白炭黑有哪几种?与炭黑相比特性如何?
按生产方法可分为沉淀法(湿法)白炭黑和气相法(干法或燃烧法)白炭黑。沉淀法白炭黑含有结晶水,故又称水合二氧化硅(SO2·nH2O),二氧化硅含量87%~95%,平均粒径11~100m,相对密度193~2.05,pH值5.7~9.5。气相法白炭黑又称无水二氧化硅(SO),二氧化硅含量99.8%以上,平均粒径8~19m,相对密度2.10,pH值3.9~4.0。
白炭黑的补强性能主要取决于表面积(或粒径)、结构和表面化学性质。表面积用BET法或CTAB法测定;结构性用DBP值或DOP值测定。白炭黑与炭黑相比,表面积更高,粒子更细。表面积大则活性高,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、耐磨性也高,但弹性下降。因此混炼胶黏度增大,加工性能下降。白炭黑表面微孔比炭黑多,所以白炭黑表面积增大对橡胶补强性的提高不及炭黑明显。白炭黑的结构性也比炭黑高,这是因为白炭黑表面的氢键作用,使之形成的附聚体比炭黑多而且牢固,所以高表面积、高结构白炭黑胶料的黏度很高,对加工不利。白炭黑表面基团与炭黑完全不同:沉淀法白炭黑表面有硅醇基;气相法白炭黑表面也有硅醇基。沉淀法白炭黑的pH值或呈酸性或呈碱性不等;气相法白炭黑呈酸性。白炭黑表面的亲水性强(炭黑则具疏水性),尤其是沉淀法白炭黑表面微孔多,吸湿性更强。白炭黑的亲水性不利于补强,含水分高,会有焦烧倾向。另一方面,白炭黑表面大量羟基的活性会在胶料中对硫化体系(环保促进剂)有较强的吸附作用,并延迟硫化。所以对白炭黑的改性(由亲水性到疏水性)和防湿很重要。
白炭黑的pH值在8以上,胶料硫化速率快;pH值在5以下,胶料硫化速率慢。所以在使用白炭黑时,要注意硫化速率。在使用白炭黑的胶料中加入1%~3%的活性剂,可以调整硫化速率并改善物性。
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