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炭黑的结构

发表时间:2020-04-27 09:45

从实际拍照的炭黑电子是做镜片可以明显看出,橡胶用炭黑除热裂炉黑之外,都是若干粒子熔接在一起的。即炭黑是以聚集体状态存在。发黑的结构是指聚集体的大小、形状、聚集体中的粒子数以及连接紧密程度的总和。炭黑结构高低以单位质量的炭黑所吸收的 DBP(邻苯二甲酸二丁酯)的毫升数来表示。

炭黑的结构对填充橡胶的性质有很大影响。例如,提高炭黑的结构程度时,最显著的效果是增加混炼胶的粘度,降低混炼胶的口形膨胀率,使胶料压出品表面光滑,增加硫化胶的定伸应力和硬度,影响拉伸强度和滞后损耗。

炭黑结构形成有如下过程:炭黑在生成时,油滴脱氢生成核心并以核心增长,同时粒子粘结并增长成为链状“聚集体”。每种炭黑的粒子和聚集体的大小尺寸,有一个分布范围。

業集体的形状是多样的,有接近于球形的,有接近于桶球形的,还有呈分支纤维状的。

聚集体的形态特征在橡胶的混炼及加工过程中能保留于橡胶中,大部分不被剪切力所

破坏。这种聚集体就是炭黑的稳定结构或一次结构(永久结构),它在橡胶中是不可再分散的个体,是炭黑存在的基本单元。

此外,炭黑的单个聚集体还有相互附集的趋向,这种附聚力为近程范德华力,在干炭黑聚集体之阿表现得特别显著。这种附豪力使于荧黑成为疏松的结构,也能抵抗很大的压力。这种状态称力削案体。它构成了炭黑的二次结构(暂时结构)。构成二次结构的力铭弱,在淡照的收集加工过程中要受到破坏,敬坏之后也容易恢复。炭照的二次结构对橡胶物理性能的影响不大。以图 2-2 可以看出不同的造校加工过程对炭黑 DBP 吸收值的影响。测定未压缩试样的 DBP 值包括了聚集体和附聚集体的影响,经24M4 压缩的炭黑 DBP吸收值则是消除了附聚集体的影响(24M4 指在 165MPa 的压力下连续压缩炭黑4 次,而后测定 DBP 吸收值结果)。

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图遣粒时间与速度对 DBP吸收值的影响

炭黑的结构参数可为使用者提供重要依据。在涂料和油墨中,结构高的炭黑是不受欢

迎的。一般来说,涂料、油墨用色素炭黑结构越低越好,结构越低越易分散,越容易达到所要求的研磨细度,降低涂料和油墨的粘度,增加流动性和漆面光泽。这是因,结构低,吸附的漆料少,表面自由漆料较多之故。结构高对黑度有所降低,因较粗大的聚集体可反射更多的光,吸油值高使漆料或墨浆粘度增加,光泽降低,流动性减小。

导电橡胶制品和无线电元件用炭黑要求有较高的结构、较小的粒径及高孔度,以增

加制品的导电性。

各种炭黑的吸油值比容积数据示于表2-1。比容积系指 1g炭黑所占据的容积。炭黑

比容积的大小与其结构相关,其比容积值也可用于表示炭黑结构高低。表2-1所列系指在10.34MPa压力下所测比容积结果。



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