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

 

 

 

 

 

 

门尼粘度,ML 1+4@100°C

 

 

 

 

 

144.9

117.9

107.4

86.6

117.4

 

 

 

 

 

 

门尼烧焦时间,MS1+30,125°C

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

流变仪,Microdie, 100 cpm, 3°arc @ 170°C

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

撕裂强度,磨具 C,23°C,kN/cm

38.4

37.7

35

30.8

30.5

 

 

 

 

 

 

压缩永久变形率,B,%,70小时,150°C

26.9

16.5

16.6

15.6

25.7

 

 

 

 

 

 

回复力

 

 

 

 

 

回弹性%

22

28

27

94

28

 

 

 

 

 

 

老化性能,热空气箱,70小时,150°C

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

动态性能,动态分析仪 用力4.768公斤力/cm2, 温度扫描,3℃/分钟 

注:所有胶料的炭黑填充度都是50份

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

 

 

 

 

 

 

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。