色素炭黑的用途以及如何選擇其品種
- 發(fā)布時(shí)間:2022-08-30
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隨著碳黑行業(yè)高速發(fā)展,色素炭黑的運(yùn)用已經(jīng)越來越廣泛,技術(shù)也越來越先進(jìn),很多客戶在選購(gòu)時(shí),往往不知道自己的需求,沒有針對(duì)性,導(dǎo)致結(jié)果不理想,那么如何選擇比較合適的色素炭黑品種呢?
1.著色用:選擇黑度高、粒徑小的色素碳黑 ,但一定要保證炭黑經(jīng)過合理的、完全的分散,否則反而會(huì)背道而馳,達(dá)不到原來要求。
2.配色用:選擇黑度低、粒徑大、易分散的色素炭黑。
3.抗紫外線用:主要用在塑料和橡塑里,選擇中等粒徑、結(jié)構(gòu)稍高些的色素炭黑,它們的抗紫外線性能較好。
只有知道了炭黑廠家生產(chǎn)的色素炭黑具體能發(fā)揮什么功效,才能應(yīng)用到所需的領(lǐng)域中,這也是生產(chǎn)色素炭黑的關(guān)鍵所在,應(yīng)該明確想要色素炭黑達(dá)到一種什么樣的功效,才對(duì)其進(jìn)行選擇,這樣會(huì)更加的事半功倍。
輪胎用炭黑新品種主要有低滾動(dòng)阻力炭黑和高性能碳黑兩類。
低滾動(dòng)阻力炭黑降低輪胎滾動(dòng)阻力,發(fā)展"綠色輪胎"是當(dāng)今輪胎產(chǎn)品發(fā)展的必然趨勢(shì)。
汽車給人類生活帶來巨大的方便,而汽車大量耗油并產(chǎn)生大量廢氣也給人類帶來巨大的污染。因此,在確保輪胎耐磨性和牽引性基礎(chǔ)上使汽車能進(jìn)一步節(jié)油的低滾動(dòng)阻力輪胎,或稱之為"綠色輪胎"、"環(huán)保型輪胎"迅速發(fā)展。歐盟和美國(guó)已將輪胎的滾動(dòng)阻力列為輪胎使用質(zhì)量分級(jí)和油耗限制的依據(jù)。我國(guó)也制定并開始執(zhí)行汽車油耗限額的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),因此降低輪胎滾動(dòng)阻力勢(shì)在必行。
影響汽車油耗的三大因素是車體的空氣阻力、輪胎的滾動(dòng)阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳輸?shù)淖枇Γ跁r(shí)速為100km的情況下,輪胎滾動(dòng)阻力是動(dòng)力傳輸阻力的3倍,車體空氣阻力的1/2,即輪胎滾動(dòng)阻力占汽車行駛阻力1/3以上。實(shí)踐表明:當(dāng)轎車輪胎滾動(dòng)阻力減少7.3%或載重汽車輪胎滾動(dòng)阻力減少3.6%時(shí),汽車燃料油消耗可下降約1%。
降低輪胎滾動(dòng)阻力有如下途徑:子午線輪胎的無內(nèi)胎化和超扁平化;采用溶聚丁苯膠;采用高分散性白炭黑或低滾動(dòng)阻力炭黑; 輪胎的小型化和輕量化。
輪胎的滾動(dòng)阻力來自于輪胎行駛時(shí)因滾動(dòng)變形而產(chǎn)生的膠料滯后損失、輪胎和路面的摩擦和輪胎本身的空氣阻力。除非路面特別不好或行駛速度過快,在正常情況下因滾動(dòng)變形而產(chǎn)生的膠料滯后損失是影響輪胎滾動(dòng)阻力的主要因素。
在降低輪胎滾動(dòng)阻力的同時(shí),必須兼顧輪胎的綜合性能,使輪胎保持有良好的行駛安全性,即抗?jié)窕?、抗冰滑性或共稱之為牽引性,還必須有較長(zhǎng)的使用壽命,即耐磨性、抗刺扎和切割性等,
其中耐磨性是決定使用壽命的主要因素。
橡膠是典型的黏彈性材料,當(dāng)其處于交變應(yīng)力、應(yīng)變作用下要發(fā)生滯后現(xiàn)象和力學(xué)損耗,其動(dòng)態(tài)模量由兩部分組成,即彈性模量和損耗模量,損耗模量是用于克服黏滯阻力的,損耗模量和彈性模量之比稱為損耗因子或損耗角正切(tan£)或稱"內(nèi)耗",損耗因子越大則膠料的生熱性越大。
研究表明:當(dāng)胎面膠料在一20?0℃,tan£如較大〈即低溫滾動(dòng)阻力較大)則抗?jié)窕暂^好;而在50?70℃時(shí),tan£如較小(即在輪胎行駛時(shí)的胎面溫度下)則滾動(dòng)阻力較小。
傳統(tǒng)的胎面橡膠炭黑品種,粒徑較小時(shí),膠料的耐磨性和抗?jié)窕暂^好,伹膠料的滯后性也就是滾動(dòng)阻力隨之增加。粒徑較大時(shí),膠料彈性好、生熱低,滾動(dòng)阻力降低,但抗?jié)窕院湍湍バ詣t下降。沉淀法水合二氧化硅具有和炭黑相近的補(bǔ)強(qiáng)性能,故亦稱白炭黑。白炭黑能使胎面膠料的tan£和溫度有較好的相關(guān)性,即溫度較低時(shí)tan£較高,溫度較髙時(shí)tan£較低,同時(shí)還能賦予膠料較高的物理機(jī)械性能。伹是由于白炭黑粒子之間的強(qiáng)相互作用,白炭黑很難分散,加以白炭黑膠料的門尼黏度大、定伸應(yīng)力髙、混煉加工比較困難。為此,直至si69等含硫新型硅烷偶聯(lián)劑出現(xiàn)后,法國(guó)的米其林公司才率先制成了滾動(dòng)阻力低、綜合性能較好、全用白炭黑的"綠色輪胎",并曾與某些品牌的豪華型轎車配套。為解決白炭黑分散不好的問題,又出現(xiàn)了易加工的髙分散性白炭黑。在胎面膠中單用硅烷偶聯(lián)白炭黑輪胎的滾動(dòng)阻力,比用傳統(tǒng)炭黑品種可下降30%,抗?jié)窕曰静蛔儯湍バ韵陆导s7%然而由于白炭黑混煉加工過程仍較炭黑復(fù)雜、要用較昂貴的偶聯(lián)劑、抗靜電性能較差以及白炭黑本身價(jià)格高等問題,目前仍多采用白炭黑和炭黑并用的方式。據(jù)報(bào)道,在胎面膠配方中并用35份白炭黑和25份炭黑可使?jié)L動(dòng)阻力降低18%,而抗?jié)窕院湍湍バ匀阅鼙3秩锰亢诘乃?。在胎面膠中采用白炭黑以西歐的廠商為主,2006年全球高分散性白炭黑用量約15萬噸,并有繼續(xù)增加的趨勢(shì)。
為了適應(yīng)低滾動(dòng)阻力輪胎對(duì)炭黑的需求,也是為了和"白炭黑"競(jìng)爭(zhēng),國(guó)外幾大炭黑廠商從提高炭黑結(jié)構(gòu)、加寬炭黑聚集體分布和提高炭黑表面活性等入手,已開發(fā)出能適應(yīng)不同用途不同規(guī)格型號(hào)輪胎的低滾動(dòng)阻力炭黑系列,卡博特公司還開發(fā)出炭黑-白炭黑雙相填料,或稱為"雙相炭黑"的品種系列。低滾動(dòng)阻力炭黑具體又可分為如下的幾種類型。