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白炭黑在生产混合硅橡胶过程中的作用有哪些

发表时间:2020-12-12

?  白炭黑是生产混炼硅橡胶的重要原料,在生产原胶时,加多少?什么时候加?都会影响到硅橡胶原料的性能。本文就来说说白炭黑对胶料的影响。

  一、胶料的混炼与分散

  白炭黑由于表面积很大,总趋向于二次聚集,加之在空气中极易吸取水分,致使羟基间易产生很强的氢键缔合,进一步提高了颗粒间的凝聚力,所以白炭黑的混炼与分散要比炭黑困难得多,而且在多量配合时,还容易生成凝胶,使胶料硬化,混炼时生热大。为获得良好的分散,就要求初始混炼时,保持尽可能高的剪切力,以便使白炭黑的这些聚集体粒子尽可能被破坏,而又不致使橡胶分子链发生过多的机械降解。为此,白炭黑应分批少量加入,以降低生热。适当提高混炼温度,有利于除掉一部分白炭黑表面吸附水分,降低粒子间的凝聚力,有助于白炭黑在胶料中的分散。

  二、白炭黑补强硅胶混炼胶中的结构控制

  白炭黑,特别是气相法白炭黑是硅胶的补强剂,但有一个使混炼胶硬化的问题,一般称为“结构化效应”。其结构化随胶料停放时间延长而增加,甚至严重到无法返炼、报废的程度。对此有两种说明,一种认为是硅胶端基与白炭黑表面羟基缩合;另一方面认为硅胶硅氧链节与白炭黑表面羟基形成氢键。

  防止结构化有两个途径,其一是混炼时加入某些可以与白炭黑表面羟基发生反应的物质,如羟基硅油、二苯基硅二醇、硅氮烷等。当使用二苯基硅二醇时,混炼后应在160~200℃下处理0.5~1h。这样就可以防止白炭黑填充硅胶的结构化。另一途径是预先将白炭黑表面改性,先去掉部分表面羟基,从根本上消除结构化。

  三、胶料的门尼粘度

  白炭黑生成凝胶的能力与炭黑不相上下,因此在混炼白炭黑时,胶料的门尼粘度提高,故在含白炭黑的胶料配方中软化剂的选择和用量很重要。在IIR中往往加入石蜡烃类、环烷烃类和芳香烃类,用量视白炭黑用量多少及门尼粘度大小而异,一般可达15-30%。在NR中,以植物性软化剂如松香油、妥尔油等软化效果,合成的软化剂效果不大,矿物油的软化效果。

  四、胶料的硫化速度

  白炭黑粒子表面有大量的微孔,对硫化促进剂有较强的吸附作用,因此明显地迟延硫化。为了避免这种现象,一方面可适当地提高促进剂的用量;另一方面可采用活性剂,使活性剂优先吸附在白炭黑表面,这样就减少了它对促进剂的吸附。

  活性剂一般是含氮或含氧的胺类、醇类、醇胺类低分子化合物。对NR来说胺类更适合,如二乙醇胺、三乙醇胺、丁二胺、六亚甲基四胺等。对SBR来说,醇类更适合,如己三醇、二甘醇、丙三醇、聚乙二醇等。活性剂用量要根据白炭黑用量、PH值和橡胶品种而定,一般用量为白炭黑的

  五、白炭黑对硫化胶性能的影响

  白炭黑对各种橡胶都有十分显著的补强作用,其中对硅胶的补强效果尤为突出。大多数促进剂都是含有氨基,由于白炭黑的吸附作用以及与促进剂的反应,都会降低促进剂参加硫化反应的量。

  白炭黑可以和活化硫化的锌离子反应而降低锌离子的浓度。因此可以影响硫磺/促进剂体系的硫化效果。同时由于本身具有酸性,可显著降低过氧化物的交联速度和效率。还会使 DCP 在硫化时有难闻的气味。

  白炭黑补强效果仅次于相应炉法炭黑的白色补强剂。含一定量白炭黑的硫化胶与相应炉法炭黑(如HAF)补强的硫化胶相比,具有强度高、伸长率大,撕裂强度高、硬度高、绝缘性好等优点。通常将炭黑和白炭黑并用,可以获得较好的综合性能。


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