橡膠制品是由天然橡膠、合成橡膠根據(jù)配方配比,混合多種填料后經(jīng)過(guò)一系列生產(chǎn)工藝制成。填料可以賦予橡膠各種性能,比如磁性、阻燃性、導(dǎo)電性和色彩等,可以使產(chǎn)品擁有更高的性能應(yīng)用于各行各業(yè)。炭黑是橡膠制品的主要原材料之一,對(duì)炭黑進(jìn)行檢測(cè)一是測(cè)試質(zhì)量是否達(dá)標(biāo),二是測(cè)試炭黑在配方膠料中的應(yīng)用性能,二者關(guān)聯(lián)密切,前者會(huì)直接影響后者的結(jié)果。以下是炭黑的各項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容:炭黑的雜質(zhì),一般是通過(guò)一定規(guī)格的試驗(yàn)篩(網(wǎng)孔尺寸一般為850μm)進(jìn)行測(cè)定。炭黑中的顆粒狀雜質(zhì)有硬炭、鐵屑、爐料碎屑以及包裝運(yùn)輸過(guò)程中混入的異物等。硬炭是在炭黑生成反應(yīng)過(guò)程中由原料油液滴未經(jīng)氣化直接炭化形成的焦粒狀物質(zhì)。
2、吸碘值、CTAB吸附比表面積、氮吸附比表面積、STSA比表面積是指單位質(zhì)量?jī)?nèi)炭黑粒子表面積的總和。炭黑的比表面積分為外比表面積、內(nèi)比表面積和總比表面積。比表面積大小是劃分炭黑品種的主要指標(biāo),比表面積大的炭黑,特別是外比表面積大的炭黑,實(shí)際應(yīng)用中會(huì)賦予橡膠制品優(yōu)異的補(bǔ)強(qiáng)性能和著色力。反之,比表面積小的炭黑黑度較低,但具有良好的分散性、流動(dòng)性和色相。四種方法同時(shí)使用可以消除不同檢測(cè)手段的方法誤差。吸碘值法:?jiǎn)挝煌ǔR悦壳Э颂亢谖降獾馁|(zhì)量表示,一般來(lái)說(shuō),碘的吸附量越高,表明炭黑的比表面積越大,越具有較高的孔結(jié)構(gòu)和表面特性。CTAB吸附比表面積測(cè)定:CTAB比表面積反映了炭黑與橡膠分子接觸的有效表面積。STSA(統(tǒng)計(jì)層厚度法):在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,通過(guò)吸附層厚度與每克試樣吸附的氮的體積之間存在的函數(shù)關(guān)系,做圖得到一條直線,然后通過(guò)計(jì)算得出炭黑外表面積。氮吸附比表面積:在一定壓力下,被測(cè)樣品顆粒表面在超低溫下對(duì)氣體分子具有可逆物理吸附作用,并對(duì)應(yīng)一定壓力存在確定的平衡吸附量,通過(guò)測(cè)定出該平衡吸附量,利用理論模型來(lái)等效求出被測(cè)樣品的比表面積。
這兩項(xiàng)指標(biāo)反映的是炭黑結(jié)構(gòu)指標(biāo),其中壓縮試樣吸油值與膠料性能的相關(guān)性更強(qiáng)。炭黑中碳原子不是以單獨(dú)原子形態(tài)存在,而是很多原子團(tuán)聚在一起形成的鏈枝狀的聚集體,稱之為一次結(jié)構(gòu)或原生結(jié)構(gòu);靠著一次結(jié)構(gòu)之間的分子間力作用,聚集體彼此吸引形成更大的復(fù)聚體團(tuán)塊,稱之為二次結(jié)構(gòu)。二次結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固,加工過(guò)程中會(huì)被破壞,所以炭黑在膠料中的存在形態(tài)是一次結(jié)構(gòu)。吸油值測(cè)出的是炭黑在自然狀態(tài)下,即一次結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)并存情況下的結(jié)構(gòu)指標(biāo),而壓縮試樣吸油值是經(jīng)高壓將炭黑的二次結(jié)構(gòu)全部破壞成一次結(jié)構(gòu)后得到的炭黑指標(biāo),因此后者更能體現(xiàn)炭黑在膠料中的應(yīng)用狀態(tài)。
著色強(qiáng)度是度量炭黑染黑白色原料的能力,是一項(xiàng)單獨(dú)的指標(biāo),在涂料、油墨、塑料、膠粘劑、橡膠、塑料材料和包裝材料等行業(yè)應(yīng)用時(shí),具有重要意義。
測(cè)定炭黑的水分,不超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水分含量對(duì)橡膠制品及硫化工藝無(wú)影響,但水分過(guò)高時(shí)會(huì)使硫化膠出現(xiàn)氣泡,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
傾注密度是粒狀炭黑的主要指標(biāo)之一,未經(jīng)造粒的粉狀炭黑的表觀密度(亦稱細(xì)粉含量)很小,易飛揚(yáng),給炭黑的包裝運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)以及混煉加工和分散都造成困難。所以除少量色素炭黑要求粉狀外,幾乎所有工業(yè)生產(chǎn)的商品炭黑都要經(jīng)過(guò)濕法或干法進(jìn)行造粒或壓縮。造粒加工的增密作用也有效地減少了單位質(zhì)量炭黑的體積。
定伸應(yīng)力反應(yīng)的是硫化膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在外力作用下抵抗形變的能力。反應(yīng)硫化膠試樣拉伸過(guò)程所需的應(yīng)力-應(yīng)變的變化情況。最大應(yīng)力除以試樣拉伸前的橫截面積,所得的值叫定伸應(yīng)力。300%定伸常用作衡量硫化膠補(bǔ)強(qiáng)性能。
定伸應(yīng)力受炭黑結(jié)構(gòu)的影響較大,結(jié)構(gòu)升高,定伸應(yīng)力隨之上升,另外,定伸應(yīng)力與炭黑比表面積及表面活性也有一定的關(guān)系。300%定伸應(yīng)力越高,扯斷伸長(zhǎng)率越小使得膠料的韌性越好。
炭黑的灰分可定義為在高溫爐中燃燒后殘留物的量。炭黑中的灰分主要來(lái)源于原料油和工藝用水(急冷、濕法造粒)中的無(wú)機(jī)物和溶解的無(wú)機(jī)鹽類。在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景中,如電纜料中的導(dǎo)電炭黑,則要求雜質(zhì)和灰分含量都很低,否則會(huì)產(chǎn)生放電事故造成損害。
這三項(xiàng)篩余物指標(biāo)對(duì)于熱裂解法炭黑來(lái)說(shuō)非常重要,尤其是45μm篩余物含量,會(huì)直接影響產(chǎn)品外觀的光亮程度、后續(xù)處理等方面。45μm篩余物含量越低,產(chǎn)品就越光亮,外表越美觀。
粒狀炭黑中含有的少量未成?;蚱扑榈奶亢诜勰┓Q細(xì)粉含量,細(xì)粉含量越少越好。
炭黑pH值對(duì)橡膠的物理性能有一定的影響,pH值的大小可促進(jìn)或延緩橡膠的硫化速度。pH值高,將加快膠料的硫化速度;pH值低,將會(huì)延緩橡膠的硫化速度。一般來(lái)說(shuō),槽法炭黑pH值呈弱酸性,能延緩膠料的硫化;爐法炭黑pH值呈堿性,將促進(jìn)膠料的硫化。