丁基橡胶与热裂解法炭黑混炼
案例研究：丁基橡胶电容器封装材料

THERMAX中粒子热裂解法炭黑N990是天然气热裂解而成。热裂解工艺使得炭黑具有粒径大和结构低的特点。THERMAX炭黑广泛用于要求优秀耐热、耐油和耐化学性能以及优异的动态性能的各种用途制品中。大粒径（低表面积）和低结构可以带来压缩永久变形低、高回弹和低滞后损失，使橡胶胶料能保持聚合物原有的性能。这些独特特点还有助于保持低粘度、提供优良的分散性并降低在混炼中的生热。THERMAX的填充度可以很高，同时还可保持低粘度、低压缩永久变形和高回弹性，从而允许生产厂商降低胶料成本。作为非补强炭黑，热裂解炭黑在橡胶胶料中通常与炉法炭黑和/或矿物填料并用来降低成本和保持物理性能。热裂解法炭黑常在拉伸强度高的胶料中与炉法炭黑并用，以取得高回弹性和低生热性能。

丁基橡胶的特殊性能已为人所知，包括透气性率低、热稳定性、耐臭氧和气候老化性、震动吸收和摩擦系数高、耐化学和潮湿。对于绝大多数橡胶工业中使用的丁基胶料来说，通常使用补强填料来获得硫化胶料的顺滑加工性、较高模量和强度方面的性能。炭黑，加上适量的操作油，可以在加工中以及硫化胶料的物理性能提供最好的性能平衡。使用热裂解炭黑填充丁基橡胶的用途包括车身底盘防震胶垫、电容器封装材料、油封、罐槽衬里、胶辊外层胶、硫化胶囊、电缆和软管。

本技术公告提供了CANCARB公司在丁基电容器封装材料中使用THERMAX N990的评测结果。目的是提高填充度以节约成本，同时保持或改善有关物理性能。电容器封装材料是苛刻要求的用途并要求以下性能：

--动态性能良好，经受得起电解质的膨胀
--密封性能和气密性能高，防止电解质的泄露
--硫和氯含量低，防止化学反应
--绝缘性能高

EXXON 丁基268 由于其耐化学性能和气密性能好，在本用途中应用。对照配方来自EXXON丁基橡胶、混炼和应用手册（见尾注）。

测试配方
对照配方            测试#2           测试#3      
EXXON 丁基268               100                              100                              100
THERMAX N990                20                                95                                66                 
SRF N762                           45                                --                                 20
Translink #37                       90                                90                                90                 
硬脂酸                                1                                 1                                 1
氧化锌                                3                                 3                                 3
SP1045树脂                       20                                20                                20

填料填充度计算依据是70邵氏硬度。

混炼胶料数据

尽管在测试配方胶料#2和#3中的炭黑填充度高，三个胶料的门尼粘度基本接近。硫变仪的测试数据显示加工性能的差异很小。

填料填充度设计为邵氏70度，已经达到。胶料性能基本一致，并且显示出在相同硬度下，可比对照胶料配方的炭黑填充度提高46%。这将大大节约成本。填充热裂解炭黑的胶料通常拉伸强度略低，这是由于大粒径和低结构炭黑的非补强性能引起的。

尽管#2和#3胶料中的炭黑填充度高，其动态性能得到保持。

本用途对胶料的绝缘性能要求严格。由于N990的炭黑粒子聚集度低， 在只使用热裂解炭黑的胶料可获得体积电阻率。随着N990的填充度提高，电阻率也相应按比例提高。

炭黑中含有的硫和氯是令电容器封装材料厂家关注的物质。THERMAX N990的硫含量典型值是100ppm，氯含量典型值为30ppm。在THERMAX N990超纯级产品中硫和氯的含量平均水平降到3ppm。

总结

当使用THERMAX N990作为唯一填料时，填充度可以比对照胶料配方提高大约45%，同时可以保持同等硬度、压缩永久变形和动态性能。由于填料替代昂贵的聚合物，这将大幅降低成本。还可获得显著提高的体积电阻率。由于类似炭黑的填料通常具有不透气性，填充度较高的胶料还可增强气密性。