Thermax中粒子热裂解法炭黑N990在减震件中的应用

与其他材料相比，橡胶具有机械形变的独特性能，具有非常高的拉伸伸长率。天然橡胶在拉伸到1000%后仍然可以回复到原先长度。除了弹性，橡胶同时具有变为粘性液体吸收能量的性质。这两种性能结合时橡胶成为一种独特的材料。其粘弹性在吸收能量的同时，在连续形变后，回复初始形状。
以发动机支架为例，橡胶的弹性使支架储存和抵消了发动机工作时发出的高频率震动产生的能量，降低车舱内震动的感觉。另一方面，其具有的粘性可以降低发动机空转时产生的低频率的震动。这种震动的频率类似于系统的自然震动，容易产生共振，会增加震动幅度。同样对于汽车其他部件的也起到减震器的作用。
填料对于橡胶的动态性能来说起到了十分重要的性能。N990具有的大粒径、低结构的特点使胶料具有高回弹性和低滞后性，因此可以保持橡胶固有的弹性。N990炭黑被广泛应用于天然胶和EPDM橡胶制的汽车减震件。

Thermax应用在EPDM和天然橡胶中对动态性能的影响

以下研究，由CANCARB LIMITED公司委托印度THANE的印度橡胶加工厂商研究协会进行。实验研究了绍尔硬度A分别为50, 60，70的EPDM和天然胶。对于EPDM胶料控制组使用N550炭黑和N774炭黑共混，而天然胶控制组只使用N550炭黑。实验组使用N990炭黑替代上述碳黑。
动态性能通过Metvavib RDS Viscoanalzer VA4000进行测试。A到C栏为EPDM动弹性能的数据，Ｄ到Ｆ栏为天然胶的动态性能数据。动态力学损耗因子是减震件的一个重要数据，动态力学损耗因子值大说明了胶料可以有效减轻发动机的震动，实验发现混有MT N990炭黑改善了胶料的此项数据。

EPDM 测试胶料

 

Hardness 50 SH

Hardness 60 SH

Hardness 70 SH

A1

A2

B1

B2

C1

C2

EPDM Keltan 512

100

100

100

100

100

100

N550 (FEF)

60

60

80

80

120

120

N774 (SRF)

40

-

50

-

50

-

Thermax® N990 (MT)

-

80

-

100

-

100

Paraffinic Oil

90

90

90

90

90

90

ZnO

5

5

5

5

5

5

Stearic Acid

1

1

1

1

1

1

ZDBC

2

2

2

2

2

2

TMTD

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

MBT

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Sulphur

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

1.2

EPDM 混炼胶性能


胶料

A1

A2

B1

B2

C1

C2

 粘度
ML (1+4)@100°c (MU)

14.5

15

19

18

29

30

门尼焦烧时间
t5 @125°c (min.)

13.33

11

11.33

9.26

7.48

8.11

流变性能@ 160°c

ML(lbf.inch)

2.51

2.6

2.43

2.62

3.76

3.71

MH(lbf.inch)

35.32

35

37.18

38.94

47.62

41.79

TS2(minutes)

3.15

2.8

2.73

2.4

2.27

2.44

T90(minutes)

22.91

18

20.56

23.18

20.73

19.91

EPDM动态性能

50 to 100Hz, 每组间隔10 Hz , 0.1 %动态激励, 0.5% 静电 @室温
使用仪器：Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000
测试样品厚度 2 ± 0.2 mm, 宽度 5 ± 0.2 mm,长度 30 ± 0.2 mm cured at 160°C @ t90 minutes


Table A: 实模量, E’ (Pa)

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

50

5.85X10 ⁿ，n=6

6.68X10 ⁿ，n=6

1.56X10 ⁿ，n=7

1.34X10 ⁿ，n=7

3.25X10 ⁿ，n=7

2.91X10 ⁿ，n=7

60

5.90X10 ⁿ，n=6

6.83X10 ⁿ，n=6

1.61X10 ⁿ，n=7

1.47X10 ⁿ，n=7

3.35X10 ⁿ，n=7

3.02X10 ⁿ，n=7

70

5.83X10 ⁿ，n=6

6.94X10 ⁿ，n=6

1.65X10 ⁿ，n=7

1.44X10 ⁿ，n=7

3.42X10 ⁿ，n=7

3.10X10 ⁿ，n=7

80

5.91X10 ⁿ，n=6

7.01X10 ⁿ，n=6

1.67X10 ⁿ，n=7

1.43X10 ⁿ，n=7

3.42X10 ⁿ，n=7

3.11X10 ⁿ，n=7

90

5.92X10 ⁿ，n=6

7.10X10 ⁿ，n=6

1.67X10 ⁿ，n=7

1.45X10 ⁿ，n=7

3.42X10 ⁿ，n=7

3.10X10 ⁿ，n=7

100

5.88X10 ⁿ，n=6

7.05X10 ⁿ，n=6

1.67X10 ⁿ，n=7

1.49X10 ⁿ，n=7

3.50X10 ⁿ，n=7

3.16X10 ⁿ，n=7

Table B: 虚模量, E” (Pa)

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

50

1.12X10 ⁿ，n=6

1.37X10 ⁿ，n=6

2.54X10 ⁿ，n=6

2.47X10 ⁿ，n=6

5.57X10 ⁿ，n=6

5.23X10 ⁿ，n=6

60

1.15X10 ⁿ，n=6

1.38X10 ⁿ，n=6

2.56X10 ⁿ，n=6

2.57X10 ⁿ，n=6

5.57X10 ⁿ，n=6

5.29X10 ⁿ，n=6

70

1.20X10 ⁿ，n=6

1.42X10 ⁿ，n=6

2.57X10 ⁿ，n=6

2.47X10 ⁿ，n=6

5.62X10 ⁿ，n=6

5.33X10 ⁿ，n=6

80

1.20X10 ⁿ，n=6

1.47X10 ⁿ，n=6

2.60X10 ⁿ，n=6

2.53X10 ⁿ，n=6

5.70X10 ⁿ，n=6

5.50X10 ⁿ，n=6

90

1.21X10 ⁿ，n=6

1.49X10 ⁿ，n=6

2.65X10 ⁿ，n=6

2.54X10 ⁿ，n=6

5.85X10 ⁿ，n=6

5.65X10 ⁿ，n=6

100

1.23X10 ⁿ，n=6

1.50X10 ⁿ，n=6

2.61X10 ⁿ，n=6

2.51X10 ⁿ，n=6

5.62X10 ⁿ，n=6

5.55X10 ⁿ，n=6

Table C: 损耗因子 E”/E’

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

50

1.91X10 ⁿ，n=-1

2.05X10 ⁿ，n=-1

1.63X10 ⁿ，n=-1

1.84X10 ⁿ，n=-1

1.71X10 ⁿ，n=-1

1.79X10 ⁿ，n=-1

60

1.96X10 ⁿ，n=-1

2.02X10 ⁿ，n=-1

1.59X10 ⁿ，n=-1

1.75X10 ⁿ，n=-1

1.66X10 ⁿ，n=-1

1.75X10 ⁿ，n=-1

70

2.05X10 ⁿ，n=-1

2.05X10 ⁿ，n=-1

1.56X10 ⁿ，n=-1

1.72X10- ⁿ，n=1

1.64X10 ⁿ，n=-1

1.72X10 ⁿ，n=-1

80

2.04X10 ⁿ，n=-1

2.10X10 ⁿ，n=-1

1.56X10 ⁿ，n=-1

1.77X10 ⁿ，n=-1

1.67X10 ⁿ，n=-1

1.77X10 ⁿ，n=-1

90

2.04X10 ⁿ，n=-1

2.10X10 ⁿ，n=-1

1.59X10 ⁿ，n=-1

1.76X10 ⁿ，n=-1

1.71X10 ⁿ，n=-1

1.82X10 ⁿ，n=-1

100

2.10X10 ⁿ，n=-1

2.13X10 ⁿ，n=-1

1.56X10 ⁿ，n=-1

1.69X10 ⁿ，n=-1

1.61X10 ⁿ，n=-1

1.76X10 ⁿ，n=-1


天然胶测试胶料

 

Hardness 50 SH

Hardness 60 SH

Hardness 70 SH

A1

A2

B1

B2

C1

C2

NR ( RSS I X )

100

100

100

100

100

100

N550 (FEF)

25

-

50

40

70

50

Thermax® N990 (MT)

-

50

-

25

-

50

Napthenic Oil

3

3

5

5

5

5

ZnO

5

5

5

5

5

5

Stearic Acid

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

Sulphur

2

2

2

2

2

2

CBS

1

1

1

1

1

1

TMTD

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

0.1

A.O. 4020

1

1

1

1

1

1

Batch weight

138.6

163.6

165.6

180.6

185.6

215.6

 

天然胶料动态性能

5 to 25 Hz, 每组间隔5 Hz, 0.1% 动态激励, 0.5% 静电 @ 室温
使用仪器 Metravib RDS Viscoanalyzer VA 4000
样品厚度2 ± 0.2 mm, 宽度 5 ± 0.2 mm, 长度 30 ± 0.2 mm 160°C硫化 @ t90 minutes


Table D: 实模量, E’ (Pa)

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

5

1.95X10ⁿ，n=6

2.49X10ⁿ，n=6

7.89X10ⁿ，n=6

7.28X10ⁿ，n=6

1.27X10ⁿ，n=7

1.88X10ⁿ，n=7

10

1.97X10ⁿ，n=6

2.54X10ⁿ，n=6

8.73X10ⁿ，n=6

7.68X10ⁿ，n=6

1.32X10ⁿ，n=7

1.98X10ⁿ，n=7

15

1.98X10ⁿ，n=6

2.54X10ⁿ，n=6

8.24X10ⁿ，n=6

7.61X10ⁿ，n=6

1.34X10ⁿ，n=7

2.02X10ⁿ，n=7

20

2.01X10ⁿ，n=6

2.57X10ⁿ，n=6

8.36X10ⁿ，n=6

7.68X10ⁿ，n=6

1.36X10ⁿ，n=7

2.14X10ⁿ，n=7

25

2.06X10ⁿ，n=6

2.62X10ⁿ，n=6

9.21X10ⁿ，n=6

7.88X10ⁿ，n=6

1.37X10ⁿ，n=7

2.00X10ⁿ，n=7

ⁿ，n=6


Table E: 虚模量, E” (Pa)

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

5

4.43X10ⁿ，n=4

6.97X10 ⁿ，n=4  

5.88X10 ⁿ，n=5  

5.40X10 ⁿ，n=5

1.07X10 ⁿ，n=6

1.86X10 ⁿ，n=6

10

5.29 X10ⁿ，n=4

8.12 X10 ⁿ，n=4  

6.50X10 ⁿ，n=5

6.29X10 ⁿ，n=5

1.11X10 ⁿ，n=6

1.86X10 ⁿ，n=6

15

6.11 X10 ⁿ，n=4

9.57 X10 ⁿ，n=4  

6.58X10 ⁿ，n=5

6.21X10 ⁿ，n=5

1.15X10 ⁿ，n=6

1.90X10 ⁿ，n=6

20

6.29 X10 ⁿ，n=4

1.00 X10 ⁿ，n=4

6.82X10 ⁿ，n=5

6.47X10 ⁿ，n=5

1.19X10 ⁿ，n=6

2.12X10 ⁿ，n=6

25

3.06 X10 ⁿ，n=4

6.87 X10 ⁿ，n=4

6.60X10 ⁿ，n=5

6.13X10 ⁿ，n=5

1.21X10 ⁿ，n=6

2.24X10 ⁿ，n=6

Table F:  动态力学损耗因子 E”/E’

频率

A1

A2

B1

B2

C1

C2

5

2.27X10 ⁿ，n=-2

2.79X10 ⁿ，n=-2  

7.45X10 ⁿ，n=-2  

7.41X10 ⁿ，n=-2  

8.40X10 ⁿ，n=-2  

9.90X10 ⁿ，n=-2  

10

2.69X10 ⁿ，n=-2  

3.20X10 ⁿ，n=-2  

7.45X10 ⁿ，n=-2  

8.18X10 ⁿ，n=-2  

8.41X10 ⁿ，n=-2  

9.39X10 ⁿ，n=-2  

15

3.08X10 ⁿ，n=-2  

3.76X10 ⁿ，n=-2  

7.99X10 ⁿ，n=-2  

8.16X10 ⁿ，n=-2  

8.58X10 ⁿ，n=-2  

9.41X10 ⁿ，n=-2  

20

3.13X10 ⁿ，n=-2  

3.90X10 ⁿ，n=-2  

8.15X10 ⁿ，n=-2  

8.43X10 ⁿ，n=-2  

8.75X10 ⁿ，n=-2

9.95X10 ⁿ，n=-2  

25

1.49X10 ⁿ，n=-2  

2.62X10 ⁿ，n=-2  

7.16X10 ⁿ，n=-2  

7.79X10 ⁿ，n=-2

8.84X10 ⁿ，n=-2  

11.20X10 ⁿ，n=-2