A kormotípusok és alkalmazási területek
A karbon-feketék rendkívül fontosak a gumiipar számára, és nagy jelentőséggel bírnak a műanyagiparban. Sokoldalúságuk lehetővé teszi a kiválasztott tulajdonságok szelektív javítását az alkatrészek pontos működésének megfelelően.
Carbon blacks (CB) hozzáadása a polimerekhez:
• Az elasztomerek megerõsítése, ami javítja a mechanikai tulajdonságokat. Az évek során a gumiabroncsok csak megerősítették a kormot, de jelenleg a kicsapódott szilícium-dioxiddal versenyeznek.
• Könnyű védelem: kis mennyiségben az ultraibolya sugárzás megállítása a felületen, de sötétszürke vagy fekete színt kap.
• Vezetőképesség növelése: speciális vezetőképes koromot fejlesztettek ki, hogy természetes módon vezetőképes szigetelő polimereket alkosson.
A szén-feketék költségmegtakarítást is nyújtanak:
• A gumiabroncs súlyának (és annak költségeinek) csökkentésével ugyanazt a mechanikai teljesítményt nyújtja.
• A funkcionális paraméterek, például a kopásállóság növelésével.
Az új márkák kifejlesztése és a kutatási munkák megvalósítása során három fő stratégiát alkalmaznak:
• Javított tulajdonságok elérése innovatív termelési technológiák révén,
• A polimermátrix kölcsönhatásának módosítása a felületkezelés miatt,
• Egyesítsék az erőfeszítéseket egy másik megerősítő töltőanyaggal, hogy növeljék a cselekvés erejét és gyengítsék a meglévő gyengeségeket.
Ebben a tanulmányban figyelembe veszik a korom megerősítését.
Mi a korom?
A szénsavakat a szerves anyagok olajtól vagy gáztól való megoszlásával állítják elő korlátozott oxigén atmoszférában. Több egymás mellett létező technológia létezik:
• Sütő, az olaj használata alapján. Jelenleg a legáltalánosabban használt gumierősítő technológia.
• Csatornázási folyamat szén előállítására, gáz felhasználásán alapulva, amely lehetővé teszi savgázgőzök előállítását, valamint a korom lassú kikeményítésével.
• A gáz felhasználásán alapuló hőtechnika. A keletkező kormok instabilak vagy nem képesek megerősíteni.
• Acetilén technológia, az acetilén használatán alapul. Az ilyen kormot használják vezető polimerek létrehozására.
Fizikailag a kormot három szerkezeti szinten hozták létre:
• primer részecskéket, amelyekre jellemző méretek 10 és 500 nm, és amely lehet mérni közvetlen módszerekkel vagy értékelni közvetett mérésével a felület olyan eljárásokkal, mint az abszorpciós folyadék vagy gáz: CTAB, jód, a nitrogén. Mindegyik módszer lehetővé teszi, hogy más jelentést kapj. A CTAB mutatóval ellentétben a nedvszívás mérésével lehetőség van mind a porózus (nem a gumira), mind a külső felület mérésére. A jelenleg elérhető felületek 10 m2 / g-tól 150 m2 / g-ig terjednek. A legkisebb részecskeméret adja a legnagyobb felületet, és a megfelelő kormok a legerősebbek, de a legnehezebben eloszlatódnak.
• A részecskeaggregátumokat 40 és 600 nm közötti méretek jellemzik. A mérete és szerkezete az aggregátumok (void részecskék száma) jellemzi alapján az olaj abszorpciós, az abszorpciós idő a jelen DBP dibutil-ftalát, vagy a paraméterek a tartományban 30 és 150 cm3 / 100 g-gumi, amely kitölti a pórusok nem vesz részt aktívan alkotó, hogy mechanikai tulajdonságok, például rugalmasság, nyúlás, nyomómaradó deformáció.
Az 1. táblázat a leggyakoribb kormok fő tulajdonságait mutatja be.
3. táblázat. Példák a kormok tulajdonságaira
Amint látható, a következő rajzok Tulajdonságok 129-CB „és” Tulajdonságok 401-CB”, erősített elasztomer vegyületeket jellemző a magas modulus és keménységi értékek, kisebb hiszterézist és a hőtermelés, könnyebb keverést és jó megmunkálhatóság.
Alacsony páratlan kopásálló kemence fekete (HAF) a Hi-Tech Carbon
A cél az, hogy a hagyományos HAF-hoz képest kisebb részecskék jöjjenek létre, de durvábbak legyenek az N660-asnál, mérsékelt megerősítéssel az N660-hoz képest, ami általában gumiabroncsok gyártásához használatos. A 4. táblázat összehasonlítja a kísérleti HAF, normál HAF és N660 tulajdonságait.
4. táblázat. Példák a korom tulajdonságaira
Itt jelentősen javul a mocsári ellenállás és a kikeményedés, ami nagyobb termelékenységet tesz lehetővé.
A modulok itt magasabbak, és a több deformációjú fáradtság ellenállása jobb, de a hőkibocsátás valamivel magasabb. Tovább javult az öregedés utáni tulajdonságok megőrzése is.
Invertált szén-dioxid A Degussa a módosított kályhás technológiával előállított kormot kínálja: fordított kormok. Összehasonlítva az SBR / BR vegyülettel azonos típusú, azonos típusú kormot (lásd "Mágikus háromszög az inverz és a hagyományos szénfestékekhez"):
• a gumiabroncs gördülési ellenállása több százalékkal javul;
• a kopásállóság több százalékkal javul;
• a nedves úton való csúszás ellenállása változatlan maradt.
3. ábra Mágikus háromszög az inverz és a hagyományos kormok számára
A koromok és az elasztomerek kölcsönhatásának javítása
Két fő módja van:
• Keményfémek nagy diszperzitású mesterkeverék előállítása, amelyek maximalizálják az elérhető kémiai helyek használatát;
• a korom felületének módosítása új kémiai helyek létrehozására a részecskék és a polimerek összekapcsolására.
A gumiból / töltőanyagból vagy RFC-ből készült kompozitokat a Degussa kínálja, lehetővé téve a keverés gyorsabb keverését és a folyamatos keverés szélesebb körű használatát.
Az 5. táblázat a vulkanizált gumit és a rugalmas gumit érintő tulajdonságok jelentős javulását mutatja, ami megerősíti a gumi- és a korom közötti kölcsönhatás hatékonyságát. A végső tulajdonságokra nincs jelentős hatás.
5. táblázat. A por és az elasztomerek tulajdonságainak összehasonlítása RFC koromszénnel erősítve
A gumi bevonatú kormot vagy az RCCB-t a Malaysian Rubber Council fejlesztette ki, hogy megkönnyítse a kezelést, amint azt a következő összehasonlítás mutatja az RCBB és a hagyományos kormok között egy adott készítmény esetében:
• A Mooney viszkozitása 72-ről 55-re csökkent
• Az égési idő 19-ről 11-re csökkent.
És leginkább figyelemre méltó: a T90 22% -kal csökken, ami növeli a termelékenységet.
Nagymértékben diszpergált mesterkeverék előállítása latexben nedves diszperzióval. A Cabot "Elastomeric Cabot" vagy "CEC" kompozitokat állít elő, a folyadékfázist folyamatosan keverje egy fél folyékony kormotömeggel és latexszel, koagulálja, eltávolítja a vizet és szárítja. A nagyfokú diszperzió elősegíti a keverést és javítja az alapvető tulajdonságokat. Összehasonlítva ugyanazt a fajta kormot azonos formulációval:
• A kopásállóság 20% -kal növelhető;
• A 60 ° C-os érintés 20% -kal csökken, ami nagyobb gördülési ellenállású gumiabroncsot biztosít;
• A rugalmasság körülbelül 10% -kal nő.
A kormok felületének módosítása
Számos kutatómunka a kormot fizikai és kémiai felületkezelésére fordítja, például:
• A maleinsavanhidrid graft kopolimerizálása a koromra, hogy növelje a természetes gumi vegyületnek a poliamidkábelhez való tapadását.
• A kormot közvetlenül a metil-anilin helyett nedves vagy száraz módszerrel végzett polimerizációval módosítják.
• A polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében a polimerizáció következtében módosul.
• A kormon módosítása kinon, kinon-imin vagy kinon-diiminnel.
• A korom módosítása aminopropil-trietoxi-szilánnal és formamid alkalmazásával.
• Nagyfrekvenciás plazma kezelés butadién, acetilén és akrilsav jelenlétében.
Amikor a kormot más csúcstechnológiájú töltőanyagokkal együtt működik
Más vegyi anyaghoz hasonlóan a koromok mind előnyökkel, mind hátrányokkal rendelkeznek. Nagyon előnyös kombinálni őket más erősítő töltőanyagokkal, amelyek előnyei képesek kompenzálni a korom hátrányait.
Szén és nanoclay kombinációja
Négy tömegrész nanoagyaghoz több vagy kevesebb befolyásolja a mechanikai tulajdonságai elasztomerek, korom erősített, amint azt az alábbi ábrán „gyakorolt hatás nanoagya-gok, korom”, amely ugyanazt a gumival erősített változó mértékben különböző jelek korom. Tekintettel arra, hogy megvizsgáljuk tulajdonságok és a kapott készítmények előnye lehet nyilvánvalóan szintén az ilyen, amely lehet elhanyagolni, és a magas - akár 68%. Valójában soha nem szabad elhanyagolni a kapott előnyöket, mivel itt három tulajdonság javul. Szokatlan, hogy a szakítószilárdság és a szakadási nyúlás paramétereit egyszerre növelik.
3. ábra: A nanoclay hatása a koromra
Vékony koktél kormot és szilícium-dioxidot
Mivel a szabadalmazott technológia által kifejlesztett Cabot, kormok felülete CSDPF (kétfázisú töltőanyagok szén és szilícium-dioxid) módosítjuk különféle kis koncentrációjú szilícium-dioxid, például 8-20% (4-10% szilikon).
Ez a kombináció lehetővé teszi a töltőanyag / töltőanyag, a polimer / töltőanyag és az adalékok / töltőanyag közötti kölcsönhatásokat.
A 6. táblázat a CSDPF tulajdonságainak néhány példáját hasonlítja össze a szilícium-dioxid és a különböző kormok tulajdonságaival. Ezek az adatok nem általánosíthatóak szabály formájában.
A kopásállóság (lásd a képet - "A habarcs ellenállása a töltőanyagtól függően") közbenső értékkel rendelkezik a CSDPF vegyület esetében: jobb, mint a szilícium-dioxidé, de rosszabb, mint a korom.
4. ábra: Kopásállóság a töltőanyagtól függően
A CSDPF és a szilícium-dioxid hatása a dinamikusan mért csíkokra, alacsony frekvencián és 10 Hz frekvencián függ a vizsgálati hőmérséklettől. Az első közelítéshez szükséges egyszerű eredmények elérése érdekében ugyanazokat az adatokat tartjuk szemmel a szilícium-dioxid és a CSDPF vegyületek esetében. Láthatjuk (lásd a 8. táblázatot) az érintő lényegesen magasabb értékét alacsony hőmérsékleten, ami azt mutatja, hogy a nedves csúszásállóság és a nagyon alacsony érték 70 ° C-on nőtt, valamint a gumiabroncs jó gördülési ellenállása.
Szén-fekete alap 100
KBVP. a 100-as koromhoz kapcsolódó kormot
8. táblázat Az autó gumiabroncsokra használt SBR / BR vegyületre vonatkozó érintőanyagok példái
Ellenállás nedves csúszási vegyületet a CSDPF is növeli képest a készítmény kormot eredményező létrehozása egy érdekes közötti kompromisszum kopásállóság / gördülési ellenállású gumiabroncs / ellenállás a nedves csúszási; ahol az arány jobb, mint amikor a szilícium-dioxid, és kevésbé költséges.
A karbon-feketék rendkívül fontosak a gumiipar számára, és nagy jelentőséggel bírnak a műanyagiparban. Sokoldalúságuk lehetővé teszi a kiválasztott tulajdonságok szelektív javítását az alkatrészek pontos működésének megfelelően.
A legmagasabb követelményeknek való megfelelés, a termelékenység növelése és a költségek megtakarítása érdekében új vagy módosított márkákat vezetnek be a piacon, és folyamatos kutatások folynak, amelyek az alkalmazott három stratégia szerint innovatív fejlesztésekhez vezetnek:
• Javított tulajdonságok elérése új gyártási technológiák révén,
• A polimermátrix kölcsönhatásának módosítása a felületkezelés miatt,
• Egyesítsék az erőfeszítéseket egy másik megerősítő töltőanyaggal, hogy növeljék a cselekvés erejét és gyengítsék a meglévő gyengeségeket.
Együtt nizkogisterezisnyh kormok, kemencekormok nizkoyodistyh kopás és fordított kormok javítható közötti kölcsönhatás kormok és az elasztomer alkalmazásával erősen diszpergált korom mesterkeverékek vagy módosítások koromfelület létrehozni kémiai elhelyezések javítja a kötést a részecskék és polimerek.
A nano-agyag és a szilícium-dioxid gyakran versenyeznek a kormokkal, de szövetségeket is köthetnek velük, hogy ötvözzék az erőfeszítéseket és csökkentsék hiányosságaik hatását.