《補強與填充體系》PPT課件

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1、第三章補強與填充體系§3-1緒論填料是橡膠工業(yè)的主要原料之一，它能賦予橡膠許多優(yōu)異的性能。例如，大幅度提高橡膠的力學性能，使橡膠具有磁性、導電性、阻燃性、彩色等特殊的性能，賦予橡膠良好的加工性能，降低成本等。第三章補強與填充體系一．何謂補強與填充？補強：在橡膠中加入一種物質后，使硫化膠的耐磨性、抗撕裂強度、拉伸強度、模量、抗溶脹性等性能獲得較大提高的行為。凡具有這種作用的物質稱為補強劑。填充：在橡膠中加入一種物質后，能夠提高橡膠的體積，降低橡膠制品的成本，改善加工工藝性能，而又不明顯影響橡膠制品性能的行為。凡具有這種能力的物質稱之為填充劑。第三章補強與填充體系二．填料的分類填料的品種

2、繁多，分類方法不一。填料按不同方法分類如下：（1）按作用分補強劑：炭黑、白炭黑、某些超細無機填料等。填充劑：陶土、碳酸鈣、膠粉、木粉等。（2）按來源分有機填充劑：炭黑、果殼粉、軟木粉、木質素、煤粉、樹脂等。無機填充劑：陶土、碳酸鈣、硅鋁炭黑等。（3）按形狀分粒狀：炭黑及絕大多數(shù)無機填料。纖維狀：石棉、短纖維、碳纖維、金屬晶須等。第三章補強與填充體系三．橡膠補強與填充的歷史與發(fā)展橡膠工業(yè)中填料的歷史幾乎和橡膠的歷史一樣長。在Spanish時代亞馬遜河流域的印第安人就懂得在膠乳中加入黑粉，當時可能是為了防止光老化。后來制作膠絲時曾用滑石粉作隔離劑。在Hancock發(fā)明混煉機后，常在橡膠中

3、加入陶土、碳酸鈣等填料。1904年，S.C.Mote用炭黑使橡膠的強度提高到28.7MPa，但當時并未引起足夠的重視。在炭黑尚未成為有效補強劑前，人們用氧化鋅作補強劑。一段時間后，人們才重視炭黑的補強作用。我國是世界上生產炭黑最早的國家。1864年美國開始研制炭黑。1872年世界才實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的炭黑生產。炭黑的補強性不僅使它得到廣泛的應用，而且也促進了汽車工業(yè)的發(fā)展。二戰(zhàn)前槽黑占統(tǒng)治地位，50年代后用爐黑代替槽黑、燈煙炭黑，爐黑生產滿足了輪胎工業(yè)發(fā)展的要求。70年代在爐黑生產工藝基礎上進行改進，又出現(xiàn)了新工藝炭黑。這種炭黑的特點是在比表面積和傳統(tǒng)炭黑相同的條件下，耐磨性提高了5%~2

4、0%，進一步滿足了子午線輪胎的要求。第三章補強與填充體系美國大陸碳公司在八十年代末開發(fā)生產出低滾動阻力炭黑，即LH10、LH20、LH30等，其拉伸和耐磨性能相當于N110、N220、N330的水平，但生熱低、彈性高。德國德固薩公司也開發(fā)出新一代低滾動阻力炭黑，稱之為“轉化炭黑”。牌號有EB118、EB122、EB111和EB123。特點是：物理化學性能與常規(guī)炭黑相似，但著色強度低，聚集體大小分布寬，這樣不僅可以減小滾動阻力，而且不會改變其耐磨性和對濕路面的抗滑性。據(jù)統(tǒng)計，1998年我國炭黑企業(yè)約80家，總的年生產能力約800kt，1997年國外炭黑總產量為5959kt。1939年首

5、次生產了硅酸鈣白炭黑，1950年發(fā)明了二氧化硅氣相法白炭黑，近年來無機填料的發(fā)展也很快，主要表現(xiàn)在粒徑微細化、表面活性化、結構形狀多樣化三方面。從填料來源看對工業(yè)廢料的綜合利用加工制造填料發(fā)展也較快。第三章補強與填充體系§3-2炭黑的生產、分類和命名一．炭黑的定義炭黑是由許多烴類物質（固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)）經(jīng)不完全燃燒或裂解生成的。它主要由碳元素組成，其微晶具有準石墨結構，且呈同心取向，其粒子是近乎球形的粒子，而這些粒子大都熔結成聚集體。第三章補強與填充體系二．炭黑的分類炭黑是橡膠工業(yè)的主要補強劑。為適應橡膠工業(yè)的發(fā)展要求，人們開發(fā)了五十余種規(guī)格牌號的炭黑。以前炭黑分類有按制法分，也有按

6、作用分，后來發(fā)展了ASTM-1765這種新的分類方法。這種方法的出現(xiàn)結束了以前分類混亂、缺乏科學表征炭黑的狀況，但其缺點是沒有反映出炭黑的結構度。炭黑的幾種分類方法分述如下。第三章補強與填充體系1．按制造方法分（1）接觸法炭黑：接觸法炭黑，其中包括槽法炭黑、滾筒法炭黑和圓盤法炭黑。槽法炭黑轉化率大約為5%。其特點是含氧量大（平均可達3%），呈酸性，灰分較少（一般低于0.1%）。（2）爐法炭黑：爐法炭黑的特點是含氧量少（約1%），呈堿性，灰分較多（一般為0.2%~0.6%），這可能是由于水冷時水中礦物質帶來的。（3）熱裂法炭黑：轉化率30%~47%。炭黑粒子粗大，補強性低，含氧量低（不

7、到0.2%），含碳量達99%以上。（4）新工藝炭黑：新工藝炭黑的聚集體較均勻，分布較窄，著色強度比傳統(tǒng)的高十幾個單位，形態(tài)較開放，表面較光滑。N375、N339、N352、N234、N299等均為新工藝炭黑。第三章補強與填充體系2．按作用分：硬質炭黑：粒徑在40nm以下，補強性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。軟質炭黑：粒徑在40nm以上，補強性低的炭黑，如半補強炭黑、熱裂法炭黑等。這種分類方法比較粗略，主要是根據(jù)炭黑的性質及對橡膠的補強效果來分