THERMAX 中粒子热裂解炭黑与炉法炭黑并用在氯丁橡胶中的应用
THERMAX 中粒子热裂解炭黑是一种具有粒径大、结构低特点的独特的炭黑，由天然气热裂解制成。THERMAX系列产品被广泛应用于需要具有优良的耐热、耐油化学性和卓越动态性能的产品中。粒径大、结构低使得胶料具有低压缩形变性、高回弹性和低滞后性，从而使胶料可以保持固有的弹性体性能。THERMAX系列被广泛的应用于氟橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶等。
热裂解炭黑作为非补强性炭黑，经常与炉法炭黑和/或其他填料并用以达到降低成本和获得特殊物理性能的作用。氯丁橡胶是一种应变结晶的、化学结构和拉伸强度都与天然橡胶相近的产品。鉴于这些在天然胶和氯丁橡胶产品的加工和硫化性能相似，炭黑在过程中起到的作用也基本相同。与补强性炭黑相比，THERMAX可以在同样的硬度在氯丁胶料加工过程中填充更多，而同时保持良好的拉伸性能。高填充度可以有效地节约胶料成本。
在下面的研究中，由印度橡胶制造研究协会受加拿大Cancarb公司委托进行的，实验展示了用N990全部或者部分代替N550炭黑对于三种不同邵氏A硬度（50、60和70）氯丁橡胶混炼胶的影响。
胶料配方
配方（份数） |
硬度50 |
硬度60 |
硬度70 |
|||
A1 |
A2 |
B1 |
B2 |
C1 |
C2 |
|
CR - Skyprene B-30 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
氧化镁 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Thermax® N990 |
- |
40 |
- |
20 |
- |
40 |
FEF N550 |
20 |
- |
40 |
30 |
60 |
40 |
硬脂酸 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
芳烃油 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
氧化锌 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
NA 22 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
防老化剂TDQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
总份数 |
146.5 |
166.5 |
166.5 |
171.5 |
186.5 |
206.5 |
氯丁橡胶胶料测试性能
胶料 |
A1 |
A2 |
B1 |
B2 |
C1 |
C2 |
门尼粘度 ML(1+4) @ 100°C (MU) |
19.0 |
24.0 |
38.5 |
38.0 |
60.0 |
58.0 |
门尼焦烧t5 @ 125° C(min) |
6.00 |
5.10 |
4.70 |
4.80 |
4.00 |
3.90 |
流变测试性能 @ 160° C |
||||||
ML (lbf.inch) |
3.80 |
4.14 |
5.60 |
5.45 |
8.44 |
8.33 |
MH(lbf.inch) |
51.00 |
55.60 |
66.60 |
66.55 |
78.10 |
79.16 |
tS2(min) |
2.00 |
1.91 |
1.64 |
1.66 |
1.52 |
1.53 |
t90(min) |
20.00 |
17.60 |
30.90 |
25.50 |
35.85 |
34.56 |
硫化性能 |
||||||
硬度(邵氏 A) |
48 |
50 |
59 |
60 |
69 |
69 |
300% 定伸应力 (Kg/cm2) |
25 |
52 |
144 |
145 |
n/a |
n/a |
拉伸强度 (Kg/cm2) |
150 |
162 |
186 |
187 |
183 |
176 |
断裂伸长率% |
615 |
550 |
365 |
360 |
255 |
250 |
撕裂强度(Kg/cm) |
23 |
26 |
35 |
35 |
39 |
33 |
压缩形变率 % (ASTM D 395, 标准 B, 22 hrs/100°C/25% deflection) |
11 |
14 |
10 |
11 |
8 |
9 |
% 在空气中老化的变数@ 100°C 70 小时. |
||||||
硬度变化 (点数) |
+1 |
+1 |
+3 |
+2 |
+2 |
+3 |
300% 定伸应力(变数) |
+16 |
+27 |
+10.5 |
+16.5 |
n/a |
n/a |
拉伸强度 (变数) |
+2 |
-0/5 |
-0.5 |
Nil |
+1 |
+1 |
断裂伸长率(变数) |
-7 |
-7 |
-8 |
-7 |
-10 |
-8 |
% 在空气中老化的变数 @ 100° C 70 小时 在 ASTM 标准油No.1 |
||||||
体积膨胀率 (70hrs/100°C) |
+3.6 |
+3.8 |
+2.6 |
+2.7 |
+2.5 |
+2.1 |
在用THERMAX N990完全替代FEF N550，硬度为50度的胶料依然保持优秀的拉伸强度和撕裂强度。在ASTM 1号油里的体积膨胀率、压缩变形和空气老化性能都保持在令人满意的水平。然而，胶料粘度略有增加，同时断裂伸长率有小幅下降。
在较高硬度的胶料中，60和 70邵氏A硬度，用THERMAX N990按1：2比例代替FEF N550，硫化性能和非硫化性能都没有明显的变化。
THERMAX的优势
从持续供应性和氯丁橡胶的日益昂贵中看出，不影响固有性能的前提下降低成本是最主要的问题。THERMAX N990可以很好地解决这个问题。THERMAX N990可以使胶料中填充更高比例的炭黑，无需消耗更多昂贵的聚合物而形成更大的胶料体积。降低成本的效果取决于产品的具体配方和当地的原材料成本。
进一步降低成本，可以通过THERMAX热裂解炭黑以更高的比例替代快压出炉黑，但同时会有一些应力-应变性能的损失。
在高度竞争的全球氯丁橡胶市场中，THERMAX 中粒子热裂解炭黑是可以降低成本并保持固有优良动态性能的理想填料。