BET與 CTAB的比值(BET/CTAB)

    CTAB是測(cè)定沉淀法白炭黑附聚體內(nèi)中孔以上范圍內(nèi)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(dǎo)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(shí),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(yīng)力集中點(diǎn),補(bǔ)強(qiáng)作用下降。 所以高性能胎面膠應(yīng)采用 BET/CTAB較低白炭黑產(chǎn)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(shù)量成正相關(guān)。 BET/ Ssears則表征了具有相同比表面積的白炭黑附聚體結(jié)構(gòu)的高低。 該值越大, 附聚體結(jié)構(gòu)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(qiáng),分散性好,對(duì)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(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。 DBP值越大,白炭黑三維網(wǎng)絡(luò)的鍵枝狀結(jié)構(gòu)就越發(fā)達(dá),那么白炭黑附聚體之間的相互作用增強(qiáng),對(duì)改善膠料的流變性能和提高補(bǔ)強(qiáng)效果有益, 而且較高的吸油值可在一定范圍內(nèi)改善白炭黑的分散性。 因?yàn)樵诎滋亢谂c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(wǎng)絡(luò)越發(fā)達(dá),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(huì)導(dǎo)致60℃tanδ值高而 0℃tanδ值低,這是所不希望發(fā)生的。 所以吸油值的選擇應(yīng)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(dòng)態(tài)物理性能, 體現(xiàn)出綠色輪胎的內(nèi)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(biāo), 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(chǎn)品 d50在15μm以上,粒徑呈單峰正態(tài)分布;溶膠工藝的白炭黑產(chǎn)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(chǎn)品進(jìn)行超聲崩解后, 凝膠工藝產(chǎn)品的平均粒徑與粒徑分布相差甚微; 而溶膠工藝產(chǎn)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(dá)全部粒子的50%以上。 若將超聲波引入的能量進(jìn)行量化可以近似認(rèn)為,超聲5 min 的能量相當(dāng)于白炭黑附聚體與橡膠聚合物分子混煉時(shí)所需的外部能量。 據(jù)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(yīng)為中值粒徑小且易被崩解的產(chǎn)品。

4. 結(jié)論

    通過分析沉淀法白炭黑的微觀結(jié)構(gòu)與聚合物適合分子的作用過程,可以得出結(jié)論:能滿足輪胎綜合力學(xué)性能的沉淀法白炭黑應(yīng)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(chǎn)品。