 时 的情形 ； ｔ ａ 残代 表 用水 分散 时的情 形 。
３ １２ 压 汞 法 ．．
图４ Ｂ和 ４ ｂ为 用 压 汞 法 测 定 不 同 品 种 炭 黑 获 得 的 Ｖ Ｄ 曲线 。 Ｓ 与 热 孔 隙度 相 比 ， 压 汞 法 测 量 的 Ｖ Ｄ 用 Ｓ
图 ｌ ａ和 ｌ ｂ所 示 为 用 热 隙 度 法 分 别 测 Ｌ 量用 十 一 烷 （ ５ ／ ｍ ） 散 的 不 同 品 种 炭 Ｏ２ ｇｃ ３ 分 黑 （ ３ ６、 ３ ０和 Ｎ ４ ） Ｒ 值 随 Ｖ Ｂ值 增 Ｎ２ Ｎ ３ ３７的 … ｕＰ 大 而 增 大 ， Ｖ 日相 近 的 炭 黑 （ 如 。 ２０ 而 Ｄｒ 例 Ｎ２、
９
ＮＨ
蛐
３
３０ ０
构一般 用 Ｄ Ｐ 邻 苯二 甲酸二丁酯 ） 收值来 Ｂ（ 吸 量 度 。 然 而 ， 独 用 Ｄ Ｐ吸 收 值 很 难 描 述 炭 单 Ｂ 黑 的 补 强 性 能 ， 为 该 Ｄ Ｐ吸 收 值 只 代 表 聚 因 Ｂ 集 体 的 平 均 孔 隙 容 积 的 大 小 。我 们 过 去 曾 经
主兰 译
１ 引 言
幢 罚ｅ弓 。 ８’
袁 １ 囊 黑试 样 的 形 盎特性
眦 Ｉ吣 盯 咐 ∞ 嬲 瞄 ９ｌ 黝
髓 ６
炭 黑 聚 集 体 的 结 构 被 公 认 是 决 定 炭 黑 性 质 及 其 使 用 性 能 的 重 要 参 数 之 一 。 炭 黑 的结
炭景 ‘
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２ １ 炭 黑 试 样 ．
－：ｅ 是 东 海 麟 公 司 所 生 产 炭 黑 的 商 标 。 ｓ
低 于 正 常 球 点 Ｔ 规 定 温 度 Ｔ 一 下 液 体 ０的 口 凝 固 时 的体 积 。
试 样 质 量 始 终 很 小 ， 以 避 免 产 生 内 部 足
温度梯 度或 动力学效 应 。 适 合 本 方 法 的 孔 隙 尺 寸 上 限 ： 水 分 散 用 时 为 ３０ ｍ， Ｔ＝０．Ｋ， 用 十 一 烷 分 散 时 为 ２ｎ Ａ ２ 而
依 据 Ｗａｈ ｕ 式 ， 用 压 汞 法 。在 实 际 ｓｂｒ ｎ 采 测 量 时 ． 过 把 水 银 压 人 已抽 真 空 的 试 样 中 ， 通 测 量 所 渗 入 水 银 的 体 积 与 所 施 加 压 力 的 关
系 ， 而 测 定 Ｖ Ｄ 用 于 测 量 的 仪 器 是 ９２ 从 Ｓ。 ３０
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用 热 孔 隙度 法 和 压 汞 法 表 征 橡 胶 用 炉 黑 的聚 集 体 孔 隙 构 造
ｓ ｉｉ Ｍｉ ｎ ｈｎ ｓ ｏ等 着 ｉ ｏ
Ａ ， ｎ ＇ ｏ５ ｌ ￣
中。
２． ３ 压 汞 法
黑 所 得 的 Ｖ Ｄ曲线 。 图 ２ Ｓ ａ和 ２ ｂ所 示 为 分 掰
用 水 和 十 一 烷 （ ．５ ／ ￣ ） 散 的 两 种 炭 黑 ０ ２ ｇｅ ３ 分
试 样 （ ３６和 Ｎ ３ ） Ｖ Ｄ 曲线 。 表 ２所 列 Ｎ２ ３０ 的 Ｓ
为 在 Ｒ （ Ｓ 曲 线 的 起 点 ） ３ ０ ｍ（ 水 ＶＤ 和 ２ｒ 用 ｉ
Ｎ ７ ８ ６ １ １ ４１ ｌ ９ ３ ５ ９． ９ 】 ２ ０． ９ ７ ０． ３ ８
用 不 同 炉 黑 刹 得 的 Ｂ Ｏ 曲 Ｉ Ｓ ９ ｝
用 超 声谴 在 十一 烧 （ ５／ ｒ ） Ｏ２ ｇ ｅ 中分散 ａ
由表 １和 表 ２看 来 ， 比表 面 积 相 近 的 炭
炭 黑 量 为 ０ ２ ｇ 这 一 浓 度 相 当 于 液 体 的 总 ．５ 。
径 Ｒ 的 隙 时 的 三 态 点 温 度 的 降 低 值 △ Ｌ Ｔ基
础上 的 ： 和 Ｒ 的 关 系 式 为 Ｒ＝ Ａ Ａ ／ Ｔ＋ Ｂ 。
体 积 等 于 ４ ／ ｃ ｇ炭 黑 。这 一 数 值 远 大 于 所 有 试 样 的 ＤＢ Ｐ吸 收 值 。 为 了 实 现 聚 集 体 的
证 明 了 将 聚 集 体 内 部 孔 隙 尺 寸 分 布 范 围 （ Ｓ 作 为 一 个 新 的 定 量 参 数 的 优 点 ， 可 Ｖ Ｄ） 它 用 于 表 征 用 水 分 散 的 橡 胶 用 炭 黑 的结 构 。 本 研 究 工 作 旨 在 考 察 橡 胶 用 炉 法 炭 黑 的 理化 性 能 与 用 十 一烷 分 散 的 这 种 炭 黑 的 聚 集
粒子直径ｄ（ｍ ２． Ｂ ７ ８ ． ２． Ｉ． －ｎ ） Ｂ４２． ２． ２． ４ ８ ９ ８ Ｉ ｇ１ ０ 羹嗳甜比表善 （ ｌ ｎ ７ 科 ８ 盯 ９ Ｉ Ｉ ２ １ ３ 埔 柚
ＬＡ ＇ Ｂ比表面积（ ，） ３ ８ ８ 科 ９ １ ｍ Ｔ Ｅ ７ ２ ２ ２ １ ２ Ｉ ０嘴，） ２ ｛ ｇ Ｎ 辩 盯 如 １０ １ ２ ４ ９
试样 ‰
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Ｎ ２ ３ １ １ ｌ ４ ．９ ０ ７ ０． ３６ ３ ． ７ ９ ６ １ ６ ． ２ 钾
０４ ．３
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用 币 甩 炉 黑 测 碍 的 ｖＤ 曲 Ｉ ， ｓ ９ ｝
Ｎ３ ０ ４ ２ ２ ３ ． ４ ｌ ２ ０ ５ ０．３ ３ ７０ ３ ０ １ ２ ３ ９ ．２ ６
Ｎ３ ２ ７ ｌ ｌ ｌ ５ ０． ７ ０ ２ ０ ４ ２６ ０． ｌ ９ Ｈ ０ ６ ７ ．３
Ｎ ３ ０ ４ １ ２ ３ ｌ５ ＩＯ ０． ７ ０ ０ ３ ０ ３ ． ５ ０ １ ｌ ．０ ３ ．３ ＮＩ ０ ２ ４ １ ｌ ． ２ ． ５ Ｊ １酯 ｌ９ ’ ０ ０ ６ ０ ７ ２ ｌ ３ ．０ ．５
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炭
黑
工
业
２ Ｏ 土 ００
用 十 一 烷 分 散 时 的 Ｖ Ｄ 曲 线 偏 向 孔 骧 尺 寸 Ｓ 较 小 一 侧 。 这 说 明 ， 黑 的 亲 油 表 面 与 十 一 炭 烷 的 相 互 作 用 比 与 水 的 相 互 作 用 强 ， 得 炭 使
Ｎ３ ９ ５ ２ ＂ ３ ． ９ ｌ ３ ０．７ ０．８ ３ ０ ５ ０ ５ ２ ８ ５ ７ ７ Ｎ ５ ６ ． ２ ２ ，４ ． ９ １ Ｈ ０ ７ ０． ３ ３ｌ ５４ ３ ２ ６ ２ ８ ． ．９ ８ Ｎ ４ ９ ６ ２ ｌ ４ ３ ０ １ ５ ０ ７ ０ 昭 ３ ７ ５ ４ ９． ｌ ． ７ ．４ ．３ ．
用 超 声 建 在 十 一 烷 中（ ． ｒ ｍ ） 分 散 ０ ２ ／， ３ 中 ￣
Ｎｌ０ ３ ． ｌ ｏ ２
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１ １ ０５ ０．３ ．ｌ ．４ ７
１ ０ ０． ３ ０．５ ．９ ５ ７
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