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浅色填充剂的特性
来源: | 作者:长虹 | 发布时间: 210天前 | 42 次浏览 | 分享到:
浅色填充剂在橡胶中的混入和分散较为困难,主要因为其亲水性表面与橡胶的疏水性不匹配。白炭黑和硅酸盐等填充剂在混炼过程中容易粘辊,需通过添加酯类等方法改善。碳酸钙、陶土和滑石粉的混入相对容易,但需注意其分散性和对胶料性能的影响。氧化镁和碳酸镁在非极性橡胶中的分散困难,预烘干处理可提高分散度。硫酸盐类填充剂如硫酸钡易于混入和分散。

     浅色填充剂是仅次于炭黑的大用量填充剂。与炭黑不同,浅色填充剂表面呈亲水性,与橡胶(疏水性)浸润性较差,混人时间较长。如果投料后立刻增加上顶栓压力,虽能缩短混人时间,但容易发生集聚,特别是白崁黑,造成后阶段更难分散。实质上,与炭黑不同,白炭黑的混人和分散均不要求高剪切力。相反,转子棱边与室壁间较大者,不仅有利于混入,也有助于分散。某些活性物质,如硬脂酸锌能解棗白炭黑大凝棗体,常用作白炭黑分散剂。与发黑一样,无机填充剂的分散难易亦取决于粒子大小。粒子愈小,分散愈难,生热量也愈大,但补强效果愈好。改进填充剂分散性的方法是在其表面包覆非水溶性薄膜。从品种来看,氧化镁和碳酸锌都不易于混人,硫酸钡则易于混入。陶土虽易于混人,但所得之胶料粗糙且干燥。某些填充剂(沉淀法碳酸钙和硬质陶土)有造成粘辊的倾向,因此在开放式炼胶机上混炼时常常发生困难。

    浅色填充剂多为亲水性物质,与炭黑相比,对橡胶湿润性较差,混炼也较为困难,须仔细对待。常用浅色填充剂的亲水性能大小顺序如下:白炭黑>陶土>滑石粉>碳酸钙>氧化锌>炭黑填料亲水性可作为填充剂混人橡胶难易的判据和标准,亲水性越强,混人橡胶越困难。从分散来说,浅色填充剂一般具有下列特征:补强性能差、粒子粗(平均粒径在微米级以上时差别不明显)、含水分少、密度大、各向异性程度高、结构高。例如粗粒子重质碳酸钙比细粒子沉淀碳酸钙容易分散;相同粒径二氧化硅,高结构者比低结构者分散性能好等。各类浅色填充剂混炼特性差别很大。

    ① 碳酸钙碳酸钙主要有三种:重质碳酸钙、轻质碳酸钙和活性轻质碳酸钙,即细微粒子沉淀碳酸钙。重质碳酸钙和轻质碳酸钙在橡胶中的混入和分散都比较容易,即使暂时分散不匀,影响也比较小。它们与硫黄、氧化锌、促进剂和防老剂等一起混人时,还能促进混炼,起着混炼分散剂作用。特别是重质碳酸钙,可以充当某些难分散炭黑和活性碳酸钙的分散促进剂。此外,重质碳酸钙还可提高丙烯腊含量丁腈橡胶的塑炼效果。

    ② 陶土和滑石粉 陶土一般比较容易混人橡胶,但混入后胶料比较粗糙,呈散落状,并有使胶料变软成为糊状的倾向。电器陶土由于经 900C以上高温处理,混炼困难。软质陶土用量较大且用开炼机混炼时,可预先与操作油混合或与操作油交替加人,以利分散。硬质陶土混炼时,有粘辊倾向,若与氧化镁并用可获显著改善。但陶土与氧化锌一起混炼,既不促进混人,也不利于分散,务必注意。硬质陶土的混炼要求剪切应力较高。天然橡胶塑炼过度,不利于陶土混炼分散。混炼时,不论用开炼机还是密炼机,均须用冷水充分冷却,否则会影响陶士的分散,并使橡胶物理性能变差。如果是丁苯橡胶,应在塑炼后尽可能迅速地将防老剂与陶土一起投人,最后加人软化剂和石蜡,可控制凝胶生成量,并获得较高的物理机械性能。用密炼机混炼时,排料中有未混人陶土落入压片机的情况。所以应避免压成坚硬的薄片,否则也很难再分散。滑石粉一般比较容易混人和分散,但是经过精细加工的细粒子滑石粉,比较难于分散。含细滑石粉的胶料弹性回复慢,包辊性能差,容易脱辊。用密炼机混炼细滑石粉时,也不容易混合。为此,在加人滑石粉时一并添加少量增塑剂,可改善混炼性能。

    ③ 白炭黑和硅酸盐 白炭黑在橡胶中的混人和分散比较困难。无水白炭黑粒径约为 0.015~0.020pm,相当于中超耐磨炉黑和高耐磨炉黑的粒度,它们在橡胶中分散困难程度与上述崁黑大致相同。白炭黑和硅酸盐混炼时有粘辊现象。一般加入某种适当酯类可以防止。用开炼机混炼时,宜在混炼初始阶段徐徐加入少量白炭黑或硅酸钙,使之成为种子胶,然后再加入所余部分。白炭黑对混炼条件较敏感。辊温较低,胶料硫化速度较快。用密炼机混炼时,橡胶先行塑炼,一般在橡胶相互粘连成一体后,分批或一次投入白炭黑与其他填充剂,混炼效果较好。使用逆混炼法也可取得良好效果。白炭黑用量小,胶料柔软者,为了增加剪切应力,混炼时,宜先加白炭黑,后加软化剂等加工助剂。此时,生热较低,硫黄和促进剂可在密炼机中加入,即可用一段混炼法混炼。白炭黑用量大时,其加料顺序仍可先于分散剂和增塑剂,但以分批加人为宜。防老剂有防止高温炼胶发生热老化的作用,宜在混炼最初加入。

   ④ 其他填充剂 主要包括钛白粉、氧化镁、碳酸镁和硫酸盐等填充剂。钛白粉由不同粗细粒子及其聚集体组成。混人容易,但最终分散困难,主要原因是与橡胶亲和性较差。氧化镁粒子表面吸水后,在非极性橡胶,如天然橡胶中的分散相当困难,在极性橡胶中相容性较好。无论何种橡胶,如果对氧化镁作预烘干处理,除去水分,则可提高分散度。不同粒度氧化镁在氯丁橡胶中的混炼特性如表3-14所示

    碳酸镁很容易引起二次凝聚,用开炼机混炼时,很可能被辊筒压成块状。为了防止凝聚,建议在炭黑混人后再加人碳酸镁,并同时加人少量增塑剂,可收到一定效果。硫酸盐类配合剂,如硫酸钡、锌钡白等容易混人,加工性良好。其中沉淀硫酸钡是最容易分散的填充剂,极易混入橡胺,可能是由于含硫酸根的缘故。