Negrul de fum are importanță vitală pentru industria cauciucului și este foarte avantajos în industria plastică. Versatilitatea acestora vă permite să îmbunătățiți selectiv proprietățile selectate în funcție de funcționalitatea exactă a pieselor.
Negru de carbon (CB) se adaugă la polimeri pentru:
• Armarea elastomerilor, care îmbunătățește proprietățile mecanice. De-a lungul anilor, anvelopele au fost întărite numai cu negru de fum, dar în prezent se află în concurență cu dioxidul de siliciu precipitat.
• Protecție la lumină: cantități mici vă permit să opriți razele ultraviolete de pe suprafață, dar obțineți o culoare gri închis sau negru.
• Creșterea conductivității: au fost dezvoltate funingine speciale conductive pentru a obține polimeri izolanți conductivi naturali.
Negrul de fum poate oferi economii de cost:
• Reducerea greutății cauciucului (și a costului acestuia), utilizată pentru a obține aceleași caracteristici de performanță mecanică.
• Prin creșterea parametrilor funcționali, cum ar fi rezistența la abraziune.
În dezvoltarea de noi branduri și implementarea unor lucrări de cercetare se folosesc trei strategii principale:
• Obținerea de proprietăți îmbunătățite prin tehnologii inovatoare de producție,
• Modificarea interacțiunii cu matricea polimerică din cauza tratamentului de suprafață,
• Combinarea eforturilor cu un alt agent de umplutură, pentru a crește puterea de acțiune și pentru a slăbi punctele slabe existente.
În această lucrare sunt luate în considerare întăririle de negru de fum.
Ce este negrul de fum?
Negrul de fum se produce prin despicarea materialelor organice din petrol sau gaze în condiții de atmosferă limitată de oxigen. Există mai multe tehnologii coexistente:
• Cuptor, bazat pe utilizarea uleiului. În prezent, cea mai frecvent utilizată tehnologie pentru armarea cauciucului.
• Un proces de producere a negrului de fum, bazat pe utilizarea gazului, care permite producerea de vapori de gaz acid, precum și funingine cu întărire lentă.
• Tehnologie termică bazată pe utilizarea gazului. Negrul de fum care rezultă este instabil sau nu poate da armare.
• Tehnologia acetilenă, bazată pe utilizarea acetilenă. Astfel de negru de fum sunt folosite pentru a crea polimeri conductivi.
Din punct de vedere fizic, negru de fum se creează la trei niveluri structurale:
• Particulele primare care sunt caracterizate prin dimensiuni de la 10 la 500 nm, și care pot fi măsurate prin metode directe sau evaluate indirect prin măsurarea ariei suprafeței prin metode, cum ar fi absorbția lichidelor sau gazelor: CTAB, iod, azot. Fiecare dintre aceste metode vă permite să obțineți o semnificație diferită. Spre deosebire de indicele CTAB, este posibil să se măsoare atât porozitatea (nu este disponibilă pentru cauciuc), cât și suprafața exterioară prin măsurarea absorbției azotului. Suprafețele disponibile în prezent variază de la 10 m2 / g la 150 m2 / g. Cea mai mică dimensiune a particulelor dă cea mai mare suprafață de suprafață, iar negruele de fum corespunzătoare sunt cele mai întărite, dar și cele mai dificil de dispersat.
• Agregatele de particule se caracterizează prin dimensiuni de la 40 la 600 nm. Mărimea și structura agregatelor (număr lipsit de particule) sunt caracterizate pe baza absorbției uleiului, timpul de absorbție în prezenta DBP dibutilftalat sau cu parametrii în intervalul de la 30 la 150 cm3 / 100 g de cauciuc, care umple golurile nu este implicat activ în formarea ea caracteristicile mecanice de performanță, cum ar fi elasticitatea, alungirea, deformarea reziduală compresivă.
Tabelul 1 prezintă principalele proprietăți ale unora dintre cele mai comune negru de fum.
Tabelul 3. Exemple de proprietăți ale negrului de fum
După cum se poate observa din următoarele desene Properties 129-CB „și“ Properties 401-CB“, ranforsat compuși elastomerice sunt caracterizate printr-un modul de elasticitate ridicat și valori ale durității, histerezis mai scăzută și termică, mai ușor de amestecare și de lucrabilitate bună.
Cuptorul de înaltă rezistență la uzură negru (HAF) este oferit de Hi-Tech Carbon
Aici, sarcina de a produce particule de dimensiuni mai mici, comparativ cu un HAF convențional, dar grosieră decât N660, cu ranforsare moderată comparativ cu N660, nume de marcă, care este de obicei folosit pentru a face carcasele de anvelope. Tabelul 4 compară unele dintre proprietățile HAF experimentale, HAF normale și N660.
Tabelul 4. Exemple de proprietăți ale negrului de fum
Aici, rezistența la ars și comportamentul de întărire sunt semnificativ îmbunătățite, ceea ce permite o productivitate mai mare.
Modulele sunt mai mari aici, iar rezistența la oboseală cu mai multe deformări este mai bună, dar eliberarea căldurii este oarecum mai ridicată. Conservarea proprietăților după îmbătrânire a fost, de asemenea, îmbunătățită.
Degusta negru negru negru oferă negru de fum produse cu tehnologie modificată a cuptorului: negru de fum negru. În comparație cu negrul de fum convențional corespunzător de același tip în compusul SBR / BR (a se vedea "Triunghiul magic pentru negru de fum inversat și tradițional"):
• rezistența la rulare a anvelopei este îmbunătățită cu câteva procente;
• rezistența la abraziune este îmbunătățită cu câteva procente;
• rezistența la alunecare pe drumul umed a rămas neschimbată.
Figura 3. Triunghi magical pentru negru de fum inversat și tradițional
Îmbunătățirea interacțiunii dintre negrul de fum și elastomer
Există două modalități principale:
• Producția de preamestecuri de dispersie foarte mari de negru de fum, care maximizează utilizarea siturilor chimice disponibile;
• modificarea suprafeței de negru de fum pentru a crea noi locații chimice pentru cuplarea particulelor și a polimerilor.
Compozitele din cauciuc / umplutură sau RFC sunt oferite de Degussa, ele permit o amestecare mai rapidă în loturi și o utilizare mai largă a amestecării continue.
Tabelul 5 prezintă prezența unei îmbunătățiri semnificative a proprietăților în zona cauciucului vulcanizat și a cauciucului elastic, ceea ce confirmă eficiența interacțiunii dintre cauciuc și negru de fum. Nu există efecte semnificative asupra proprietăților finale.
Tabelul 5. Comparația proprietăților pulberii și elastomerilor întăriți cu negru de fum RFC
Cauciuc negru de fum sau RCCB este dezvoltat de către Consiliul Malaezian de cauciuc pentru a facilita manipularea, așa cum se arată în următoarea comparație între RCBB și negru de fum convențional pentru o formulare specifică:
• Vâscozitatea Mooney a scăzut de la 72 la 55
• Timpul de ardere a fost redus de la 19 la 11.
Și mai remarcabil: T90 este redus cu 22%, ceea ce permite creșterea productivității.
Producerea de preamestec foarte dispersat de negru de fum cu dispersie umedă în latex. Cabot produce „compozite Cabot Elastomer sau CEC“ prin amestecare continuă a masei semifluide fază lichidă negru de fum și latex, coagulare, îndepărtarea apei și uscare. Un grad ridicat de dispersie facilitează amestecarea și îmbunătățește proprietățile de bază. Comparând același tip de negru de fum cu aceeași formulă:
• Rezistența la abraziune poate fi mărită cu 20%;
• Tangenta la 60 ° C este redusa cu 20%, ceea ce asigura o rezistenta mai mare la anvelope;
• Elasticitatea crește cu aproximativ 10%.
Modificarea suprafeței de negru de fum
Multe lucrări de cercetare sunt dedicate tratării fizice și chimice a suprafeței negrului de fum, de exemplu:
• Copolimerizarea grefată a anhidridei maleice pe negru de fum pentru a crește aderența compusului din cauciuc natural la cordonul de poliamidă.
• Modificarea negrului de fum prin polimerizare direct în locul metilanilinei prin metoda umedă sau uscată.
• Modificarea negru de fum datorată polimerizării direct în locul polianilinei prin metoda umedă.
• Modificarea negrului de fum cu chinonă, chinoneimină sau chinonă diimină.
• Modificarea negrului de fum prin tratarea cu aminopropiltrietoxisilan și formamidă.
• Tratamentul în plasmă de înaltă frecvență în prezența butadienelor, acetilenelor și acidului acrilic.
Atunci când negrul de fum acționează împreună cu alte materiale de umplutură de înaltă tehnologie
Ca și alte substanțe chimice, negrul de fum are avantaje și dezavantaje. Este avantajos să le combine cu alte umpluturi de ranforsare, avantajele care pot compensa deficiențele de negru de fum.
Combinație de negru de fum și nanoclay
Patru piese nanoargilelor influențează mai mult sau mai puțin asupra proprietăților mecanice ale elastomerilor, armate negru de fum, după cum se poate observa în figura de mai jos „Impactul asupra nanoclays, negru de fum“, care conține același cauciuc ranforsat la diferite grade prin semne diferite de negru de fum. În ceea ce privește luarea în considerare a proprietăților și formulările avantajele obținute pot fi, evident, de asemenea, o astfel care poate fi neglijată și ridicată - până la 68%. De fapt, nu se poate neglija niciodată beneficiile obținute, deoarece se îmbunătățesc simultan trei proprietăți. Este neobișnuit ca parametrii rezistenței la tracțiune și alungirii la rupere să fie simultan crescuți.
Figura 3: Efectul nanoclay pe negrul de fum
Un cocktail subțire de negru de fum și silice
Datorita tehnologiei proprietare dezvoltate de Cabot, negru de fum cu CSDPF suprafață (chituri bifazice de carbon și dioxid de siliciu) sunt modificate folosind diferite concentrații mici de dioxid de siliciu, de exemplu, la 8 la 20% (din 4 până la 10% silicon).
Această combinație permite modificarea interacțiunilor dintre umplutură / umplutură, polimer / umplutură și aditivi / umplutură.
Tabelul 6 compară câteva exemple de proprietăți ale CSDPF cu proprietățile de silice și de diferite tipuri de negru de fum. Aceste date nu pot fi generalizate sub formă de reguli.
Rezistența la abraziune (- „Rezistența la abraziune, în funcție de materialul de umplutură“ a se vedea desenul) are o valoare intermediară pentru CSDPF compusului: mai bun decât cel al dioxidului de siliciu, dar mai rău decât cea de negru de fum.
Figura 4: Rezistența la abraziune în funcție de umplere
Efectul CSDPF și dioxid de siliciu pe o delta tangenta măsurată dinamic la tensiune joasă și o frecvență de 10 Hz depinde de temperatura de testare. Pentru a obține rezultate simple în prima aproximare, păstrăm aceleași date pentru compușii cu dioxid de siliciu și CSDPF. Putem vedea (vezi. Tabelul 8), o valoare semnificativ mai mare a tangentei la temperatură joasă, care poate fi de așteptat să îmbunătățească rezistența la umed antiderapant și o valoare foarte scăzută la 70 ° C, și o bună rezistență la rulare a pneurilor.
Negru de bază 100
PSAC. asociat cu negru de fum ca bază 100
Tabelul 8. Exemple de tangente pentru compusul SBR / BR utilizat pentru anvelope auto
Rezistență la umed compus antiderapant cu la CSDPF crește, de asemenea, în comparație cu compoziția de negru de fum care are ca rezultat crearea unui compromis interesant între rezistența la abraziune / pneu rezistență la rulare / rezistență la umed antiderapant; în care raportul este mai bună decât atunci când se utilizează dioxidul de siliciu, și mai puțin costisitoare.
Negrul de fum are importanță vitală pentru industria cauciucului și este foarte avantajos în industria plastică. Versatilitatea acestora vă permite să îmbunătățiți selectiv proprietățile selectate în funcție de funcționalitatea exactă a pieselor.
Pentru a realiza conformitatea cu cele mai înalte standarde, crește productivitatea și de a salva costurile, piața de introducere a unor noi sau modificate de brand și a efectuat cercetări continuă, care duce la dezvoltări inovatoare în conformitate cu cele trei strategii folosite:
• Obținerea de proprietăți îmbunătățite prin noile tehnologii de producție,
• Modificarea interacțiunii cu matricea polimerică din cauza tratamentului de suprafață,
• Combinați eforturile cu un alt agent de umplutură, pentru a mări puterea de acțiune și pentru a slăbi punctele slabe existente.
Alături de negru de fum nizkogisterezisnyh, negru de furnal nizkoyodistyh uzură și negru de fum inversat poate fi îmbunătățită interacțiunea dintre negru de fum și elastomerului prin aplicarea unei suprafețe negru puternic dispersat masterbatch negru de fum sau modificări de carbon pentru a crea plasamente chimice pentru a îmbunătăți legarea particulelor și a polimerilor.
Nano-lutul și dioxidul de siliciu adesea concurează cu negrii de fum, dar pot forma și alianțe cu ei pentru a combina eforturile și a reduce impactul deficiențelor lor.
Articole similare
-
Gel stomatologic metrogil denta, instrucțiuni de utilizare - populare despre sănătate
-
Postituri pentru tavane intinse zona de aplicare, fotografie, decor
Trimiteți-le prietenilor: