橡胶炭黑应用全解
对炭黑稍有了解的人都知道炭黑按性能区分有“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,也可以应用于化学纤维和塑料……其实,炭黑用量最多的行业还是橡胶行业,那么炭黑在橡胶中应用的知识有哪些呢?
一、
什么是橡胶炭黑
我们首先要了解橡胶炭黑是什么,橡胶炭黑其实就是橡胶用炭黑,这并不是一个严格意义上的概念,而只是主要用在橡胶制品中,具有一些可以统计的、标准化的特性的一类炭黑产品,是一个相对特种炭黑(用于油墨、涂料等)而言的概念。但并非说橡胶炭黑就只能用在橡胶制品上,实际上很多塑料制品等产品中,也利用橡胶炭黑着色性能进行产品加工。
二、
炭黑在橡胶工业上的应用有哪些
综合查阅资料发现,橡胶工业使用的炭黑约占整个炭黑产量的90%。主要用于汽车轮胎、拖拉机轮胎、飞机轮胎、力轮胎、自行车轮胎等各种类型的轮胎。每个普通的汽车轮胎都需要大约10公斤的炭黑。橡胶炭黑中约有四分之三用于轮胎制造,其余用于其他橡胶制品,如胶带、橡胶软管、橡胶鞋等。在橡胶制品行业,炭黑的消耗量约占橡胶消耗量的40~50%。
炭黑在橡胶中的用量之所以这样多,是由于它具有优异的所谓“补强”能力。炭黑的这种“补强”能力早在1914年就首先在天然胶中发现。现在已经证实,对于合成橡胶,炭黑的补强能力起着更加重要的作用。炭黑补强的最重要的标志是改进轮胎胎面的磨耗性能,配合30%补强炭黑的轮胎可以行驶4.8~6.4万公里;而填充等量的惰性或非补强性填充剂代替炭黑,其行驶里程仅为4800公里。除此以外,补强的炭黑还能提高橡胶制品的抗张强度和抗撕裂强度等物理机械性能。比如,在天然胶或氯丁胶等结晶性橡胶中加入补强炭黑比未加入炭黑的硫化胶的抗张强度可以提高1~1.7倍左右;在丁苯胶或丁腈胶等非结晶橡胶中则可提高到4~12倍左右。
炭黑在橡胶工业上的应用占比:
在橡胶工业中,要根据制品的用途和使用条件不同,确定炭黑品种及其配合量。例如,对于轮胎胎面,首先要考虑耐磨性,因此需要高补强性炭黑,如超耐磨炉黑、中超耐磨炉黑或高耐磨炉黑等;而胎面和胎体胶料则要求滞后损失最小、生热低的炭黑。
轮胎各部位:
三、橡胶用炭黑不同的类型划分
橡胶用炭黑—橡胶用炭黑原来是按粒径大小来分类的,但后来改为按氮表面积分类。此外,命名时把炭黑颜料的硫化速度和结构等因素也考虑进去了,由4个系统构成。第一个英文字母代表胶料的硫化速度,以N代表正常硫化速度,S代表缓慢硫化速度。后面3个为阿拉伯数字。第一个数字代表炭黑氮表面积范围,共列为0~9个等级。第二和第三个数字则由美国材料试验协会负责炭黑和术语的D24.41委员会指定的,反映不同的结构程度,也就是炭黑大概的高低结构确定的,有一定的任意性。相对而言,数字越大,结构越高。
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而积范围。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)
不同型号的炭黑应用:
N330是应用最为广泛的高耐磨型炉黑。本品耐磨性比中超耐磨系列炭黑稍差,但优于槽法炭黑。本品用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。本品是一种补强性能良好的炭黑,能赋予胶料较好的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。使用本品的乘用胎的滚动损失在N300系列中仅大于N351,比其他品种都小,在胶料中分散和压出性能也好,适用于各种合成橡胶和天然橡胶。
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....
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