什么是結合橡膠？結合橡膠有什么作用
核心提示：作為一種重要的工業原料，炭黑在橡膠、塑料和涂料工業中有許多應用。調查表明，炭黑作為橡膠顏料、補強劑、導熱添加劑，用于汽車輪胎中占總量的70%。炭黑是一種重要的補強填料。在橡膠工業中，在橡膠基質中添加炭黑將顯著提高橡膠產品的性能。它不僅可以提高橡膠的拉伸強度和斷裂強度，還可以提高橡膠的耐磨性，從而延長橡膠的使用壽命；到目前為止，已有100多年的歷史。
作為一種重要的工業原料，炭黑在橡膠、塑料和涂料工業中有許多應用。調查表明，炭黑作為橡膠顏料、補強劑、導熱添加劑，用于汽車輪胎中占總量的70%。炭黑是一種重要的補強填料。在橡膠工業中，在橡膠基質中添加炭黑將顯著提高橡膠產品的性能。它不僅可以提高橡膠的拉伸強度和斷裂強度，還可以提高橡膠的耐磨性，從而延長橡膠的使用壽命；到目前為止，已有100多年的歷史。
結合橡膠也稱為炭黑凝膠,指未硫化混煉膠在填料(炭黑)表面上不能被良溶劑溶解的那部分橡膠。實質上是填料表面上吸附的橡膠,也就是填料與橡膠間的界面層中的橡膠,具有類似玻璃態的特點。結合橡膠多則補強性強,所以結合橡膠是衡量炭黑補強能力的標尺。
結合橡膠是如何形成的
結合橡膠通常指補強劑（炭黑、白炭黑等）與生膠混煉時生成的不溶于苯或甲苯（或其他良溶劑，因為苯對橡膠的溶解性最好，故以它作代表）的那部分橡膠。
結合橡膠本質上是吸附在填料表面上的橡膠，也就是填料與橡膠間的界面層中的橡膠。通常采用結合橡膠來衡量炭黑和橡膠之間相互作用力的大小，結合橡膠多則補強性高，所以結合橡膠通常被看作衡量炭黑補強能力的重要指標。結合橡膠的測試也可用作表征填料表面活性的測試手段。
結合橡膠的形成主要通過一下兩個方面：
一是吸附在炭黑表面上的橡膠分子鏈與炭黑的表面基團結合，或者橡膠在加工過程中經過混煉和硫化產生大量橡膠自由基或離子與炭黑結合，發生化學吸附，這是生成結合橡膠的主要原因。
二是橡膠大分子鏈在炭黑粒子表面上的物理吸附，這些物理吸附的力大于良溶劑的溶解力。要知道，要同時解脫所有被炭黑吸附的橡膠大分子鏈并非易事，只要有少量的吸附點未能脫附繼續存在，就可能使整個橡膠分子鏈保留在填料表面成為結合橡膠。
結合橡膠是填料表面對橡膠的吸附產生的,所以任何影響這種吸附的因素均會影響結合橡膠,其因素是多方面的。
①炭黑比表面積的影響結合膠幾乎與填料的比表面積成正比增加,隨比表面積增大,與橡膠形成的界面積增大(當分散程度相同情況下),吸附表面積增大,吸附量增大,即結合橡膠增加。
②混煉薄通次數的影響在天然橡膠中結合膠約在薄通10次時為最高,以后有些下降,約在30次后趨于平穩。開始的增加是由于混煉增加了分散性,增加濕潤的作用,同時也增加了大分子的斷鏈。天然橡膠是一種很容易產生氧化降解的物質,那些只有二點吸附的大分子鏈的自由鏈部分可能存在于玻璃態層及亞玻璃層外面。這部分橡膠分子鏈薄通時同樣會產生力學斷鏈及氧化斷鏈這種斷鏈可能切斷了吸附點的連接,這樣就會使結合膠量下降氯丁橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠隨薄通次數的變化如下:結合膠隨薄通次數增加而增加,大約到30次后趨于平衡。
③溫度的影響混好的試樣放在不同溫度下保持一定時間后測結合橡膠量,隨處理溫度升高,即吸附溫度提高,結合膠量提高,這種現象和吸附規律是一致的。
與上述現象相反,混煉溫度對結合膠的影響卻是混煉溫度越高則結合膠越少。這可能是因為溫度升高,橡膠變得柔軟而不易被機械力破壞斷鏈形成大分子自由基,炭黑在這樣柔軟的橡膠環境中也不易產生斷鏈形成自由基,因此在高溫煉膠時形成的結合膠比低溫煉膠時的少。
④橡膠分子量的影響隨橡膠分子量增加,結合膠增加。這是因為一個分子可能只有一、二點被吸附住,但這時它的其余鏈部分都是結合膠,所以分子量大,結合膠就多。
⑤停放時間的影響混煉后隨停放時間增加,結合膠量增加,大約一周后趨于平衡。因為固體填料對橡膠大分子的吸附不像對氣體或小分子吸附那么容易。另外化學吸附部分較慢,也需要一定時間。這也是膠料混煉需要停放的原因之一。
⑥炭黑中氫含量的影響(表面活性)表面活性越高,炭黑與橡膠之間的吸附作用越大,因而結合膠量越多。
結合橡膠如何影響制品性能
混煉膠的加工性能和硫化后橡膠的很多物理性能都和結合橡膠有關。例如擠出時的口型膨脹，大家談論最多的磨耗性能、生熱性能、以及撕裂性能等。
尤其是關于結合橡膠和橡膠磨耗性能的報道相對較多。總體上講，結合橡膠越多有利于提升磨耗指數，同時有利于降低橡膠的生熱。但結合橡膠的數量與這些性能往往不是簡單的線性關系。特別是在結合橡膠數量與其它性能的關聯性上，根據配方不同可能得到截然不同的結論。
另外，關于結合橡膠的種類的影響，行業內也沒有統一的認識。但測試結合橡膠的意義在于，它雖然不直接和橡膠制品的使用性能相關，卻與一些材料的基本性能密切相關，例如對應變放大效應的影響，對應力軟化效應的影響，對橡膠分子鏈滑移的影響，以及對橡膠分子纏繞程度的影響。
通過研究結合橡膠對這些材料的基本性能的影響，就可以對這些基本性能如何影響橡膠制品的最終使用性能有更加清晰的認識。
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_543834.html
來源：賢集網
結合橡膠也稱為炭黑凝膠,指未硫化混煉膠在填料(炭黑)表面上不能被良溶劑溶解的那部分橡膠。實質上是填料表面上吸附的橡膠,也就是填料與橡膠間的界面層中的橡膠,具有類似玻璃態的特點。結合橡膠多則補強性強,所以結合橡膠是衡量炭黑補強能力的標尺。
結合橡膠是如何形成的
結合橡膠通常指補強劑（炭黑、白炭黑等）與生膠混煉時生成的不溶于苯或甲苯（或其他良溶劑，因為苯對橡膠的溶解性最好，故以它作代表）的那部分橡膠。
結合橡膠本質上是吸附在填料表面上的橡膠，也就是填料與橡膠間的界面層中的橡膠。通常采用結合橡膠來衡量炭黑和橡膠之間相互作用力的大小，結合橡膠多則補強性高，所以結合橡膠通常被看作衡量炭黑補強能力的重要指標。結合橡膠的測試也可用作表征填料表面活性的測試手段。
結合橡膠的形成主要通過一下兩個方面：
一是吸附在炭黑表面上的橡膠分子鏈與炭黑的表面基團結合，或者橡膠在加工過程中經過混煉和硫化產生大量橡膠自由基或離子與炭黑結合，發生化學吸附，這是生成結合橡膠的主要原因。
二是橡膠大分子鏈在炭黑粒子表面上的物理吸附，這些物理吸附的力大于良溶劑的溶解力。要知道，要同時解脫所有被炭黑吸附的橡膠大分子鏈并非易事，只要有少量的吸附點未能脫附繼續存在，就可能使整個橡膠分子鏈保留在填料表面成為結合橡膠。
結合橡膠是填料表面對橡膠的吸附產生的,所以任何影響這種吸附的因素均會影響結合橡膠,其因素是多方面的。
①炭黑比表面積的影響結合膠幾乎與填料的比表面積成正比增加,隨比表面積增大,與橡膠形成的界面積增大(當分散程度相同情況下),吸附表面積增大,吸附量增大,即結合橡膠增加。
②混煉薄通次數的影響在天然橡膠中結合膠約在薄通10次時為最高,以后有些下降,約在30次后趨于平穩。開始的增加是由于混煉增加了分散性,增加濕潤的作用,同時也增加了大分子的斷鏈。天然橡膠是一種很容易產生氧化降解的物質,那些只有二點吸附的大分子鏈的自由鏈部分可能存在于玻璃態層及亞玻璃層外面。這部分橡膠分子鏈薄通時同樣會產生力學斷鏈及氧化斷鏈這種斷鏈可能切斷了吸附點的連接,這樣就會使結合膠量下降氯丁橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠隨薄通次數的變化如下:結合膠隨薄通次數增加而增加,大約到30次后趨于平衡。
③溫度的影響混好的試樣放在不同溫度下保持一定時間后測結合橡膠量,隨處理溫度升高,即吸附溫度提高,結合膠量提高,這種現象和吸附規律是一致的。
與上述現象相反,混煉溫度對結合膠的影響卻是混煉溫度越高則結合膠越少。這可能是因為溫度升高,橡膠變得柔軟而不易被機械力破壞斷鏈形成大分子自由基,炭黑在這樣柔軟的橡膠環境中也不易產生斷鏈形成自由基,因此在高溫煉膠時形成的結合膠比低溫煉膠時的少。
④橡膠分子量的影響隨橡膠分子量增加,結合膠增加。這是因為一個分子可能只有一、二點被吸附住,但這時它的其余鏈部分都是結合膠,所以分子量大,結合膠就多。
⑤停放時間的影響混煉后隨停放時間增加,結合膠量增加,大約一周后趨于平衡。因為固體填料對橡膠大分子的吸附不像對氣體或小分子吸附那么容易。另外化學吸附部分較慢,也需要一定時間。這也是膠料混煉需要停放的原因之一。
⑥炭黑中氫含量的影響(表面活性)表面活性越高,炭黑與橡膠之間的吸附作用越大,因而結合膠量越多。
結合橡膠如何影響制品性能
混煉膠的加工性能和硫化后橡膠的很多物理性能都和結合橡膠有關。例如擠出時的口型膨脹，大家談論最多的磨耗性能、生熱性能、以及撕裂性能等。
尤其是關于結合橡膠和橡膠磨耗性能的報道相對較多。總體上講，結合橡膠越多有利于提升磨耗指數，同時有利于降低橡膠的生熱。但結合橡膠的數量與這些性能往往不是簡單的線性關系。特別是在結合橡膠數量與其它性能的關聯性上，根據配方不同可能得到截然不同的結論。
另外，關于結合橡膠的種類的影響，行業內也沒有統一的認識。但測試結合橡膠的意義在于，它雖然不直接和橡膠制品的使用性能相關，卻與一些材料的基本性能密切相關，例如對應變放大效應的影響，對應力軟化效應的影響，對橡膠分子鏈滑移的影響，以及對橡膠分子纏繞程度的影響。
通過研究結合橡膠對這些材料的基本性能的影響，就可以對這些基本性能如何影響橡膠制品的最終使用性能有更加清晰的認識。
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來源：賢集網
標簽：
橡膠
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