THERMAX中粒子热裂解炭黑在天然胶发动机支座上的应用

THERMAXN990系列中粒子热裂解炭黑，是由CANCARB公司生产，具有大粒径、低结构的特点。该产品广泛应用于要求优异动态性能的各种用途，比如发动机支座。由于大粒径（低表面积）、低结构，使得其具有高回弹性和低压缩永久变形的特点从而保持了橡胶胶料的固有性能。
根据报道，THERMAX与一种表面积小、结构低的炭黑（Sterling 1120）在减震器方面的应用进行了对比，该炭黑，被认为是N990的替代品之一，物理性质如下：

 

THERMAX N990*

Sterling 1120

表面积 m2/g

9.7

25

吸碘值 cc/100g

38

35

PH值

10

8.7

灰分含量%

0.1

0.49

325目筛余物

8

425

细粉%

4

8.4

10目颗粒粉碎

20

55

*指标典型值

在发动机支座的天然胶料和低硬度典型胶料的配方里，对上述两种炭黑进行了对比。使用有效硫化体系，来防止返硫并能提供更好的耐热性能。
配方/性能


胶料编号

1

2

3

4

 

 

 

 

 

SMR 5

100.0

100.0

100.0

100.0

Kadox 920(氧化锌)

3.0

3.0

3.0

3.0

硬脂酸

1.0

1.0

1.0

1.0

Vulkanox HS/LG

1.0

1.0

1.0

1.0

N762炭黑

15.0

15.0

15.0

15.0

THERMAX N990

45.0

70.0

-

-

Sterling 1120

-

-

45.0

70.0

Sundex 790

15.0

15.0

15.0

15.0

Vulkacit Thiuram

0.5

0.5

0.5

0.5

Vulkacit CZ/EG/C

3.0

3.0

3.0

3.0

硫磺

0.5

0.5

0.5

0.5

 

 

 

 

 

总计

184

209

184

209

 

 

 

 

 

比重

1.16

1.22

1.16

1.22

 

 

 

 

 

胶料性质

 

 

 

 

胶料粘度

19.2

29.6

22.8

30.8

（ML 1+4’@100°C）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

门尼焦烧时间

 

 

 

 

t5 min@121°C

30.0

-

27.0

-

t35 min@121°C

30.0

-

29.0

-

 

 

 

 

 

孟山都流变@160°C范围50 1.7hz

MH

26.81

29.71

25.74

29.64

ML

3.41

3.87

3.12

4.24

Delta Torque

23.40

25.84

22.62

25.41

Ts1

3.60

3.26

3.38

2.60

Ts2

3.86

3.49

3.63

2.81

T50

4.55

4.13

4.23

3.38

T90

5.72

5.29

5.35

4.59

胶料

1

2

3

4

N762炭黑

15.0

15.0

15.0

15.0

THERMAX N990

45.0

75.0

-

-

Sterling 1120

-

-

45.0

70.0

 

 

 

 

 

硫化性能

 

 

 

 

硫化时间@160°C

11

10

11

10

邵氏硬度

43

49

46

53

定伸应力@50%（MPa）

0.78

0.9

0.74

0.9

定伸应力@100%（MPa）

1.3

1.6

1.2

1.5

定伸应力@200%（MPa）

3.3

4.2

2.7

3.7

定伸应力@300%（MPa）

6.3

8.2

5.3

7.3

定伸应力@400%（MPa）

10.9

13.3

9.4

12.0

定伸应力@500%（MPa）

17.2

-

15.5

-

拉伸强度（MPa）

20.6

17.8

22.6

19.0

断裂伸长率（%）

535

480

580

530

撕裂强度，dieC(kNm)

42

-

45.7

-

 

 

 

 

 

回弹性（%）-t90+20min

 

 

 

 

@0°C

55.9

-

52.9

-

@23°C

65.5

-

62.1

-

@100°C

72.2

-

69.7

-

压缩（%）

42

41

44

48

（70h@100°c）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DeMattia Flex 龟裂扩展

 

 

 

 

Kc to 300%龟裂扩展

78

21

93

16

Kc to 600%龟裂扩展

225

53

250

39

硫化性能变量

 

 

 

 

硬度

0

 

-1

 

定伸应力@50%（MPa）

-9

 

-3

 

定伸应力@100%（MPa）

-8

 

8

 

定伸应力@300%（MPa）

6

 

17

 

拉伸强度（%）

-26

 

-17

 

断裂伸长率（%）

-13

 

-6

 

 

 

 

 

 

胶料

1

2

3

4

N762炭黑

15.0

15.0

15.0

15.0

N990

45.0

70.0

-

-

Sterling 1120

-

-

45.0

70.0

 

 

 

 

 

动态性能

 

 

 

 

动态性能测试-MER1100 @20Hz

 

 

 

Tan delta 相位角正切

 

 

 

 

@0°C

0.057

0.151

0.149

0.189

@25°C

0.084

0.027

0.103

0.118

@100°C

0.046

0.064

0.068

0.112

 

 

 

 

 

E* 复合模量

 

 

 

 

@0°C

2.872

5.008

4.450

7.674

@25°C

3.114

3.973

3.770

5.031

@100°C

2.934

3.803

3.095

4.388

 

 

 

 

 

E’ 储存弹性模量

 

 

 

 

@0°C

2.867

4.962

4.401

7.541

@25°C

3.103

3.972

3.750

4.996

@100°C

2.931

3.795

3.088

4.361

 

 

 

 

 

E” 损耗模量

 

 

 

 

@0°C

0.163

0.748

0.656

1.425

@25°C

0.261

0.107

0.386

0.590

@100°C

0.135

0.243

0.210

0.488

 

 

 

 

 

动态静态刚度比@RT

 

 

 

 

动态刚性（kg/mm）

2.395

3.056

2.900

3.870

静态刚性(kg/mm)

5.305

4.991

4.566

4.654

动/静态刚性比

0.451

0.612

0.635

0.832

胶料性能

这两种炭黑在胶料性能中有着微小的差别，THERMAX提供了更好的加工安全性，但1120在这方面就足够，胶料的粘度和硫化性能基本都相同。

硫化性能
THERMAX的胶料#1#2与1120的相比，具有高的定伸应力，而硬度和扯断强度比1120（#3#4）略低。撕裂强度、和裂纹扩展也有轻微的差别，这两种炭黑都能在天然胶产品中带来良好的效果。

动态性能

对于发动机支座来说，最好是让动态刚性、动态力学损耗因子和传递率的数值越低越好。试验结果表明N990具有显著的优越性，使得产品具有优越的动态性能。THERMAX对胶料固有的聚合物弹性影响最小，所以广泛应用在下列用途，如减震部件、发动机和消音器支座、铁路和桥梁工程橡胶减震垫等。除了在以上报告的胶料品种中，THERMAX系列炭黑在所有的填料中，可以保持最优的动态性能，记录的动态力学损耗因子、动态模量、传递率和动态/静态刚度比率数据都是最低的。

结论

在同等的填充水平，两种炭黑THERMAXN990和Sterling 1120，在大多数情况下有相近的性能，而使用THERMAX则可以获得较低的硬度。Sterling 1120使得产品具有略好的裂口增长测试性能。但是THERMAX提供了永恒优越的动态性能，而恰恰在发动机支座用途中这点也是最为重要的。

CANCARB建议上述合成物#1为作为天然橡胶在发动机支座的基础配方。正如E’，E”和动态/静态刚度比率所显示的，这个配方胶料具有最低的刚性，并且同时也裂口增长性能有很好。