[理学]补强与填充体系二组ppt
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碳黑的性质与压出口型膨胀的关系 橡胶在压出口型时会产生口型膨胀现象，也称 为Ｂarus效应，原因是橡胶的弹性﹙记忆﹚效 应。
炭黑对橡胶加工性能的影响
Cotton用Instron毛细管流变仪测定了口型膨胀 率与管壁的剪切应力的关系
实验验证了在该条件下毛细管长径比大于15时， 口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子 质量分布等无关，只与剪切应力有比例关系，因 为这些因素均可包容在剪切应力中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响 SBR-1500加50份炭黑混炼胶中炭黑聚集体的断裂
炭黑对橡胶加工性能的影响
3.炭黑及无机填料的分散性
炭黑与一般无机填料在橡胶中的分 散性有本质区别。一般无机填料对于橡 胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲 和性。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(2)炭黑性质对混炼胶粘度的影响 混炼胶的粘流性在加工过程中十分重要。
一般炭黑粒子越细、结构度越高、填充量越 大、表面活性越高，则混炼胶粘度越高，流 动性越差。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑粒径越小，填充量越高，混炼 胶的粘度越高，结合胶量也越多；炭 黑的结构度越高，包容胶量越多，炭 黑的有效填充体积分数增大，混炼胶 粘度也提高。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑的粒径、结构和表面性质等 性能对橡胶的加工性能有重要的影响， 表现在混炼、压延、压出和硫化各工 艺过程中及混炼胶的流变性能上。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一.炭黑性质对混炼的影响
1.炭黑的粒径和结构对混炼的影响 炭黑的粒径、结构和表面性质对混炼过
程和混炼胶性质均有影响。
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.无机填料的DBA值与所需促进剂之间的关系 某些无机填料的表面显酸性，对二丁胺
（DBA）的吸附量大。DBA值单位为每公斤填 料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料 不同DBA值的填料时所需D和DM促进剂数量不 同，如图4-20所示。有图还可见填料用量多， 使用D也要相应增加。
炭黑对橡胶加工性能的影响
(1)炭黑性质对混炼吃料及分散的影响 炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢， 耗能高，生热高，分散越困难。这主要 是因为粒径小，比表面积大，需要湿润 的面积大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑结构对分散的影响也很明显。高 结构比低结构吃料慢，但分散快。这是 因为结构高，其中空隙体积比较大，排 除其中的空气需要较多的时间，而一旦 吃入后，结构高的炭黑易分散开。
炭黑对橡胶加工性能的影响
填料的压延效应
一般规律是填料用料越多，易压出， 碳黑表面活性对压延、压出无明显影响 。一般的无机填料因粒子的长轴或粒子 的片状沿压延或压出方向取向而引起了 压延效应，这是胶片的某些性能会出现 各向异性，为区别于大分子链的压延效 应，往往也称为粒子效应。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(3)活性剂的应用
填料的酸性表面对与促进剂有吸附作用， 加入活性剂可使活性剂优先吸附在填料表面， 可减少对促进剂的吸附。
炭黑对橡胶加工性能的影响
①炭黑表面活性的影响 表面活性和上面温度等压出条件一样对
口型膨胀率与剪切应力成比例关系无关。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
相同剪切应力下，填充量高，口型 膨胀率小。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量经体积分数φ校正后炭黑 的用量比干扰口型膨胀率B和剪切应 力的关系。
炭黑对橡胶加工性能的影响
混炼时间与胶料流变性及硫化胶强伸性能的关系
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂
混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方 法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500 家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和 DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油 值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明 混炼过程中聚集体断裂。
炭黑对橡胶加工性能的影响
另外炭黑表面酸性基团能阻碍自由 基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫 的产生，所以会迟延硫化，起到较好的 防焦烧作用。而PH值高的炉法炭黑一般 无迟延现象。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
表2：炭黑的性质和用量对胶料工艺性能的影响
实践证明，无机填料在橡胶中很难以 一次结构形式单个地分散开，而主要是以 很多（成百上千）个一次粒子结团在一起 的形式存在。所以从本质上说，在通常的 混炼条件下他没有能力达到主要以单个一 次结构的形式分散在橡胶中的真分散。
炭黑对橡胶加工性能的影响
而在相同条件下炭黑主要以单个炭黑 聚集体形式分散在胶中，它的能力达 到真分散。
1.炭黑的表面酸碱性与橡胶性能的关系
炭黑的表面酸碱性则直接影响胶料的硫化速 度。呈酸性的槽法炭黑有迟延硫化作用，一般不 易引起焦烧；而呈碱性的炉法及热裂法炭黑则有 促进硫化的作用，因此当大量使用炉法炭黑时， 有引起胶料焦烧的危险。
炭黑的粒径、结构性、表面粗糙度及炭黑用量 对胶料工艺性能及硫化胶物理、力学性能的规律 性影响列于表2和表3中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
二、炭黑性质对压wenku.baidu.com和压出的影响
压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压 延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 对其影响很大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一般来说，炭黑的结构性高，混炼 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 所以FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑结构对压出的影响是显著的， 结构高则膨胀率低
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
三、炭黑性质对硫化的影响
（一）炭黑表面性质的影响 炭黑表面酸性基团含量多，PH低，对
于促进剂D的吸附量大，相应地减少了促进 剂D的用量，因而回会迟延硫化。
炭黑对橡胶加工性能的影响
Cotton用Instron毛细管流变仪测定了口型膨胀 率与管壁的剪切应力的关系
实验验证了在该条件下毛细管长径比大于15时， 口型膨胀率表观上与压出温度、速度、相对分子 质量分布等无关，只与剪切应力有比例关系，因 为这些因素均可包容在剪切应力中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响 SBR-1500加50份炭黑混炼胶中炭黑聚集体的断裂
炭黑对橡胶加工性能的影响
3.炭黑及无机填料的分散性
炭黑与一般无机填料在橡胶中的分 散性有本质区别。一般无机填料对于橡 胶类有机聚合物的亲和性低于炭黑的亲 和性。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(2)炭黑性质对混炼胶粘度的影响 混炼胶的粘流性在加工过程中十分重要。
一般炭黑粒子越细、结构度越高、填充量越 大、表面活性越高，则混炼胶粘度越高，流 动性越差。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑粒径越小，填充量越高，混炼 胶的粘度越高，结合胶量也越多；炭 黑的结构度越高，包容胶量越多，炭 黑的有效填充体积分数增大，混炼胶 粘度也提高。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑的粒径、结构和表面性质等 性能对橡胶的加工性能有重要的影响， 表现在混炼、压延、压出和硫化各工 艺过程中及混炼胶的流变性能上。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一.炭黑性质对混炼的影响
1.炭黑的粒径和结构对混炼的影响 炭黑的粒径、结构和表面性质对混炼过
程和混炼胶性质均有影响。
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.无机填料的DBA值与所需促进剂之间的关系 某些无机填料的表面显酸性，对二丁胺
（DBA）的吸附量大。DBA值单位为每公斤填 料吸附的二丁胺毫量，mep/kg。在NR中填料 不同DBA值的填料时所需D和DM促进剂数量不 同，如图4-20所示。有图还可见填料用量多， 使用D也要相应增加。
炭黑对橡胶加工性能的影响
(1)炭黑性质对混炼吃料及分散的影响 炭黑的粒径越细混炼越困难，吃料慢， 耗能高，生热高，分散越困难。这主要 是因为粒径小，比表面积大，需要湿润 的面积大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑结构对分散的影响也很明显。高 结构比低结构吃料慢，但分散快。这是 因为结构高，其中空隙体积比较大，排 除其中的空气需要较多的时间，而一旦 吃入后，结构高的炭黑易分散开。
炭黑对橡胶加工性能的影响
填料的压延效应
一般规律是填料用料越多，易压出， 碳黑表面活性对压延、压出无明显影响 。一般的无机填料因粒子的长轴或粒子 的片状沿压延或压出方向取向而引起了 压延效应，这是胶片的某些性能会出现 各向异性，为区别于大分子链的压延效 应，往往也称为粒子效应。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
(3)活性剂的应用
填料的酸性表面对与促进剂有吸附作用， 加入活性剂可使活性剂优先吸附在填料表面， 可减少对促进剂的吸附。
炭黑对橡胶加工性能的影响
①炭黑表面活性的影响 表面活性和上面温度等压出条件一样对
口型膨胀率与剪切应力成比例关系无关。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
相同剪切应力下，填充量高，口型 膨胀率小。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量经体积分数φ校正后炭黑 的用量比干扰口型膨胀率B和剪切应 力的关系。
炭黑对橡胶加工性能的影响
混炼时间与胶料流变性及硫化胶强伸性能的关系
炭黑对橡胶加工性能的影响
2.混炼过程中炭黑聚集体的断裂
混炼中炭黑会断裂。用热解方法及溶解方 法（特殊处理除去结合胶的影响）从SBR1500 家50份炭黑的混炼胶中分离出炭黑，用电镜和 DBP法测定聚集体的形态结构。聚集体的吸油 值、投影面积、重均粒数（NP,W)均减少，说明 混炼过程中聚集体断裂。
炭黑对橡胶加工性能的影响
另外炭黑表面酸性基团能阻碍自由 基的形成，又能在硫化初期抑制双基硫 的产生，所以会迟延硫化，起到较好的 防焦烧作用。而PH值高的炉法炭黑一般 无迟延现象。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
表2：炭黑的性质和用量对胶料工艺性能的影响
实践证明，无机填料在橡胶中很难以 一次结构形式单个地分散开，而主要是以 很多（成百上千）个一次粒子结团在一起 的形式存在。所以从本质上说，在通常的 混炼条件下他没有能力达到主要以单个一 次结构的形式分散在橡胶中的真分散。
炭黑对橡胶加工性能的影响
而在相同条件下炭黑主要以单个炭黑 聚集体形式分散在胶中，它的能力达 到真分散。
1.炭黑的表面酸碱性与橡胶性能的关系
炭黑的表面酸碱性则直接影响胶料的硫化速 度。呈酸性的槽法炭黑有迟延硫化作用，一般不 易引起焦烧；而呈碱性的炉法及热裂法炭黑则有 促进硫化的作用，因此当大量使用炉法炭黑时， 有引起胶料焦烧的危险。
炭黑的粒径、结构性、表面粗糙度及炭黑用量 对胶料工艺性能及硫化胶物理、力学性能的规律 性影响列于表2和表3中。
炭黑对橡胶加工性能的影响
二、炭黑性质对压wenku.baidu.com和压出的影响
压延、压出是橡胶加工的重要过程，对压 延、压出来说，最重要的是收缩率（纵向）、 膨胀率（横向）要小，表面光滑，棱角畸变小。 是否填充、填料性质，特别是形态（炭黑结构） 对其影响很大。
炭黑对橡胶加工性能的影响
一般来说，炭黑的结构性高，混炼 胶的压出工艺性能较好，口型膨胀率小， 半成品表面光滑，压出速度快。炭黑用 量的影响也很重要，用量多，膨胀率小， 所以FEF等快压出炭黑适用于压出胶料。
炭黑对橡胶加工性能的影响
炭黑用量的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑结构对压出的影响是显著的， 结构高则膨胀率低
炭黑对橡胶加工性能的影响
结构的影响
炭黑对橡胶加工性能的影响
三、炭黑性质对硫化的影响
（一）炭黑表面性质的影响 炭黑表面酸性基团含量多，PH低，对
于促进剂D的吸附量大，相应地减少了促进 剂D的用量，因而回会迟延硫化。