THERMAX中粒子热裂解炭黑在氯醚橡胶中的应用

THERMAX®中粒子热裂解法炭黑在耐火材料中的应用中联橡胶有限责任公司于海元译编前言:从20世纪60年代开始，作为抵御在氧气顶吹炉中出现的腐蚀性高温炉渣需要的耐火材料，碳被认为是最基本的一个组份。

经验证明，添加使用某种形态的炭黑比单独使用树脂或沥青结合剂获得更高的残余碳含量。

这将提高耐热和耐化学能力，因此延长了高炉耐火衬砖的使用寿命从而间接降低了钢铁生产成本。

目前，碳已经是许多耐火材料应用中陶瓷-碳复合体的不可缺少的元素。

现代镁碳砖是公认的氧气顶吹炉和电炼钢炉以及钢包冶金炉渣线内衬的标准配置。

铝碳质耐火材料则是铁水预处理设备和连铸用滑动水口系统大量使用的材料。

如何开发具有优良抗热震性和抗渣性，同时又具有热导率低、利于超纯净钢及二次精炼技术发展的低碳镁碳砖已成为目前镁碳砖的发展趋势。

碳的熔点很高，线膨胀系数小，导热型好。

碳可以渗透到制品中的颗粒孔隙内或在颗粒之间形成脉状网络弹链结构，形成“碳结合”，从而降低制品的气孔率，提高制品的高温强度。

碳还可以形成部首金属和熔渣侵蚀的表面，提高制品的抗侵蚀能力和耐热冲击性。

此外，碳的存在为铁硅氧化物的还原创造了条件，所生成的金属与耐火材料不发生化学反应。

在氧化物被碳还原的过程中，生成的气体能够阻止熔融氧化物向耐火材料内部渗透。

碳还可以提高制品的导热性，以避免制品的个别部位因温度过热不均匀而导致砖的剥落、断裂。

一.Thermax®中粒子热裂解法炭黑的特性1．Thermax®中粒子热裂解法炭黑的基本性质Thermax®中粒子热裂解法炭黑是天然气（甲烷）在1300℃-1400℃高温下热裂解生成的。

热裂解工艺使Thermax®热裂解炭黑具有大粒径、低结构的独特性能。

热裂解炭黑在炭黑中具有最大的粒径（平均直径为240-320nm）,其比表面积最低，仅为7-12㎡/g,而炉法炭黑平均直径为15-80nm,比表面积为27-135㎡/g。

坎卡布推出环保热裂法炭黑新产品
朱永康
【期刊名称】《橡胶科技》
【年(卷),期】2022(20)8
【摘要】加拿大炭黑生产商坎卡布(Cancarb)公司推出了热裂法炭黑新产品Thermax N990CG。

该牌号热裂法炭黑的多环芳烃(PAH)含量较低,特别适用于环保型橡胶制品。

由于多环芳烃被列为致癌物,美国及欧盟等对橡胶制品的PAH含量有不同的规定,尤其是涉及消费的产品,如电动工具手柄、高尔夫球杆握把或手环腕带等接触皮肤的产品都要求较低的PAH含量。

欧盟正在提高橡胶运动器材标准中的相关要求,通过显著降低某些化学物质和致癌物的含量指标,设定了更高的消费品质量标准。

【总页数】1页(P414-414)
【作者】朱永康
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
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１ ． ３填料网络理论 随着炭黑配合量 的增 加，炭黑粒子之 间可 形成填料 网络结构。对于形成填料网络而言，填 料和填料之间、填料和聚合物之间的相互作用及 聚集体间的距离是重要 的影响因素 。
１ ． ４炭黑表 面结构理 论
该 理 论 认 为 ， 活 性 填 料 的 表 面 是 不 光 滑
特性 ，如耐 磨性 ， 从而 延 长制 品的 使用 寿命 。
１炭黑 的增 强作 用机理
目前 ，关于炭黑的增强作 用机理主要有分 子链滑动理论 、结合胶理论、填料 网络理论、炭 黑表面结构理论以及范得华网络理论等 。 １ ． １ 分子链滑动理 论 分子链 滑动理论认为 ，吸附在 炭黑表面 的 橡胶分子链有一定的活动能力。初始状态下，长
１ ６
炭黑 作 用机理 及 在橡胶 中的应 用研 究进 展
的，弹性体的增强受活性填料的表面结构粗糙度
和尺 寸范 围影 响 。炭 黑粒子 表 面 凹凸不 平， 粒子 问有 尖锐 的边 缘 。这种 结构 对于 体积 效 应或者 填
低，耐磨性能下降；成品轮胎耐久性能提高，胎 冠生 热降 低， 生产 成本 略微 增大 ， 轮胎燃 油 经济 性 大 幅提高 。 ２ ． ２丁苯橡胶 徐帅锋 等 ０ 研 究 了不 同粒径炭黑对 溶聚丁 苯橡胶 （ Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ ） 性能的影响。结果表明：结构度高 的炭黑填充Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ ￣炼胶的加工性能较差；高结构 度Ｂ Ｌ 系列炭黑填 充Ｓ Ｓ Ｂ Ｒ 硫化胶 的定伸应力 、拉 伸强度 、撕裂强度和补强因子均 比低结构度炭黑
能较差 。
料和聚集体的相互作用有着巨大的影响。 １ ． ５范德华 网络理论 该理论假设炭 黑聚集体 内部的炭黑粒子是
沿着拉伸方向平行排列的，粒子表面被聚合物全 部覆盖，连接聚集体和聚集体链的长度存在着一

Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在减震件中的应用与其他材料相比，橡胶具有机械形变的独特性能，具有非常高的拉伸伸长率。

天然橡胶在拉伸到1000%后仍然可以回复到原先长度。

除了弹性，橡胶同时具有变为粘性液体吸收能量的性质。

这两种性能结合时橡胶成为一种独特的材料。

其粘弹性在吸收能量的同时，在连续形变后，回复初始形状。

以发动机支架为例，橡胶的弹性使支架储存和抵消了发动机工作时发出的高频率震动产生的能量，降低车舱内震动的感觉。

另一方面，其具有的粘性可以降低发动机空转时产生的低频率的震动。

这种震动的频率类似于系统的自然震动，容易产生共振，会增加震动幅度。

同样对于汽车其他部件的也起到减震器的作用。

填料对于橡胶的动态性能来说起到了十分重要的性能。

N990具有的大粒径、低结构的特点使胶料具有高回弹性和低滞后性，因此可以保持橡胶固有的弹性。

N990炭黑被广泛应用于天然胶和EPDM橡胶制的汽车减震件。

Thermax应用在EPDM和天然橡胶中对动态性能的影响以下研究，由CANCARB LIMITED公司委托印度THANE的印度橡胶加工厂商研究协会进行。

实验研究了绍尔硬度A分别为50, 60，70的EPDM和天然胶。

对于EPDM胶料控制组使用N550炭黑和N774炭黑共混，而天然胶控制组只使用N550炭黑。

实验组使用N990炭黑替代上述碳黑。

动态性能通过Metvavib RDS Viscoanalzer V A4000进行测试。

A到C栏为EPDM动弹性能的数据，Ｄ到Ｆ栏为天然胶的动态性能数据。

动态力学损耗因子是减震件的一个重要数据，动态力学损耗因子值大说明了胶料可以有效减轻发动机的震动，实验发现混有MT N990炭黑改善了胶料的此项数据。

EPDM 测试胶料Hardness 50 SH Hardness 60 SH Hardness 70 SHA1 A2 B1 B2 C1 C2EPDM Keltan 512 100 100 100 100 100 100N550 (FEF) 60 60 80 80 120 120N774 (SRF) 40 - 50 - 50 -- 80 - 100 - 100 Thermax® N990(MT)Paraffinic Oil 90 90 90 90 90 90ZnO 5 5 5 5 5 5Stearic Acid 1 1 1 1 1 1ZDBC 2 2 2 2 2 2TMTD 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5MBT 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Sulphur 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 EPDM 混炼胶性能胶料A1 A2 B1 B2 C1 C214.5 15 19 18 29 30粘度ML (1+4)@100°c (MU)13.33 11 11.33 9.26 7.48 8.11门尼焦烧时间t5 @125°c (min.)流变性能@ 160°cML(lbf.inch) 2.51 2.6 2.43 2.62 3.76 3.71 MH(lbf.inch) 35.32 35 37.18 38.94 47.62 41.79TS2(minutes) 3.15 2.8 2.73 2.4 2.27 2.44T90(minutes) 22.91 18 20.56 23.18 20.73 19.91 EPDM动态性能50 to 100Hz, 每组间隔10 Hz , 0.1 %动态激励, 0.5% 静电@室温使用仪器：Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000测试样品厚度 2 ± 0.2 mm, 宽度5 ± 0.2 mm,长度30 ± 0.2 mm cured at 160°C @ t90 minutesTable A: 实模量, E’ (Pa)频率A1 A2 B1 B2 C1 C250 5.85X10ⁿ，n=6 6.68X10ⁿ，n=61.56X10ⁿ，n=71.34X10ⁿ，n=73.25X10ⁿ，n=72.91X10ⁿ，n=760 5.90X10ⁿ，n=6 6.83X10ⁿ，n=61.61X10ⁿ，n=71.47X10ⁿ，n=73.35X10ⁿ，n=73.02X10ⁿ，n=770 5.83X10ⁿ，n=6 6.94X10ⁿ，n=61.65X10ⁿ，n=71.44X10ⁿ，n=73.42X10ⁿ，n=73.10X10ⁿ，n=780 5.91X10ⁿ，n=6 7.01X10ⁿ，n=61.67X10ⁿ，n=71.43X10ⁿ，n=73.42X10ⁿ，n=73.11X10ⁿ，n=790 5.92X10ⁿ，n=6 7.10X10ⁿ，n=61.67X10ⁿ，n=71.45X10ⁿ，n=73.42X10ⁿ，n=73.10X10ⁿ，n=7100 5.88X10ⁿ，n=6 7.05X10ⁿ，n=61.67X10ⁿ，n=71.49X10ⁿ，n=73.50X10ⁿ，n=73.16X10ⁿ，n=7Table B: 虚模量, E” (Pa)频率A1 A2 B1 B2 C1 C250 1.12X10ⁿ，n=6 1.37X10ⁿ，n=62.54X10ⁿ，n=62.47X10ⁿ，n=65.57X10ⁿ，n=65.23X10ⁿ，n=660 1.15X10ⁿ，n=6 1.38X10ⁿ，n=62.56X10ⁿ，n=62.57X10ⁿ，n=65.57X10ⁿ，n=65.29X10ⁿ，n=670 1.20X10ⁿ，n=6 1.42X10ⁿ，n=62.57X10ⁿ，n=62.47X10ⁿ，n=65.62X10ⁿ，n=65.33X10ⁿ，n=680 1.20X10ⁿ，n=6 1.47X10ⁿ，n=62.60X10ⁿ，n=62.53X10ⁿ，n=65.70X10ⁿ，n=65.50X10ⁿ，n=690 1.21X10ⁿ，n=6 1.49X10ⁿ，n=62.65X10ⁿ，n=62.54X10ⁿ，n=65.85X10ⁿ，n=65.65X10ⁿ，n=6100 1.23X10ⁿ，n=6 1.50X10ⁿ，n=62.61X10ⁿ，n=62.51X10ⁿ，n=65.62X10ⁿ，n=65.55X10ⁿ，n=6Table C: 损耗因子 E”/E’频率A1 A2 B1 B2 C1 C250 1.91X10ⁿ，n=-1 2.05X10ⁿ，n=-11.63X10ⁿ，n=-11.84X10ⁿ，n=-11.71X10ⁿ，n=-11.79X10ⁿ，n=-160 1.96X10ⁿ，n=-1 2.02X10ⁿ，n=-11.59X10ⁿ，n=-11.75X10ⁿ，n=-11.66X10ⁿ，n=-11.75X10ⁿ，n=-170 2.05X10ⁿ，n=-1 2.05X10ⁿ，n=-11.56X10ⁿ，n=-11.72X10-ⁿ，n=11.64X10ⁿ，n=-11.72X10ⁿ，n=-180 2.04X10ⁿ，n=-1 2.10X10ⁿ，n=-11.56X10ⁿ，n=-11.77X10ⁿ，n=-11.67X10ⁿ，n=-11.77X10ⁿ，n=-190 2.04X10ⁿ，n=-1 2.10X10ⁿ，n=-11.59X10ⁿ，n=-11.76X10ⁿ，n=-11.71X10ⁿ，n=-11.82X10ⁿ，n=-1100 2.10X10ⁿ，n=-1 2.13X10ⁿ，n=-11.56X10ⁿ，n=-11.69X10ⁿ，n=-11.61X10ⁿ，n=-11.76X10ⁿ，n=-1天然胶测试胶料Hardness 50 SH Hardness 60 SH Hardness 70 SHA1 A2 B1 B2 C1 C2 NR ( RSS I X ) 100 100 100 100 100 100 N550 (FEF) 25 - 50 40 70 50 Thermax®N990 (MT)- 50 - 25 - 50 Napthenic Oil 3 3 5 5 5 5 ZnO 5 5 5 5 5 5 Stearic Acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Sulphur 2 2 2 2 2 2 CBS 1 1 1 1 1 1 TMTD 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 A.O. 4020 1 1 1 1 1 1 Batch weight 138.6 163.6 165.6 180.6 185.6 215.6天然胶料动态性能5 to 25 Hz, 每组间隔5 Hz, 0.1% 动态激励, 0.5% 静电 @ 室温使用仪器Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000样品厚度2 ± 0.2 mm, 宽度 5 ± 0.2 mm, 长度30 ± 0.2 mm 160°C硫化 @ t90 minutesTable D: 实模量, E’ (Pa)频率A1 A2 B1 B2 C1 C25 1.95X10ⁿ，n=62.49X10ⁿ，n=67.89X10ⁿ，n=67.28X10ⁿ，n=61.27X10ⁿ，n=71.88X10ⁿ，n=710 1.97X10ⁿ，n=62.54X10ⁿ，n=68.73X10ⁿ，n=67.68X10ⁿ，n=61.32X10ⁿ，n=71.98X10ⁿ，n=715 1.98X10ⁿ，n=62.54X10ⁿ，n=68.24X10ⁿ，n=67.61X10ⁿ，n=61.34X10ⁿ，n=72.02X10ⁿ，n=720 2.01X10ⁿ，n=62.57X10ⁿ，n=68.36X10ⁿ，n=67.68X10ⁿ，n=61.36X10ⁿ，n=72.14X10ⁿ，n=725 2.06X10ⁿ，n=62.62X10ⁿ，n=69.21X10ⁿ，n=67.88X10ⁿ，n=61.37X10ⁿ，n=72.00X10ⁿ，n=7ⁿ，n=6Table E: 虚模量, E” (Pa)频率A1 A2 B1 B2 C1 C25 4.43X10ⁿ，n=4 6.97X10ⁿ，n=45.88X10ⁿ，n=55.40X10ⁿ，n=51.07X10ⁿ，n=61.86X10ⁿ，n=610 5.29 X10ⁿ，n=48.12 X10ⁿ，n=46.50X10ⁿ，n=56.29X10ⁿ，n=51.11X10ⁿ，n=61.86X10ⁿ，n=615 6.11 X10ⁿ，n=4 9.57 X10ⁿ，n=46.58X10ⁿ，n=56.21X10ⁿ，n=51.15X10ⁿ，n=61.90X10ⁿ，n=620 6.29 X10ⁿ，n=4 1.00 X10ⁿ，n=46.82X10ⁿ，n=56.47X10ⁿ，n=51.19X10ⁿ，n=62.12X10ⁿ，n=625 3.06 X10ⁿ，n=4 6.87 X10ⁿ，n=46.60X10ⁿ，n=56.13X10ⁿ，n=51.21X10ⁿ，n=62.24X10ⁿ，n=6Table F: 动态力学损耗因子 E”/E’频率A1 A2 B1 B2 C1 C25 2.27X10ⁿ，n=-2 2.79X10ⁿ，n=-27.45X10ⁿ，n=-27.41X10ⁿ，n=-28.40X10ⁿ，n=-29.90X10ⁿ，n=-210 2.69X10ⁿ，n=-2 3.20X10ⁿ，n=-27.45X10ⁿ，n=-28.18X10ⁿ，n=-28.41X10ⁿ，n=-29.39X10ⁿ，n=-215 3.08X10ⁿ，n=-2 3.76X10ⁿ，n=-27.99X10ⁿ，n=-28.16X10ⁿ，n=-28.58X10ⁿ，n=-29.41X10ⁿ，n=-220 3.13X10ⁿ，n=-2 3.90X10ⁿ，n=-28.15X10ⁿ，n=-28.43X10ⁿ，n=-28.75X10ⁿ，n=-29.95X10ⁿ，n=-225 1.49X10ⁿ，n=-2 2.62X10ⁿ，n=-27.16X10ⁿ，n=-27.79X10ⁿ，n=-28.84X10ⁿ，n=-211.20X10ⁿ，n=-2。