Thermax N990在聚丙烯酸酯橡胶中的应用

Thermax中粒子热烈积分炭黑通过天然气热裂解制造。在热裂解的过程中使N990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与聚丙烯酸酯橡胶的混合应用可以是制品具有优异的耐油、耐热性。非结晶性弹性体如聚丙烯酸酯橡胶需要填充高结构炭黑以增强其撕裂强度和耐磨性。对于像发动机油封、胶管等制品，N990炭黑可以和炉法炭黑混合从而保证胶料的压缩永久变形率和动态性能。大量填充N990可以极大改进耐油耐热性能。填充了Thermax产品ACM混炼胶可以应用于如发动机油封、密封、刹车和汽车油管等制品。
下列数据显示了在TOHPE ACRON AR-825混炼胶中增加Thermax N990填充量对于混炼胶性能的影响。通过测试表征含有不同比例N990和N550获得绍尔硬度A为70的混炼胶的性能的不同。
AR-825是透杯公司生产的一种容易加工的聚丙烯酸酯橡胶，用于生产汽车油管和衬里等制品。其在-40——170℃之间具有卤代硫化点。硫化体系采用硬酯酸钠/硬酯酸钾/硫体系。

 

对照组

1

2

3

4

5

AR-825

100

100

100

100

100

100

N550炭黑

75

0

60

45

30

15

N990炭黑

0

175

35

70

105

140

硬酯酸

1

1

1

1

1

1

润滑剂Struktol WB-212

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

防老剂 Naugard #445*

2

2

2

2

2

2

塑化剂TP-759

6

6

6

6

6

6

硫化促进剂NS Soap

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

2.5

硫磺

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

硫化促进剂
Nonserl SK 1

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

总计

188.4

288.4

208.4

228.4

248.4

268.4

总计炭黑填充量

75

175

95

115

135

155

 

 

 

 

 

 

 

硬度(加压硫化)

69

74

69

71

72

73

硬度(加压和烘箱)

73

77

73

72

73

75

比重

1.332

1.486

1.380

1.411

1.438

1.470

硫化性能, ODR @ 177°C

控制组

1

2

3

4

5

ML, pts

12.0

11.0

12.0

12.0

12.0

11.0

ts2, minutes

2.00

1.40

1.95

1.80

1.70

1.50

MH @ 12 minutes, pts

39.5

54.0

43.0

48.0

51.5

55.5

Del Torque, pts

27.5

43.0

31.0

36.0

39.5

44.5

MDR @ 177°C

ML, pts

3.49

3.95

5.15

4.27

3.69

3.76

MI, pts

3.72

3.86

5.20

4.06

3.63

3.62

MH @ 12 minutes, pts

8.76

11.09

10.45

10.50

9.81

10.10

Tc50, minutes

3.74

2.15

3.64

3.30

2.74

2.56

Tc90, minutes

9.01

6.09

9.14

8.82

7.90

7.34

Ts2, minutes

2.83

1.36

2.82

2.22

1.89

1.71

Del Torque, pts

5.27

7.14

5.30

6.23

6.12

6.34

门尼焦烧测试 @ 121°C

ML, pts

53

42

53

54

48

47

M (1 + 10), pts

63

48

60

63

49

49

t5, minutes

8.2

9.6

9.2

8.7

9.8

9.4

t5, seconds

492

576

552

522

588

564

粘弹性扭矩数值体现了胶料的交联密度或者说硫化体系硫化的效果。含有N990的混炼胶与混有N550的控制组相比具有更高的交联密度。MDR和ODR曲线都说明含有N990的混炼胶具有更高的硫化速率。聚丙烯酸酯橡胶对于炭黑的表面积，灰分和pH至敏感。高比表面积炭黑通常减缓混炼胶的硫化速率。pH值升高，硫化速率升高明显。

初始性能

控制组

1

2

3

4

5

Thermax® N990

0

175

35

70

105

140

FEF N550

75

0

60

45

30

15

加压硫化 10 minutes @ 180°C, 烘箱硫化 3 hours @ 180°C

50%定伸模量, MPa

2.85

4.46

3.33

3.24

3.63

4.20

100%定伸模量, MPa

5.97

6.69

6.88

6.42

6.52

7.02

极限拉伸伸长率%

192

93

177

154

139

126

拉伸强度, MPa

8.83

6.47

8.75

7.91

7.30

7.30

Die C 撕裂强度, kN/m

24.0

16.5

22.2

20.6

18.6

18.9

胶料的物理性质反映了N550炭黑与非补强热裂解炭黑的比例。尤其通过对比高拉伸性能的含有75phrN550的控制组与含有175phr的具有低拉伸性能和低撕裂强度的1组两组混炼胶说明了胶料补强与降低成本的关系。

 

老化性能

控制组

1

2

3

4

5

Thermax® N990

0

175

35

70

105

140

FEF N550

75

0

60

45

30

15

热老化, 70 hours @ 150°C

硬度, pts 改变量

4

2

4

4

3

2

极限拉伸伸长率, % 改变量

-9%

6%

-17%

-11%

-1%

1%

拉伸强度, % 改变量

5%

11%

-1%

-5%

5%

1%

热老化, 70 hours @ 162°C

硬度, pts 改变量

4

2

5

3

4

1

极限拉伸伸长率, % 改变量

-17%

9%

-14%

-1%

8%

8%

拉伸强度, % 改变量

-2%

7%

-11%

-7%

2%

2%

Texaco Dextron III, 70 hours @ 175°C

硬度, pts 改变量

-8

-7

-10

-10

-8

-10

极限拉伸伸长率, % 改变量

-8%

30%

-20%

-8%

-13%

-6%

拉伸强度, % 改变量

12%

17%

8%

13%

9%

14%

体积改变量

9%

5%

8%

9%

8%

7%

重量改变量

0.04

0.85

0.75

0.21

0.29

0.41

Havoline 5W30, 70 hours @ 150°C

硬度, pts 改变量

0

-2

-7

-4

-3

-5

极限拉伸伸长率, % 改变量

-23%

-4%

-29%

2%

-16%

-10%

拉伸强度, % 改变量

6%

7%

-8%

-3%

9%

0%

体积改变量

0.92%

0.89%

2.95%

1.80%

0.74%

1.23%

含有60phr N990和35phr的N550的2组混炼胶与控制组相比具有相似的性质，证明胶料有潜力节省20phr的炭黑。N990降低胶料硬度的同时提升胶料耐热耐油性，从而达到节约成本的目的。像2组一样N550和N990混合使用，也许是一种理想填料选项。
以上研究，上述各种胶料都达到了G6260M润滑油冷却管指标。同时要说明胶料的低温性能并未在实验中测试。

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