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白炭黑混炼胶料注意事项

白炭黑

 

用传统炭黑填充胶料混炼设备来混炼白炭黑胶料是常用做法。由于啮合式密炼机具有良好的温度控制,所以较适合于混炼白炭黑胶料,但切向式密炼机也很好用。这种设备原定是用于分散和混炼,而不适用白炭黑胶料要求的化学反应性混炼。

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所以,白炭黑胶料需要附加的混炼步骤以完成白炭黑的硅醇和偶联剂的乙氧基之间的反应。该化学反应要求130℃以上的引发反应温度,为了有一高反应速率,反应最好在更高的温度下进行。另一方面,要求硅烷化温度应低于胶料的焦烧温度。硅烷化阶段通常采用约145℃的温度。为了保持这一相对较窄的温度窗,白炭黑胶料要求若干个最高温度约150℃的混炼阶段。

 

在白炭黑与硅烷的偶合反应过程中生成的乙醇是另一个难题。如果硅烷中的所有乙氧基都已反应,则胶料所用的每一克硅烷会生成约0.5g(O.64m1)乙醇。在一个加工大批量胶料的生产厂中,累积的大量乙醇要么在混炼室再冷凝要么被挥发掉。如果乙醇不能从混炼机中排出,则可能引起胶料打滑而降低混炼效率。此外,若胶料中乙醇浓度很高,还会延迟硅烷化反应。要解决与加工白炭黑胶料有关的这些问题,主要从原材料方面着手。

 

新研制的自炭黑具有高分散性,良好的分散缩短了所需的混炼时间,也是填料良好硅烷化的先决条件。这类白炭黑可分散到一次粒子的水平。已开发出的新型硅烷,有助于降低混炼和硅烷化期间的焦烧危险性。这些偶联剂含有少量硫黄,单或二硫化物,以代替四硫化物。即用双一(三乙氧基硅基丙基)二硫化物(TESPD)代替双一(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(TESPT),或无硫分散剂。已研究了最常用硅烷,TESPT的其他变种,有些硅烷有非常好的效果。单乙氧基甲硅烷基丙基硅烷是一种只有一个乙氧基与白炭黑偶联的硅烷,它在硅烷化反应期间生成的乙醇只有TESPT的1/3,而硫化产品的性能却相同。已完成了某些改善白炭黑胶料加工的研究,如调整配方,选择最适合于加工白炭黑胶料的现有混炼机。

 

例如,在终炼阶段,而不是在第一混炼阶段加入氧化锌,可以降低焦烧危险性。在混炼设备方面,采用啮合式密炼机较合适,因为它具有严密的温度控制,可以在接近于焦烧温度的条件下工作。采用串联式混炼机可以进一步改善混炼。第一台混炼机,即在标准混炼条件下工作的普通混炼机,是用于混炼和分散。第二台混炼机是硅烷化反应专用的混炼机。

                               

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