Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在HNBR中的应用
Thermax中粒子热裂解炭黑通过天然气热裂解制造。热裂解工艺使N990成为具有大粒径低结构等独特性能的炭黑。Thermax炭黑广泛应用于需要优异的耐老化和动态性能的制品中。大粒径(低比表面面积)和低结构使得制品具有低压缩永久变形率、高回弹性和低滞后性,保证了混炼胶固有的弹性性能。作为一种非补强炭黑,热裂解法炭黑经常与炉法炭黑和(或)矿质填料混合从而达到降低成本并保证橡胶混炼胶的指定性能。
Thermax可以广泛应用于各种高成本的高分子材料如HNBR,ACM和ECO。大量填充Thermax N990可以在保证胶料低压缩永久变形性、高回弹性的同时可以降低胶料的成本。Thermax N990和HNBR混合使用可以提供具有优异耐油、耐化学、耐热和耐低温性能。填充了Thermax N990的HNBR混炼胶可以有以下这些应用:
以下是填充了相同份数不同炭黑HNBR混炼胶的性能对比(Zetpol 2010,瑞翁化工生产)
配方:
HNBR(Zetpol 2010) 100
炭黑 75
氧化锌 5
硬脂酸 0.5
塑化剂Plasthall TOTM 5
防老剂 Naugard 445 1.5
防老剂 Vanox ZMTI 1
硫化剂 Vulcup 40KE Peroxide 8
炭黑类型 |
N330 |
N660 |
N774 |
N990 |
Austin Black |
填充量(份数) |
75 |
75 |
75 |
75 |
75 |
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门尼粘度,ML 1+4@100°C |
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144.9 |
117.9 |
107.4 |
86.6 |
117.4 |
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门尼烧焦时间,MS1+30,125°C |
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粘度,(最小值) |
106.2 |
77.0 |
69.4 |
52.6 |
74.2 |
t5,分钟 |
23.1 |
21.6 |
24.5 |
29.3 |
22.0 |
t35,分钟(最小值) |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
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流变仪,Microdie, 100 cpm, 3°arc @ 170°C |
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ML,dN.m |
22.9 |
18.8 |
18.2 |
15.9 |
21.5 |
MH, dN.m |
94.8 |
96.5 |
91.3 |
91.3 |
88.2 |
ts2,分钟 |
1.1 |
1.3 |
1.3 |
1.8 |
1.7 |
t90,分钟 |
12.7 |
13.6 |
12.9 |
15.4 |
14.2 |
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100%定伸模量Mpa |
11.3 |
10.3 |
9.5 |
4.6 |
5.6 |
300%定伸模量Mpa |
0 |
0 |
0 |
16.4 |
8.7 |
拉伸强度Mpa |
34.9 |
28.2 |
27.7 |
16.6 |
8.7 |
扯断伸长率% |
224 |
237 |
259 |
345 |
450 |
硬度,绍尔A |
82 |
79 |
78 |
69 |
77 |
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撕裂强度,磨具 C,23°C,kN/cm |
38.4 |
37.7 |
35 |
30.8 |
30.5 |
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压缩永久变形率,B,%,70小时,150°C |
26.9 |
16.5 |
16.6 |
15.6 |
25.7 |
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回复力 |
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回弹性% |
22 |
28 |
27 |
94 |
28 |
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老化性能,热空气箱,70小时,150°C |
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硬度,改变量 |
8 |
6 |
6 |
5 |
4 |
拉伸强度,改变量% |
-10 |
-1 |
-14 |
-3 |
-12 |
扯断伸长率,改变量% |
-19 |
-16 |
-35 |
-29 |
-35 |
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动态性能,动态分析仪 用力4.768公斤力/cm2, 温度扫描,3℃/分钟 |
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注:所有胶料的炭黑填充度都是50份 |
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虚模量Mpa,-50°C |
126.5 |
57.13 |
58.6 |
76.2 |
63.3 |
实模量Mpa |
2539 |
2864 |
2773 |
2495 |
2032 |
损耗因子 |
0.05 |
0.02 |
0.021 |
0.3 |
0.031 |
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虚模量Mpa,175°C |
1.032 |
0.8075 |
0.7146 |
0.4902 |
0.6565 |
实模量Mpa |
9.847 |
8.48 |
8.141 |
6.312 |
8.828 |
损耗因子 |
0.105 |
0.095 |
0.088 |
0.078 |
0.074 |
上述实验结果表明N990在弹性体中的典型性质。混有N990炭黑的混炼胶具有最低的粘度,使得胶料更容易被加工,也更容易填入造型复杂的模具中。这点尤其适用于注射成型。混有N990的混炼胶的硫化时间t90是几种胶料里最长的,使胶料具有更好的焦烧安全性。
低模量、低的拉伸强度和高的扯断伸长率验证了N990炭黑低结构、大粒径的独特性能。作为一种非补强炭黑,N990炭黑经常与其他种类炭黑或者矿质填料混合以达到特殊的性能,如高拉伸强度。混有N990的混炼胶由于炭黑对于分子链缺少补强作用,导致胶料撕裂强度也很低。
混有N990的混炼胶具有最低的压缩永久变形率,因此,经常用于密封圈,油封和O型圈。N990混炼胶具有最高的回弹性使得胶料具有优异的动态性能。N990即使在较高的温度下还能保证胶料的低滞后性。
以下是参考配方:
HNBR 100.00
活性氧化锌 2.00
膏状氧化镁 2.00
防老剂SDPA 1.00
防老剂 ZMB 2 0.4
Thermax N990炭黑 100.00
顺丁烯二酰亚胺 1.5
过氧化二异丙苯40% 7.5
硫化性能
绍尔硬度A 72
拉伸强度MPa 16.9
扯断伸长率% 325
100%定伸模量,MPa 4.7
ThermaxN990炭黑在高性能橡胶如HNBR中通常可以填充200份以上。