Kumin hiilimustan vaikutus kumin ominaisuuksiin

Luonnonkumi ja yleinen synteettinen kumi, sen puhtaalla vulkanoidulla kumilla on alhainen murtolujuus ja kulutuskestävyys, joten sillä ei ole teollista käyttöarvoa. Kuitenkin nokimustan lisäämisen jälkeen vulkanisaatin ominaisuuksia on parannettu, kuten kovuus, moduuli, murtoenergia, murtolujuus, repeytymiskestävyys, väsymiskestävyys ja parantunut kulutuskestävyys jne. Tämä kumin ominaisuuksien parannus Hiilimustalla on suuri vaikutus kumin käsittelyominaisuuksiin, kuten hiilimustan hiukkaskokoon, rakenteen tasoon ja annostukseen, joilla on suuri vaikutus kumin käsittelyominaisuuksiin ja vulkanointiominaisuuksiin.

Otetaan esimerkkinä styreenibutadieenikumi ja puhutaan vaikutuksista eri ominaisuuksiin.

(1) Sekoitusaika ja dispersio

Mitä pienempi hiilimustan hiukkaskoko on, sitä pienempi dispergointikyky, sitä helpompi se on dispergoitua epätasaisesti ja tuotteen suorituskyky heikkenee, joten se on huomioitava.

Nokimustan ja kumin sekoituksen alkuvaiheessa se dispergoitui tietojen mukaan kolloidisessa tilassa (2 ja puoli minuuttia) ja näytti ruskealta valon läpäisyssä. Kun sekoitusta jatkettiin, lisää nokimustaa dispergoitui kolloidisessa tilassa (3 minuuttia). Eli lyhin sekoitusaika, joka voi täyttää vulkanisaatin suorituskykyvaatimukset) Kun sekoitusaikaa pidennetään kahdeksaan minuuttiin, sekoituskumin pinta on sileä. Jos sekoitusaika on liian pitkä tai lämpötila liian korkea, palamisaika lyhenee hiilimustan rakenteen kasvaessa.

Kokeet ovat osoittaneet, että kulutuspinta on viallinen hiilimustapartikkelien ja sulkeumien, erityisesti kovien sulkeumien, takia. Lisäaineiden lopussa, kun muodonmuutos muuttuu, muodostuu ensin jännityskeskittymä ja muodostuu onteloita, jotka aiheuttavat halkeamia. , ja lisälaajeneminen (eli halkeaman lisääntyminen) johtaa lopulta vetovaurioon.

Jos dispersio on hyvä, näin ei ole, koska repäisyreuna on passivoitunut (hidas) ja seurauksena on jännitysdispersio. Tasaisen ja hyvän dispersion saamiseksi sekoitusolosuhteet ovat erittäin tärkeitä. Jotta kumiseos pysyy korkeana viskositeetiltaan, sekoituslämpötila ei saa olla liian ankara ja huuhteluaine tulee lisätä lopussa, muuten dispersiovaikutus heikkenee, erityisesti keski- ja superuunimustille. Sen lisäämisellä ennen matalaa rakennetta on tarkoitus lisätä viskositeettia, jotta varmistetaan, että kumiseoksella on riittävästi leikkausjännitystä, jotta inkluusiofragmenttien kanssa sekoitettu hiilimusta voidaan levittää tasaisesti, joten toinen sekoitus on parempi kuin ensimmäinen sekoitus.

Nokimustan dispersioasteen kasvaessa nokivulkanisaatin suorituskyvyn muutokset ovat yleensä: vetolujuus pienenee, murtuma ja venymä lisääntyvät, veden kestävyysmuoto pienenee, rusketus pienenee ja lämpöarvo heikkenee, Mooney-tarkkuus pienenee, vastus kasvaa, kuluminen vähenee, halkeamien kasvu hidastuu, repeämiskestävyys paranee, kovuus vähenee ja muotin turpoaminen vähenee.

(2) Viskositeettiongelma

Hiilimustan perusominaisuudet vaikuttavat kumiseoksen Mooney-viskositeettiin. Esimerkiksi sekoitusannos on sama kuin sekoitusolosuhteet. Mitä pienempi hiukkaskoko, sitä korkeampi Mooney-viskositeetti, sitä korkeampi rakenne ja suurempi annos, mikä voi lisätä Mooney-viskositeettia vastaavasti. Lisäksi korkeassa lämpötilassa vaivaaminen voi parantaa Mooney-viskositeettia hiilimustageelin lisääntymisen vuoksi ja sopivan käyttööljymäärän lisäämisen jälkeen noen dispersioastetta voidaan parantaa, ja Mooney-viskositeettia voidaan myös lisätä, mutta käyttööljyn määrä on liian suuri. Sillä on Mooney-viskositeettia alentava vaikutus.

Mitä tulee täytteen viskositeettiin, useimmat ihmiset ovat viime vuosina ilmaisseet sen Einsteinin viskositeettiyhtälöllä:

Tässä viskositeetilla G on lineaarinen suhde hiilimustatäyttöaineen tilavuusosuuteen (ts. tilavuuskonsentraatioon). On huomattava, että tämä yhtälö pätee vain inertteihin nokimusteihin, ei aktivoituihin nokimusteihin eikä grafitoituihin nokimusteihin (inaktiivisia, mutta rakenteellisia).

Avain johtuu sitovan liiman (kuten hiilimustageelin) muodostumisesta sekoituksen aikana, jota kutsutaan myös toissijaiseksi vaikutukseksi. Se johtuu hiilimustan rakenteen (kuten korkean rakenteen) lisääntymisestä, mikä johtaa sidekumin lisääntymiseen. Kumin mekaanisten vaurioiden vuoksi sekoituksen aikana syntyy vapaita radikaaleja, jotka yhdistyvät hiilimustan pinta-aktiivisten ryhmien kanssa. Siksi uskotaan, että strukturoinnin vaikutuksen kumin sitomiseen on oltava yhteydessä toisiinsa. Hiilimustan pinta-ala liittyy suurempaan aktiivisuuteen, joka on verrannollinen tilavuuden neliöön, joten Einsteinin yhtälö kehittyy Gufhーーkultayhtälöksi:

Nokimustarakenteen lisääntymisen vuoksi seostetun kumin viskositeetti kasvaa, mikä lisää sekoituksen aikana tapahtuvaa leikkausvaikutusta, mikä kuluttaa paljon energiaa, mikä johtaa kumin vapaiden radikaalien pitoisuuden nousuun, jolloin syntyy suuri määrä sidekumia, mikä lisää viskositeettia entisestään. , paahtaminen kiihtyy entisestään.