고무 특성에 대한 고무 카본 블랙의 영향

천연고무와 일반합성고무의 순수 가황고무는 파단강도가 낮고 내마모성이 없어 산업적 이용가치가 없다. 그러나 카본 블랙을 첨가한 후 가황물의 경도, 모듈러스, 파괴 에너지, 파괴 강도, 인열 저항, 피로 저항 및 내마모성 향상 등과 같은 가황물의 특성이 향상되었습니다. 이러한 고무 특성의 개선 카본 블랙은 고무 가공 특성 및 가황 특성에 큰 영향을 미치는 카본 블랙 입자 크기, 구조 수준 및 투여량과 같은 고무 가공 특성에 큰 영향을 미칩니다.

다양한 특성에 미치는 영향에 대해 이야기하기 위해 스티렌-부타디엔 고무를 예로 들어 보겠습니다.

(1) 혼합 시간 및 분산

카본 블랙의 입자 크기가 작을수록 분산 능력이 낮을수록 불균일하게 분산되기 쉽고 제품의 성능이 저하되므로주의해야합니다.

카본블랙과 고무의 혼합 초기단계에서 데이터에 따르면 콜로이드 상태(2분 30초)로 분산되어 광투과 시 갈색으로 나타났다. 혼합을 계속하면 더 많은 카본블랙이 콜로이드 상태로 분산되었다(3분). 즉, 가황물의 성능요건을 만족할 수 있는 가장 짧은 혼합시간) 혼합시간을 8분까지 연장하면 혼합고무는 매끄러운 표면을 나타낸다. 혼합 시간이 너무 길거나 온도가 너무 높으면 카본 블랙 구조가 증가함에 따라 스코치 시간이 감소합니다.

실험에 따르면 트레드는 카본 블랙 입자 파편과 개재물, 특히 단단한 개재물로 인해 결함이 있는 것으로 나타났습니다. 첨가제의 끝에서 변형시 응력 집중이 먼저 형성되고 공극이 형성되어 균열이 발생합니다. , 그리고 추가적인 팽창(즉, 균열의 증가)은 결국 인장파괴로 이어진다.

분산이 좋은 경우 인열 가장자리가 부동태화(느린)되고 응력 분산의 결과이기 때문에 그렇지 않습니다. 균일하고 좋은 분산을 얻기 위해서는 혼합 조건이 매우 중요합니다. 고점도의 고무 화합물을 유지하려면 혼합 온도가 너무 인색하지 않아야 하며 마지막에 연화제를 첨가해야 합니다. 그렇지 않으면 분산 효과가 저하됩니다. 특히 미디엄 및 슈퍼 퍼니스 블랙의 경우 더욱 그렇습니다. 낮은 구조 전에 첨가하는 목적은 점도를 증가시켜 고무 화합물이 충분한 전단 응력을 갖도록 하여 개재물 조각과 혼합된 카본 블랙이 고르게 분산될 수 있도록 하여 두 번째 혼합이 보다 낫습니다. 첫 번째 믹싱.

일반적으로 카본블랙의 분산도가 증가함에 따라 카본블랙 가황물의 성능변화는 인장강도 감소, 파단신도 증가, 수장수명 형상 감소, 황갈색 감소, 발열량 등이다. 감소, 무니 정확도 감소, 저항 증가, 마모 감소, 균열 성장 둔화, 인열 저항 개선, 경도 감소 및 다이 팽창 감소.

(2) 점도 문제

카본 블랙의 기본 특성은 고무 컴파운드의 무니 점도에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 배합 용량은 혼합 조건과 동일합니다. 입자 크기가 작을수록 무니 점도가 높을수록 구조가 높아지고 용량이 커지므로 그에 따라 무니 점도가 증가할 수 있습니다. 또한, 고온에서의 혼련은 카본블랙 겔의 증가로 인한 무니 점도를 향상시킬 수 있으며, 적정량의 작동유를 첨가한 후 카본블랙의 분산도를 향상시킬 수 있으며, 무니 점도도 증가시킬 수 있으며, 그러나 작동유의 양이 너무 많습니다. 무니 점도를 감소시키는 효과가 있습니다.

충전 점도와 관련하여 최근 몇 년 동안 대부분의 사람들은 이를 아인슈타인 점도 방정식으로 표현했습니다.

여기서 점도 G는 카본 블랙 충전제의 부피 분율(즉, 부피 농도)과 선형 관계를 갖습니다. 이 방정식은 활성 카본 블랙이나 흑연화 카본 블랙(비활성이지만 구조적)이 아닌 불활성 카본 블랙에만 적용된다는 점에 유의해야 합니다.

핵심은 혼합 중에 결합 접착제(예: 카본 블랙 젤)가 형성되기 때문이며, 이는 2차 효과라고도 합니다. 결합고무의 증가로 이어지는 카본블랙 구조(높은 구조 등)의 증가에 따른 것이다. 혼합 중 고무의 기계적 손상으로 인해 자유 라디칼이 생성되어 카본 블랙 표면 활성 그룹과 결합됩니다. 따라서 결속고무에 대한 구조화의 영향은 관련이 있을 것으로 생각된다. 카본 블랙 표면적은 부피의 제곱에 비례하는 더 큰 활동과 관련이 있으므로 아인슈타인 방정식은 Gufh-Gold 방정식으로 진화합니다.

카본블랙 구조의 증가로 인해 배합고무의 점도가 증가하여 혼합시 전단작용이 증가하여 많은 에너지를 소모하여 고무 자유라디칼의 농도가 증가하고, 그 결과 많은 양의 결합 고무가 생성되어 점도가 더욱 높아집니다. , 스코치가 더욱 가속화됩니다.