《炭黑补强》ppt课件

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1、基本概念：补强是指能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性同时获得明显提高的作用。目前使用的补强剂通常也使橡胶的其他性能发生变化，如硬度和定伸应力提高，通常也产生一些不利影响，如弹性下降，滞后损失增大、压缩永久变形增大等。橡胶工业用的主要补强剂是炭黑和白炭黑。填充是指在橡胶中加入一种物质后能降低成本、增大体积或改善加工性能等，如减少半成品收缩率、提高半成品表面平坦性、提高硫化胶硬度及定伸应力等作用。传统常用的填充剂主要是无机填料，如陶土、碳酸钙、滑石粉等注意:有些填充剂兼有补强和增容作用，两者难于绝对界定，都是以主导作用来定类的。迄今,橡胶补强可采取以下几种途径实现:①炭黑补强②浅色补强剂(以白炭

2、黑为主)补强③树脂补强④短纤维补强。从补强材料的外形来分，上述①和②呈粉体状，③呈树脂状,而④为纤维状。它们的补强机理也各不相同：①和②通过橡胶与补强剂之间形成结合橡胶;③是通过共混引入树脂的特性(以刚性为主),赋予共混物以较好的力学性能;而④则借助于短纤维在橡胶基质中的有规取向而使复合物得到增强。传统橡胶补强：CB、白CB、有机树脂、纤维、聚合物共混等新兴补强：纳米技术炭黑补强体系1．炭黑的生产、分类与命名2．炭黑的组成与结构3．炭黑的物理和化学性质4．炭黑对橡胶的补强作用5．炭黑对橡胶工艺性能的影响6．炭黑的补强机理§１橡胶补强与填充的历史与发展橡胶工业中填料的历史几乎和橡胶的历史一样长。

3、在Spanish时代亚马逊河流域的印第安人就懂得在胶乳中加入黑粉，当时可能是为了防止光老化。后来制作胶丝时曾用滑石粉作隔离剂。在Hancock发明混炼机后，常在橡胶中加入陶土、碳酸钙等填料。1904年，S.C.Mote用炭黑使橡胶的强度提高到28.7MPa，但当时并未引起足够的重视。在炭黑尚未成为有效补强剂前，人们用氧化锌作补强剂。一段时间后，人们才重视炭黑的补强作用。我国是世界上生产炭黑最早的国家。1864年美国开始研制炭黑。1872年世界才实现工业规模的炭黑生产。炭黑的补强性不仅使它得到广泛的应用，而且也促进了汽车工业的发展。二战前槽黑占统治地位，50年代后用炉黑代替槽黑、灯烟炭黑，炉黑生

4、产满足了轮胎工业发展的要求。70年代在炉黑生产工艺基础上进行改进，又出现了新工艺炭黑。这种炭黑的特点是在比表面积和传统炭黑相同的条件下，耐磨性提高了5%~20%，进一步满足了子午线轮胎的要求。炭黑成为支持橡胶工业发展的重要材料。炭黑的用途除了用作以汽车轮胎为主的橡胶制品的补强剂外，还可用作印刷油墨、涂料、塑料等的黑色颜料，以及赋与电池活性物质以导电性的填充剂等。但是，从数量上看，炭黑在像胶工业中的需求量占绝对多数，而这其中约75%又用于汽车轮胎。1939年首次生产了硅酸钙--白炭黑，1950年发明了二氧化硅气相法白炭黑。近年来无机填料的发展也很快，主要表现在粒径微细化、表面活性化、结构形状多样

5、化三方面。从填料来源看对工业废料的综合利用加工制造填料发展也较快。§2炭黑的生产、分类和命名一．炭黑的定义炭黑是由许多烃类物质（固态、液态或气态）经不完全燃烧或裂解生成的。它主要由碳元素组成，其微晶具有准石墨结构，且呈同心取向，其粒子是近乎球形的粒子，而这些粒子大都熔结成聚集体。炭黑的生产§2炭黑的生产、分类和命名二．炭黑的分类炭黑是橡胶工业的主要补强剂。为适应橡胶工业的发展要求，人们开发了五十余种规格牌号的炭黑。以前炭黑分类有按制法分，也有按作用分，后来发展了ASTM-1765这种新的分类方法。这种方法的出现结束了以前分类混乱、缺乏科学表征炭黑的状况，但其缺点是没有反映出炭黑的结构度。炭黑的

6、几种分类方法分述如下。1．按制造方法分（1）接触法炭黑：接触法炭黑，其中包括槽法炭黑、滚筒法炭黑和圆盘法炭黑。槽法炭黑转化率大约为5%。其特点是含氧量大（平均可达3%），呈酸性，灰分较少（一般低于0.1%）。（2）炉法炭黑：炉法炭黑的特点是含氧量少（约1%），呈碱性，灰分较多（一般为0.2%~0.6%），这可能是由于水冷时水中矿物质带来的。（3）热裂法炭黑：转化率30%~47%。炭黑粒子粗大，补强性低，含氧量低（不到0.2%），含碳量达99%以上。（4）新工艺炭黑：新工艺炭黑的聚集体较均匀，分布较窄，着色强度比传统的高十几个单位，形态较开放，表面较光滑。N375、N339、N352、N234、

7、N299等均为新工艺炭黑。2．按作用分：硬质炭黑：粒径在40nm以下，补强性高的炭黑，如超耐磨、中超耐磨、高耐磨炭黑等。软质炭黑：粒径在40nm以上，补强性低的炭黑，如半补强炭黑、热裂法炭黑等。这种分类方法比较粗略，主要是根据炭黑的性质及对橡胶的补强效果来分类命名的。3．按ASTM标准分类我国在80年代开始采用美国ASTM-1765-81分类命名法。该命名法由四个字组成，第一个符号为N或S，代表硫