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炭黑物理指标意义及应用中常遇到的问题

炭黑物理指标意义及应用中常遇到的问题

意义: 炭黑结构是炭黑的重要性能之一 , 结构的高低直接影响混炼胶料的加

工性能、硫化胶的机械性能和导电性。 在粒子大小相近的情况下, 结构高的炭黑填充的硫化胶定伸应力较高、 耐磨性能好、 导电性能也较好。 炭黑的最大填充量可以用炭黑的 DBP 吸收值预先测定。

炭黑聚集体的形态对所填充的聚合物体系的加工性能和硫化胶的物理机械性能都有明显的影响。 一般来讲,随炭黑聚集体尺寸的减少, 硫化胶的拉伸性能、撕裂性能、 耐磨性能增加, 即对弹性体的补强性能提高。 在聚集体尺寸平均大小相同,不对称性增加, 混炼 能增加,即对弹性体的补强性能提高 胶压出收缩减小,压出尺寸稳定、表面光滑、硫化胶定伸力增加、耐磨性提高。炭黑的吸油值与比表面积也有一定的关系, 在相同结构程度的情况下, 比表面积大(粒子小)的炭黑具有较高的吸油值,换言之,只有在比表面积相同时,吸油值才能客观地反映 炭黑的结构。

四、着色强度:着色强度是度量炭黑染黑白色原料的能力。

五、加热减量 : (该单项指标不合格可判定为不合格品)

测定炭黑的水分;不超出标准规定的水分含量对橡胶制品及硫化工艺无影响, 但水分过高时会使硫化胶出现气泡,促使布层制品附着力降低而影响制品质量。

六、倾注密度:

倾注密度是粒状炭黑的主要指标。 未经造粒的粉状炭黑的表观密度 (亦称细粉含量)很小,只有 80-190Kg/ ㎡之间。其体积较大有易飞扬,给炭黑的包装、运输、仓储以及混炼加 工和分散都造成困难, 所以除少量色素炭黑要求粉状外,几乎所以工业生产的商品炭黑都要 经过湿法或干法造粒或压缩 (乙炔炭黑)。造粒加工的增密作用有效地减少了单位质量炭黑的视体积。 经过造粒的粒状炭黑的倾注密度约在 300-500 Kg/ ㎡之间。

七、300%定伸应力:

定伸应力实质上是反映了硫化胶网状结构在外力作用下抵抗变形的能力。

将硫化胶试样 拉伸到一定伸长时所需的应力,除以试样拉伸前的横切面积,所得的值叫定伸应力。拉伸 300%时定伸应力常用作衡量硫化胶补强性的尺度。定伸应力受炭黑结构的影响较大,结构升高,定伸应力随之上升,另外,定伸应力与炭黑比表面积及表面活性也有一定的关系。 在硬质炭黑系列中, 随着比表面积的增大,定伸应力下降,在软质炭黑系列中,随着比表面积 的减少,定伸应力下降。再有,表面活性越高,则定伸应力越大。300%定伸应力越高,扯断伸长率越小使得胶料的韧性越好。

八、灰分:

炭黑的灰分可定义为在高温炉中燃烧后残留物的量。 炭黑中的灰分主要来源于原料油和工艺用水(急冷、湿法造粒)中的无机物和溶解的无机盐类。通常炭黑的灰分含量小于 0.5%,不会对炭黑的应用产生影响。但在一些特殊的应用中,如电缆料中的导电炭黑, 则要求杂质和灰分含量都很低, 否则会产生放电事故而损害制品。

九、45μm,150μm,500μm 筛余物含量 :

炭黑的杂质,一般是通过不同规格的分样筛进行测定的。将不能通过 35 目(筛孔直径 500um)的残留部分称为 35 目筛余物,不能通过 325 目(筛孔直径45um)的残留部分称为 325 目筛余物。这三项指标对于热裂解法炭黑来说是非常重要的,尤其是 45μm 筛余物含 量一值,他的大小直接影响了制成品外观的光亮程度、后续处理等方面。 45μm 筛余物含量 越低,制品就越光亮,外表越美观。现在市场竞争的激烈使得大家对高端制品内、 外品质都追求卓越, 因此极低的 45μm 筛余物含量能够吸引采购者们的眼球。

十、细粉含量:

粒状炭黑中也含有少量未成粒或破碎的炭黑粉末称细粉含量, 细粉含量越少越好,通常不希望超过百分之几。

十一、 pH 值 :

这项指标是反映炭黑表面化学性质的。更准确地说, PH 值反映了炭黑表面的酸碱性, PH 值的大小是影响胶料焦烧时间( T35)的因素之一, PH 值越低, T35 就越长。实际上 焦烧时间和胶料半成品的自硫化时间正向相关, 如果 T35 较短,胶料在转入制成品加工之前就自硫化了,胶料变得难以加工, 这是我们不希望发生的;而如果 T35 较长,胶料在转入制成品加工之后要一段时间才能开始硫化,这样又浪费了时间和能源, 也是我们不希望发生的, 因此在实际生产过程中比较接受的 T35 在 10 分钟左右。

十二、 丙酮抽出物

这项指标反映了炭黑生产转化的完全程度 (炭黑生产中残留在炭黑表面上未完全裂解的 有机聚合物)。炭黑是由乙烯焦油、 煤焦油、天然气等原料经不同的加工过程生成的, 在生成的炭黑中肯定会混有一些残留的原材料, 丙酮抽出物的大小就反映了残留物的多少。 我们当然希望炭黑的转化率高, 混有的残余原料少。

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1、黑度不够

①首先考虑炭黑的品种选择是否正确。黑度是炭黑的特征指标之一,在满足要求的情况下,尽量使用黑度较低的炭黑。另外,酸性或碱性、结构高低都是选择品种要考虑的重要技术指标,必要的话与炭黑专业人员联系。

②多数情况下是炭黑的分散出了问题,细度没达到要求所致。

——炭黑分散前先用部分溶剂、树脂及分散剂浸泡 24 小时以上。

——检查分散工艺是否正确,特别要检查影响体系粘度的温度、配比等。

——检查配方中炭黑含量,炭黑浓度不够,也会引起黑度不够。

——检查助剂的品种和用量是否正确。

2、炭黑研磨时间过长或有杂质

①选择分散性更好的炭黑品种。

②炭黑分散前先用部分溶剂、树脂及分散剂浸泡 24 小时以上。

③检查锆珠、树脂、溶剂、炭黑或者体系里其它成分的杂质含量。

④有机无水体系中是否混入了水,或树脂、炭黑含水量过高。

⑤体系粘度可能太小,研磨或挤出时剪切力不够,调整体系的配方和粘度。

3、炭黑浆料分层、沉淀、发涨、返粗

①炭黑的品种是否合适。

②炭黑分散前先用部分溶剂、树脂及分散剂浸泡 24 小时以上。

③研磨时间是否达到要求,炭黑要求砂磨 4 遍以上,才能体现炭黑的各项优良性能。

④助剂品种是否合适,是否按配方要求进行。

⑤含水体系内是否带入水溶性盐或碱性杂质(如树脂中) ,有机无水体系中是否混入了水或树脂、炭黑含水量过高。

4、漆膜光泽差或表面有颗粒

①炭黑的品种是否合适,炭黑的吸油值和挥发份是重要的技术指标。

②研磨细度是否达到要求,炭黑要求砂磨 4 遍以上,才能体现炭黑的各项优良性能。

③炭黑在体系中比例偏大,引起炭黑和树脂的比例失调。

④检查助剂用量是否过大。

⑤炭黑或者体系里其它成分的杂质含量。

5.色相偏红或偏棕

①选择吸油值较低、或挥发份较高炭黑产品。

②检查研磨细度是否达到要求, 炭黑要求砂磨 4 遍以上,才能体现炭黑的各项优良性能。

③炭黑的色相更多取决于树脂、助剂的影响。

综上所述,上面问题一般研究的是炭黑在油漆行业的问题。我们可以借鉴一下炭黑在橡胶行业中常见的问题。

返彩、喷油、颗粒大(生颗粒)无法分散,杂质,补强性能低等。

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