BET與 CTAB的比值(BET/CTAB)

    CTAB是測定沉淀法白炭黑附聚體內中孔以上范圍內所有孔提供的比表面積值。 BET/CTAB說明了微孔提供表面積占總表面積的比率。 該值越大,說明微孔越多。 在白炭黑與膠料的混合體系中, 橡膠聚合物分子只能滲入到較大的孔隙中,微孔增多將導致許多聚合物分子游離于白炭黑附聚體之外,使填料-聚合物的相互作用減弱,同時,微孔的存在令白炭黑表面處于較高的能位,分散性能差,易生成應力集中點,補強作用下降。 所以高性能胎面膠應采用 BET/CTAB較低白炭黑產品。

1. BET與 Ssears的比值(BET/Ssears)

    S sears表示表面羥基的滴定表面積, 與表面羥基的數量成正相關。 BET/ Ssears則表征了具有相同比表面積的白炭黑附聚體結構的高低。 該值越大, 附聚體結構越高,表面殘余羥基少,相互之間的氫鍵作用弱,填料—聚合物的作用增強,分散性好,對助劑的吸附作用差,硫化速率快。

 2. DBP吸油值

    DBP吸油值是表征沉淀法白炭黑空間結構的重要指標。 DBP值越大,白炭黑三維網絡的鍵枝狀結構就越發達,那么白炭黑附聚體之間的相互作用增強,對改善膠料的流變性能和提高補強效果有益, 而且較高的吸油值可在一定范圍內改善白炭黑的分散性。 因為在白炭黑與橡膠分子的混合過程中, 橡膠分子滲入到白炭黑附聚體的孔隙中, 白炭黑的空間網絡越發達,孔隙率越高,橡膠分子的滲透速度越快, 白炭黑的分散性越好。

     值得提起注意的是, DBP值高會導致60℃tanδ值高而 0℃tanδ值低,這是所不希望發生的。 所以吸油值的選擇應既能保證白炭黑良好的分散行為和膠料的加工性能, 又不損害胎面膠的動態物理性能, 體現出綠色輪胎的內涵。

3.平均粒徑與粒徑分布

    沉淀法白炭黑的平均粒徑與粒徑分布是決定其在膠料體系中分散程度的重要指標, 它主要決定于白炭黑制備過程中所選擇的工藝路線。

    凝膠工藝的白炭黑產品 d50在15μm以上,粒徑呈單峰正態分布;溶膠工藝的白炭黑產品 d50在8.0～15μm之間,粒徑呈雙峰分布,一次峰在5～10μm之間,二次峰在10～15μm之間。  圖4將兩類產品進行超聲崩解后, 凝膠工藝產品的平均粒徑與粒徑分布相差甚微; 而溶膠工藝產品的平均粒徑大幅下降,一次峰的峰高及峰面積顯著增長, 小于10μm的粒子可達全部粒子的50%以上。 若將超聲波引入的能量進行量化可以近似認為,超聲5 min 的能量相當于白炭黑附聚體與橡膠聚合物分子混煉時所需的外部能量。 據此可以推斷,一次峰的比率越高,白炭黑的分散性越好。 所以,高性能輪胎采用的沉淀法白炭黑應為中值粒徑小且易被崩解的產品。

4. 結論

    通過分析沉淀法白炭黑的微觀結構與聚合物適合分子的作用過程,可以得出結論:能滿足輪胎綜合力學性能的沉淀法白炭黑應為低 BET比表面積,低BET/CTAB比,高BET/Ssears比,適中的DBP吸油值,中值粒徑小且易崩解的產品。