تأثير المطاط الأسود الكربوني على خصائص المطاط

المطاط الطبيعي والمطاط الصناعي العام ، المطاط النقي المعالج بالفلكن لديه قوة كسر منخفضة ولا مقاومة للتآكل ، لذلك ليس له قيمة استخدام صناعي. ومع ذلك ، بعد إضافة أسود الكربون ، تم تحسين خصائص الفلكنة ، مثل زيادة الصلابة ، والمعامل ، وكسر الطاقة ، وقوة الكسر ، ومقاومة التمزق ، ومقاومة التعب ، وتحسين مقاومة التآكل ، وما إلى ذلك. تأثير كبير على خصائص معالجة المطاط ، مثل حجم جزيئات الكربون الأسود ومستوى الهيكل والجرعة ، والتي لها تأثير كبير على خصائص معالجة المطاط وخصائص الفلكنة.

خذ مطاط الستايرين بوتادين كمثال للحديث عن التأثير على الخصائص المختلفة.

(1) وقت الخلط والتشتت

كلما كان حجم جزيئات أسود الكربون أصغر ، كلما قلت قدرة التشتت ، كان من الأسهل أن يتشتت بشكل غير متساو ، وسيتدهور أداء المنتج ، لذلك يجب ملاحظة ذلك.

في المرحلة الأولى من خلط الكربون الأسود والمطاط ، وفقًا للبيانات ، تم تشتيته في حالة غروانية (دقيقتان ونصف) وظهر بنيًا تحت انتقال الضوء. عندما استمر الخلط ، تم تشتيت المزيد من أسود الكربون في حالة غروانية (3 دقائق). أي ، أقصر وقت للخلط يمكن أن يلبي متطلبات أداء الفلكنة) عندما يتم تمديد وقت الخلط حتى ثماني دقائق ، يظهر المطاط المختلط سطحًا أملسًا. إذا كان وقت الخلط طويلًا جدًا أو كانت درجة الحرارة مرتفعة جدًا ، فإن وقت الاحتراق يتناقص مع زيادة بنية الكربون الأسود.

أظهرت التجارب أن المداس معيب بسبب شظايا وشوائب الكربون الأسود ، وخاصة الشوائب الصلبة. في نهاية المواد المضافة ، عند التشوه ، يتشكل تركيز الإجهاد أولاً ، وتتشكل الفراغات ، مما يؤدي إلى حدوث تشققات. ، والتوسع الإضافي (أي زيادة الكراك) يؤدي أخيرًا إلى فشل الشد.

إذا كان التشتت جيدًا ، فليس هذا هو الحال لأن حافة التمزق تكون خاملة (بطيئة) ونتيجة لتشتت الضغط. من أجل الحصول على تشتت موحد وجيد ، فإن ظروف الخلط مهمة جدًا. للحفاظ على مركب المطاط ذو اللزوجة العالية ، يجب ألا تكون درجة حرارة الخلط بخيلة جدًا ، ويجب إضافة المنقي في النهاية ، وإلا فإن تأثير التشتت سيتدهور ، خاصة بالنسبة للفرن المتوسط ​​والفرن الأسود. الغرض من إضافته قبل الهيكل المنخفض هو زيادة اللزوجة ، وذلك للتأكد من أن مركب المطاط يحتوي على إجهاد قص كافٍ ، بحيث يمكن تشتيت أسود الكربون الممزوج مع شظايا التضمين بالتساوي ، وبالتالي فإن الخلط الثاني أفضل من الخلط الأول.

مع زيادة درجة تشتت أسود الكربون ، بشكل عام ، فإن التغييرات في أداء الكربون الأسود الفلكنة هي: تقل قوة الشد ، ويزيد الكسر والاستطالة ، ويقل شكل طول العمر المائي ، ويقل اللون الأسمر ، والقيمة الحرارية النقصان ، يتم تقليل دقة Mooney ، وزيادة المقاومة ، وتقليل التآكل ، وتباطؤ نمو الكراك ، وتحسين مقاومة التمزق ، وتقليل الصلابة ، وتقليل انتفاخ القالب.

(2) مشكلة اللزوجة

تؤثر الخصائص الأساسية لأسود الكربون على لزوجة موني لمركب المطاط. على سبيل المثال ، جرعة المركب هي نفس شروط الخلط. كلما كان حجم الجسيمات أصغر ، زادت لزوجة موني ، وكلما زاد الهيكل ، وزادت الجرعة ، مما قد يؤدي إلى زيادة لزوجة موني وفقًا لذلك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي العجن عند درجة حرارة عالية إلى تحسين لزوجة Mooney بسبب زيادة هلام الكربون الأسود ، وبعد إضافة كمية مناسبة من زيت التشغيل ، يمكن تحسين درجة تشتت أسود الكربون ، ويمكن أيضًا زيادة لزوجة Mooney ، لكن كمية زيت التشغيل كبيرة جدًا. له تأثير في تقليل لزوجة موني.

فيما يتعلق بلزوجة الحشو ، عبر عنها معظم الأشخاص في السنوات الأخيرة باستخدام معادلة لزوجة أينشتاين:

هنا اللزوجة G لها علاقة خطية مع جزء الحجم (أي تركيز الحجم) لحشو أسود الكربون. وتجدر الإشارة إلى أن هذه المعادلة تنطبق فقط على أسود الكربون الخامل ، وليس على أسود الكربون المنشط ، ولا على أسود الكربون الجرافيت (غير نشط ، ولكن بنيوي).

يرجع المفتاح إلى تكوين غراء ملزم (مثل هلام الكربون الأسود) أثناء الخلط ، والذي يسمى أيضًا التأثير الثانوي. يرجع ذلك إلى زيادة هيكل أسود الكربون (مثل الهيكل العالي) الذي يؤدي إلى زيادة المطاط الملزم. بسبب التلف الميكانيكي للمطاط أثناء الخلط ، يتم إنشاء الجذور الحرة ودمجها مع مجموعات سطح أسود الكربون النشطة. لذلك ، يُعتقد أن تأثير الهيكلة على ربط المطاط يجب أن يكون مرتبطًا. ترتبط مساحة سطح أسود الكربون بنشاط أكبر ، والذي يتناسب مع مربع الحجم ، لذلك تتطور معادلة أينشتاين إلى معادلة Gufh ー ー Gold:

نتيجة لزيادة هيكل الكربون الأسود ، تزداد لزوجة المطاط المركب ، مما يؤدي إلى زيادة عمل القص أثناء الخلط ، مما يستهلك كمية كبيرة من الطاقة ، مما يؤدي إلى زيادة تركيز الجذور الحرة للمطاط ، مما يؤدي إلى إنتاج كمية كبيرة من مطاط الربط ، مما يزيد من اللزوجة. ، يتم تسريع الاحتراق.