השפעת גומי פחמן שחור על תכונות הגומי

גומי טבעי וגומי סינטטי כללי, לגומי הגופר הטהור שלו יש חוזק שבירה נמוך וללא עמידות בפני שחיקה, ולכן אין לו ערך שימוש תעשייתי. עם זאת, לאחר הוספת פחמן שחור שופרו תכונותיו של הוולקניזט, כגון קשיות מוגברת, מודולוס, אנרגיית שבירה, חוזק שבירה, עמידות בפני קריעה, עמידות בפני עייפות ושיפור עמידות בפני שחיקה וכו'. שיפור זה בתכונות הגומי לפחמן שחור יש השפעה רבה על תכונות עיבוד הגומי, כגון גודל חלקיקי פחמן שחור, רמת מבנה ומינון, אשר יש להם השפעה רבה על תכונות עיבוד הגומי ותכונות הגיפור.

קח גומי סטירן-בוטדיאן כדוגמה כדי לדבר על ההשפעה על תכונות שונות.

(1) זמן ערבוב ופיזור

ככל שגודל החלקיקים של פחמן שחור קטן יותר, כך יכולת הפיזור נמוכה יותר, כך קל יותר להתפזר בצורה לא אחידה, וביצועי המוצר ידרדרו, כך יש לציין.

בשלב הראשוני של ערבוב פחמן שחור וגומי, לפי הנתונים, הוא התפזר במצב קולואידי (2 דקות וחצי) ונראה חום בהעברת אור. כאשר הערבוב נמשך, יותר פחמן שחור התפזר במצב קולואידי (3 דקות). כלומר, זמן הערבוב הקצר ביותר שיכול לעמוד בדרישות הביצועים של הגיפור) כאשר זמן הערבוב מוארך עד שמונה דקות, הגומי המעורב מראה משטח חלק. אם זמן הערבוב ארוך מדי או הטמפרטורה גבוהה מדי, זמן החריכה פוחת עם עליית מבנה הפחמן השחור.

ניסויים הראו שהמשטח פגום בגלל שברי ותכלילים של חלקיקי פחמן שחור, במיוחד התכלילים הקשים. בסוף התוספים, בעת עיוות, נוצר תחילה ריכוז מתח, ונוצרים חללים, וכתוצאה מכך נוצרים סדקים. , והתרחבות נוספת (כלומר, הגדלת הסדק) מובילה לבסוף לכשל מתיחה.

אם הפיזור טוב, זה לא המקרה מכיוון שקצה הקריעה פסיבי (איטי) ותוצאה של פיזור מתח. על מנת לקבל פיזור אחיד וטוב יש חשיבות רבה לתנאי הערבוב. כדי לשמור על תרכובת הגומי עם צמיגות גבוהה, טמפרטורת הערבוב לא צריכה להיות קמצנית מדי, ויש להוסיף את המרכך בסוף, אחרת אפקט הפיזור ידרדר, במיוחד עבור שחור תנור בינוני וסופר. מטרת הוספתו לפני המבנה הנמוך היא להגביר את הצמיגות, כדי להבטיח שלתרכובת הגומי יש מספיק לחץ גזירה, כך שניתן יהיה לפזר באופן שווה את הפחמן השחור המעורב עם שברי הכליל, כך שהערבוב השני עדיף על הערבוב הראשון.

עם העלייה במידת הפיזור של פחמן שחור, באופן כללי, השינויים בביצועים של פחמן שחור הם: חוזק המתיחה יורד, השבר וההתארכות גדלים, צורת אורך החיים של המים פוחתת, השיזוף יורד והערך הקלורי. יורד, דיוק מוני מופחת, ההתנגדות מוגברת, הבלאי מופחת, צמיחת הסדקים מואטת, ההתנגדות לקרעים משתפרת, הקשיות מופחתת והתנפחות המות מופחתת.

(2) בעיית צמיגות

התכונות הבסיסיות של פחמן שחור משפיעות על צמיגות מוני של תרכובת הגומי. לדוגמה, מינון ההרכבה זהה לתנאי הערבוב. ככל שגודל החלקיקים קטן יותר, צמיגות מוני גבוהה יותר, המבנה גבוה יותר והמינון גדול יותר, מה שיכול להגדיל את צמיגות מוני בהתאם. בנוסף, לישה בטמפרטורה גבוהה יכולה לשפר את צמיגות מוני עקב עליית ג'ל פחמן שחור, ולאחר הוספת כמות מתאימה של שמן הפעלה ניתן לשפר את מידת הפיזור של הפחמן השחור, ולהגדיל גם את צמיגות הפחמן השחור, אבל כמות שמן ההפעלה גדולה מדי. יש לו השפעה של הפחתת צמיגות מוני.

לגבי צמיגות המילוי, רוב האנשים בשנים האחרונות הביעו אותה עם משוואת הצמיגות של איינשטיין:

כאן לצמיגות G יש קשר ליניארי עם חלק הנפח (כלומר ריכוז הנפח) של חומר המילוי הפחמן השחור. יש לציין שמשוואה זו חלה רק על פחמן שחור אינרטי, לא על פחמן שחור פעיל, ולא על פחמן שחור גרפיט (לא פעיל, אבל מבני).

המפתח נובע מהיווצרות דבק מחייב (כגון ג'ל פחמן שחור) במהלך הערבוב, מה שנקרא גם האפקט המשני. זה נובע מהגדלת מבנה הפחמן השחור (כגון מבנה גבוה) שמוביל לעלייה של גומי קושר. עקב נזק מכני לגומי במהלך הערבוב, נוצרים רדיקלים חופשיים ומשולבים עם קבוצות פעילות משטח פחמן שחור. לכן, הוא האמין כי ההשפעה של מבנה על גומי מחייב חייב להיות קשור. שטח הפנים השחור של פחמן קשור לפעילות גדולה יותר, שהיא פרופורציונלית לריבוע הנפח, ולכן משוואת איינשטיין מתפתחת למשוואת הזהב של Gufhーー:

עקב עליית מבנה הפחמן השחור, צמיגות הגומי המורכב עולה, וכתוצאה מכך עלייה בפעולת הגזירה במהלך הערבוב, הצורכת כמות גדולה של אנרגיה, מה שמוביל לעלייה בריכוז הרדיקלים החופשיים בגומי, וכתוצאה מכך נוצרת כמות גדולה של גומי קשירה, מה שמגביר עוד יותר את הצמיגות. , החריכה מואצת עוד יותר.