炭黑配合量的选择?

点击数：1778次    发布时间：2016年1月26日

    炭黑在胶料中的用量，直接影响硫化胶的性能，诸如强度、耐磨性、硬度、伸长率、耐屈挠性等，均有一个最佳炭黑用量。所以，在配方设计时，炭黑用量的合理选择是十分重要的。例如，硬度、定伸应力、生热等，均随炭黑用量的增加而增加，而回弹性、膨胀率、伸长率、电阻率、耐屈挠性等，均随炭黑用量的增加而降低。但拉伸强度、撕裂强度及耐磨性等，却随炭黑用量的增加而有一级大值。因此，应根据要求的性能，抓住主要矛盾，兼顾其他，合理选择炭黑用量。例如，为了提高胶料的耐磨耗性，选用细粒子炭黑时用量较少，而选用高结构细粒子炭黑，用量还可减少，这样就不至于因为用量过大而降低回弹性，有利于保持较高的耐屈挠龟裂性能喝回弹性，减少生热，保证在实际使用中有较好的耐磨性能。

    一般的说，在胶料中炭黑聚集体间的相互作用开始急剧增加时的炭黑配合量为最佳配合量，炭黑粒径越小，表面活性越大，结构越高，达到最大拉伸强度时的炭黑用量就趋于减少，通常炭黑用量在40-60份时既能赋予橡胶制品较好的性能指标。最佳配合量，硬质炭黑在20%-23%左右，软质炭黑在23%-26%左右。

    炭黑最佳配合量对于不同橡胶，不同温度是不相同的，对于结晶性天然橡胶来说，最佳配合量是使橡胶分子链在大变形时易于取向生成结晶，因而炭黑用量较少；而对于非结晶型的丁苯橡胶而言，则是增加分子链间的吸引力，由此增加弹性体的强度，获得补强效果，因而炭黑用量较多。另外，同一弹性体和同一填料，在混炼温度为100℃时的最佳填充量比20℃时的填充量大。

    炭黑比橡胶价格低，故一般配方倾向于多用炭黑。但是，如果炭黑用量过多，反而会使硫化胶的物理性能下降，达不到应有的补强效果。一是由于相对减少了橡胶用量，二是由于分散性不好，削弱了橡胶和炭黑间的相互作用，所以强度下降。故应该综合考虑胶料的加工性、滞后性以及破坏特性，选用适当配合量。

    炭黑的最大填充量可用炭黑的DBP吸收值预先测定。例如，ISAF的DBP吸附值为1.25cm3/g，橡胶的相对密度为0.95，则100g炭黑至少可配合118g橡胶（1.25×0.95=1.18），或是100g橡胶最大可容纳85g炭黑（ISAF）。同理，低结构炭黑容量可以更多。如果炭黑填充量过多，则容易结团，无法进一步分散。实际上，只有炭黑母炼胶才能达到如此高的炭黑浓度。