按钮文本

热 情    奉 献    爱 岗    协 作

ENTHUSIASM   DEDICATE      DEVOTE         COOPERATE

「碳黑」炭黑在橡胶上的作用
来源:碳黑工业 | 作者:HACARBON | 发布时间: 2021-12-28 | 878 次浏览 | 分享到:

炭黑即碳黑(carbon black),是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末,表面积非常大,范围从10-3000m2/g,是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。


炭黑按性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。炭黑可作黑色染料,用于制造中国墨、油墨、油漆等,也经常用于橡胶生产补强剂;炭黑按用途不同,通常分为色素用炭黑、橡胶用炭黑、导电碳黑和专用碳黑。

炭黑的密度有两种,一种是真密度,即由组成炭黑的元素及结构(或晶体结构)确定,在没有特别说明的情况下,炭黑的密度指真密度;另一种是倾注密度或视密度,其随炭黑的加工条件变化而不同,需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。


粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。橡胶技术网了解到,制备导电胶料时,炭黑的用量不能小于某一临界值,否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射,使胶料的导电性不能达到要求。


炭黑在橡胶中的作用

1.增加橡胶制品的耐磨性和使用寿命(补强剂)


2.节约成本,一般橡胶制品都是两份胶一份炭黑(填充剂)


各品种炭黑的用途区别    炭黑按用途分类


按照用途可把其分为两类:橡胶用炭黑、色素炭黑


1、色素用炭黑的分类

国际上根据炭黑的着色能力,通常分为三类,即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。这个分类系统常用三个英文字母表示。前两个字母表示着色能力,后一个表示生产方法


例如:高色素槽黑: HCC(high color channel)


高色素炉黑 HCF(high color furnace)


给类色色素分类主要根据粒径和黑度进行分类。高色素槽黑(10-14nm),中色素槽黑(15-27 nm)、中色素炉黑(17-27 nm)、低色素炉黑(28-70 nm)


2、橡胶用炭黑的分类

命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的,由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常(normal)硫化速度,S代表缓慢(slow)硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。


橡胶用炭黑的分类及用途:


命名系统是把炭黑胶料的硫化速度和结构等因素考虑进去的,由4个系统构成。第一个字母代表英文字母代表胶料的硫化速度。N代表正常(normal)硫化速度,S代表缓慢(slow)硫化速度。后面3个字母第一字母代表炭黑氮表面积范围。第二个和第三个数字是反应不同的结构程度。(这些都是由国家标准的)


N220适用于各种橡胶,耐磨性比N330高10%-20%,能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度,并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶,及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。


N234耐磨性比N220约高10%,在高苛刻度下使用,更能显示出良好的耐磨性能。主要用于高速轮胎面胶和高质量的橡胶制品。


N326在天然橡胶中具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性及抗蹦裂性能。主要用于要求强度高、生热低的轮胎(包括越野胎)胎面胶,也适用于输送带、密封制品及其他高质量橡胶工业制品。


N330是一种补强性能良好的炭黑,能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。


N339在胎面胶料中的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能近于N220炭黑,特别适用于丁苯橡胶与顺丁胶并用体系。主要用于乘用胎、卡车胎胎面胶,输送带、胶管及各种要求耐磨性高的橡胶工业制品。


N539使用于本品的胶料,其压出表面光滑,口型膨胀小。硫化胶的拉伸强度和伸长率较高,定伸应力较N550低,弹性和耐疲劳性能均较好。主要用于轮胎胎体胶料,尤其适用于以天然橡胶为主的缓冲层胶料,亦可用于轮胎基部胶料、胶带覆盖和其它橡胶制品及电线、电缆护套料中。


N660本品适用于各种橡胶,与半补强碳黑相比,具有较高的结构,粒子较细,在胶料中易分散,硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高,而变形小,生热低,弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。


N774适用于各种橡胶,是除热裂法炭黑之外的粒径最大(产品粒径为80-170nm)、结构最低的炭黑品种,多用于轮胎胎体的缓冲层和帘布层胶料、胶管、压出制品、各种工业橡胶制品,以及电线、电缆等在胶料中可以大量填充,其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好。亦可代替热裂法炭黑使用。


热裂解法炭黑:橡胶炭黑N990系列炭黑则采用天然气为原料,在隔绝空气的条件下无火焰燃烧,裂解生成,称热裂解法炭黑,碳黑N990其基本性能与炉法炭黑有较大区别。


炭黑N990优点主要表现在:

一、粒子尺寸和分布,平均粒子尺寸为280nm,氮表面积7-11平方米/克,吸磺值为10克/公斤,CTAB法表面积为9平方米/克;


二、粒子聚集度很小或说结构很低,显示为许多单独的球形炭黑粒子,基他部分由为数不多的熔接粒子组成,对比其它品种炭黑,整体聚集度很低。


热裂解炭黑是所有炭黑品种中粒径最大的品种,(N990:200-500nm,N880:100-200nm),较早些时候,热裂解炭黑用于汽车零配件的填充料使用,那时候热裂解炭黑的用途比较窄,价格也较为便宜。后来发现热裂解炭黑具有填充量高,胶料的弹性好,永久不变形性能优越而被大量使用与汽车、机床等橡胶制品中,价格也随着需求的增加和天然气价格的提高而提高。由于价格上涨,下游厂家多以天然气半补强和喷雾炭黑代替,热裂解炭黑的需求有所下降,但在个别行业中,热裂解炭黑以其良好的使用性能任然在使用。