不同结构炭黑用量对天然橡胶性能的影响

2021-07-19李义彬乔习学张入军刘江红马宝亮

橡胶科技 2021年8期

关键词：造粒炭黑胶料

李义彬，乔习学，张入军，刘江红，马宝亮

（龙星化工股份有限公司，河北邢台 054100）

炭黑在橡胶中的用量影响胶料的定伸应力、拉伸强度、最大转矩等性能，不同品种炭黑的影响程度难以直接判断[1-3]。

本工作参照ASTM D3192—2009《天然橡胶中炭黑含量评定的标准试验方法》，选择炭黑N330，N326和N660进行试验，并与标准参比炭黑IRB8#对比，研究添加不同用量、不同品种炭黑的天然橡胶（NR）胶料性能的变化规律。

1 实验

1.1 主要原材料

NR，RSS 1#烟胶片，中昊黑元化工研究设计院有限公司提供；促进剂MBTS，山东尚舜化工有限公司产品；炭黑N330，N326和N660，龙星化工股份有限公司产品；邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和硫黄，天津红岩试剂厂产品。

1.2 配方

配方参照ASTM D3192—2009。

NR 100，炭黑变量，氧化锌 5，硬脂酸 3，硫黄 2.5，促进剂MBTS 0.6。

1.3 主要设备与仪器

XY-1型邵氏硬度仪和HD-10型测厚仪，上海化工机械四厂产品；C型自动吸油计，德国Brabender仪器公司产品；3000型多点比表面积测定仪，美国麦克默瑞提克（上海）仪器有限公司产品；HY-727型分光光度计，无锡英之诚高速分析仪器有限公司产品；XK-160型开炼机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司产品；RPA2000橡胶加工分析仪，美国阿尔法科技有限公司产品；XLB-D型平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；3365型电子拉力机，美国英斯特朗公司产品。

1.4 性能测试

炭黑和胶料性能测试按照ASTM D3192—2009进行。

2 结果与分析

2.1 炭黑的理化性能和造粒性能

炭黑的理化性能和造粒性能分别见表1和2。

表1 炭黑的理化性能

表2 炭黑的造粒性能

2.2 炭黑胶料的性能

在NR中添加不同用量的炭黑N330，N326和N660，考察胶料性能，并与50份标准炭黑IRB8#胶料性能进行对比，结果分别见表3—5。

表3 不同用量炭黑N330胶料的性能

从表3—5可以看出：随着炭黑用量增大，炭黑N330，N326和N660胶料的门尼粘度、FL、Fmax、硬度、100%和300%定伸应力均明显提高；t30和t90变化不明显；拉伸强度和拉断伸长率降低；3种炭黑胶料的变化趋势一致。

表4 不同用量炭黑N326胶料的性能

表5 不同用量炭黑N660胶料的性能

从表3—5还可以看出：与炭黑N330胶料相比，比表面积相近、结构较低的炭黑N326胶料的硬度、300%定伸应力、拉断伸长率随炭黑用量增大的变化幅度较小；与炭黑N330和N326胶料相比，比表面积较小的炭黑N660胶料的300%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率与炭黑用量的线性关系更明显；参比炭黑胶料性能基本稳定。以上性能差异与各种炭黑的结构和比表面积差异有关。