《炭黑補(bǔ)強(qiáng)》ppt課件

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1、基本概念：補(bǔ)強(qiáng)是指能使橡膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及耐磨性同時獲得明顯提高的作用。目前使用的補(bǔ)強(qiáng)劑通常也使橡膠的其他性能發(fā)生變化，如硬度和定伸應(yīng)力提高，通常也產(chǎn)生一些不利影響，如彈性下降，滯后損失增大、壓縮永久變形增大等。橡膠工業(yè)用的主要補(bǔ)強(qiáng)劑是炭黑和白炭黑。填充是指在橡膠中加入一種物質(zhì)后能降低成本、增大體積或改善加工性能等，如減少半成品收縮率、提高半成品表面平坦性、提高硫化膠硬度及定伸應(yīng)力等作用。傳統(tǒng)常用的填充劑主要是無機(jī)填料，如陶土、碳酸鈣、滑石粉等注意:有些填充劑兼有補(bǔ)強(qiáng)和增容作用，兩者難于絕對界定，都是以主導(dǎo)作用來定類的。迄今,橡膠補(bǔ)強(qiáng)可采取以下幾種途徑實現(xiàn):①炭黑補(bǔ)強(qiáng)②淺色補(bǔ)強(qiáng)劑(以白炭

2、黑為主)補(bǔ)強(qiáng)③樹脂補(bǔ)強(qiáng)④短纖維補(bǔ)強(qiáng)。從補(bǔ)強(qiáng)材料的外形來分，上述①和②呈粉體狀，③呈樹脂狀,而④為纖維狀。它們的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理也各不相同：①和②通過橡膠與補(bǔ)強(qiáng)劑之間形成結(jié)合橡膠;③是通過共混引入樹脂的特性(以剛性為主),賦予共混物以較好的力學(xué)性能;而④則借助于短纖維在橡膠基質(zhì)中的有規(guī)取向而使復(fù)合物得到增強(qiáng)。傳統(tǒng)橡膠補(bǔ)強(qiáng)：CB、白CB、有機(jī)樹脂、纖維、聚合物共混等新興補(bǔ)強(qiáng)：納米技術(shù)炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系1．炭黑的生產(chǎn)、分類與命名2．炭黑的組成與結(jié)構(gòu)3．炭黑的物理和化學(xué)性質(zhì)4．炭黑對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用5．炭黑對橡膠工藝性能的影響6．炭黑的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理§１橡膠補(bǔ)強(qiáng)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。

3、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(dāng)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(jī)后，常在橡膠中加入陶土、碳酸鈣等填料。1904年，S.C.Mote用炭黑使橡膠的強(qiáng)度提高到28.7MPa，但當(dāng)時并未引起足夠的重視。在炭黑尚未成為有效補(bǔ)強(qiáng)劑前，人們用氧化鋅作補(bǔ)強(qiáng)劑。一段時間后，人們才重視炭黑的補(bǔ)強(qiáng)作用。我國是世界上生產(chǎn)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(chǎn)。炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性不僅使它得到廣泛的應(yīng)用，而且也促進(jìn)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

4、產(chǎn)滿足了輪胎工業(yè)發(fā)展的要求。70年代在爐黑生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，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%~20%，進(jìn)一步滿足了子午線輪胎的要求。炭黑成為支持橡膠工業(yè)發(fā)展的重要材料。炭黑的用途除了用作以汽車輪胎為主的橡膠制品的補(bǔ)強(qiáng)劑外，還可用作印刷油墨、涂料、塑料等的黑色顏料，以及賦與電池活性物質(zhì)以導(dǎo)電性的填充劑等。但是，從數(shù)量上看，炭黑在像膠工業(yè)中的需求量占絕對多數(shù)，而這其中約75%又用于汽車輪胎。1939年首次生產(chǎn)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(jī)填料的發(fā)展也很快，主要表現(xiàn)在粒徑微細(xì)化、表面活性化、結(jié)構(gòu)形狀多樣

5、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?！?炭黑的生產(chǎn)、分類和命名一．炭黑的定義炭黑是由許多烴類物質(zhì)（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(zhǔn)石墨結(jié)構(gòu)，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(jié)成聚集體。炭黑的生產(chǎn)§2炭黑的生產(chǎn)、分類和命名二．炭黑的分類炭黑是橡膠工業(yè)的主要補(bǔ)強(qiáng)劑。為適應(yīng)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(jié)束了以前分類混亂、缺乏科學(xué)表征炭黑的狀況，但其缺點是沒有反映出炭黑的結(jié)構(gòu)度。炭黑的

6、幾種分類方法分述如下。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(zhuǎn)化率大約為5%。其特點是含氧量大（平均可達(dá)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(zhì)帶來的。（3）熱裂法炭黑：轉(zhuǎn)化率30%~47%。炭黑粒子粗大，補(bǔ)強(qiáng)性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量達(dá)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(qiáng)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、

7、N299等均為新工藝炭黑。2．按作用分：硬質(zhì)炭黑：粒徑在40nm以下，補(bǔ)強(qiáng)性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。軟質(zhì)炭黑：粒徑在40nm以上，補(bǔ)強(qiáng)性低的炭黑，如半補(bǔ)強(qiáng)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(zhì)及對橡膠的補(bǔ)強(qiáng)效果來分類命名的。3．按ASTM標(biāo)準(zhǔn)分類我國在80年代開始采用美國ASTM-1765-81分類命名法。該命名法由四個字組成，第一個符號為N或S，代表硫