Влияние резиновой сажи на свойства резины

Натуральный каучук и обычный синтетический каучук, его чистый вулканизированный каучук имеет низкую прочность на разрыв и отсутствие износостойкости, поэтому он не имеет ценности для промышленного использования. Однако после добавления сажи свойства вулканизата были улучшены, такие как повышенная твердость, модуль, энергия разрушения, прочность на разрыв, сопротивление разрыву, сопротивление усталости и улучшенная износостойкость и т. д. Это улучшение свойств резины большое влияние на свойства обработки каучука, такие как размер частиц сажи, уровень структуры и дозировка, которые имеют большое влияние на свойства обработки каучука и свойства вулканизата.

Возьмите стирол-бутадиеновый каучук в качестве примера, чтобы поговорить о влиянии на различные свойства.

(1) Время смешивания и дисперсия

Чем меньше размер частиц технического углерода, тем ниже диспергирующая способность, тем легче диспергировать неравномерно, и характеристики продукта будут ухудшаться, поэтому это следует учитывать.

На начальном этапе смешения технического углерода и каучука, по имеющимся данным, он диспергировался в коллоидном состоянии (2 с половиной минуты) и при пропускании света казался коричневым. Когда перемешивание продолжалось, большее количество сажи диспергировалось в коллоидном состоянии (3 минуты). То есть самое короткое время смешивания, которое может удовлетворить требования к характеристикам вулканизата) Когда время смешивания увеличивается до восьми минут, смешанная резина показывает гладкую поверхность. Если время смешивания слишком велико или температура слишком высока, время подвулканизации уменьшается с увеличением структуры технического углерода.

Эксперименты показали, что протектор имеет дефекты из-за фрагментов частиц сажи и включений, особенно твердых включений. В конце добавки при деформации сначала образуется концентрация напряжений, образуются пустоты, в результате чего появляются трещины. , а дальнейшее расширение (то есть увеличение трещины) в конечном итоге приводит к разрушению при растяжении.

Если дисперсия хорошая, это не так, потому что край разрыва пассивирован (вялый) и является результатом дисперсии напряжения. Для получения однородной и хорошей дисперсии очень важны условия смешивания. Чтобы резиновая смесь оставалась с высокой вязкостью, температура смешивания не должна быть слишком скупой, а пластификатор следует добавлять в конце, иначе ухудшится эффект диспергирования, особенно для среднего и суперпечного черного. Цель его добавления перед низкой структурой состоит в том, чтобы увеличить вязкость, чтобы гарантировать, что резиновая смесь имеет достаточное напряжение сдвига, чтобы сажа, смешанная с фрагментами включения, могла быть равномерно диспергирована, поэтому второе смешивание лучше, чем первое смешение.

С увеличением степени дисперсности сажи, как правило, эксплуатационные характеристики вулканизата сажи изменяются: прочность на растяжение уменьшается, разрыв и удлинение увеличиваются, форма водостойкости уменьшается, желто-коричневый цвет уменьшается, теплотворная способность уменьшается, точность по Муни снижается, сопротивление увеличивается, износ уменьшается, рост трещин замедляется, сопротивление разрыву улучшается, твердость уменьшается, а набухание штампа уменьшается.

(2) Проблема вязкости

Основные свойства технического углерода влияют на вязкость по Муни резиновой смеси. Например, дозировка смеси такая же, как и условия смешивания. Чем меньше размер частиц, тем выше вязкость по Муни, выше структура и больше дозировка, что может соответственно увеличить вязкость по Муни. Кроме того, замешивание при высокой температуре может улучшить вязкость по Муни за счет увеличения геля сажи, а после добавления соответствующего количества рабочего масла можно улучшить степень дисперсии сажи, а также увеличить вязкость по Муни. но количество рабочего масла слишком велико. Это имеет эффект снижения вязкости по Муни.

Что касается вязкости наполнения, то большинство людей в последние годы выразили ее с помощью уравнения вязкости Эйнштейна:

Здесь вязкость G находится в линейной зависимости от объемной доли (т.е. объемной концентрации) наполнителя сажи. Следует отметить, что это уравнение применимо только к инертным сажам, а не к активированным сажам или к графитированным сажам (неактивным, но структурным).

Ключ связан с образованием связующего клея (например, геля сажи) во время смешивания, что также называется вторичным эффектом. Это связано с увеличением структуры сажи (например, высокой структурой), что приводит к увеличению связывания каучука. Из-за механического повреждения каучука при смешивании образуются свободные радикалы, которые объединяются с поверхностно-активными группами сажи. Поэтому считается, что эффект структурирования связующего каучука должен быть родственным. Площадь поверхности сажи связана с большей активностью, которая пропорциональна квадрату объема, поэтому уравнение Эйнштейна превращается в уравнение ГуфхаーーГолда:

Из-за увеличения структуры сажи увеличивается вязкость резиновой смеси, в результате чего увеличивается сдвиговое действие при смешивании, на что расходуется большое количество энергии, что приводит к увеличению концентрации свободных радикалов каучука, в результате образуется большое количество связующего каучука, что еще больше увеличивает вязкость. , ожог еще больше ускоряется.