胡文海,李炳炎,何偉疆,王定友(中橡集團炭黑工業研究設計院,四川自貢 643000)
作者簡介:胡文海(1945-),男,四川成都人,中橡集團炭黑工業研究設計院研究員,從事炭黑的研究和管理工作。
為解決我國熱裂法炭黑N990及油爐法炭黑N754和N762供應不足的問題以及合理利用油田資源,我院利用北海潿洲島上的油田伴生氣研制了新型氣爐法炭黑GF01,GF02和GF03(分別以炭黑N990,N754和N762的ASTM D 1765—2004典型值為性能指標)。
為推動這3種新型氣爐法炭黑的應用,本工作通過與多種炭黑對比,考察這3種炭黑及其NR膠料的性能。
1 實驗
1·1 原材料
炭黑GF01,GF02,GF03和WZ SRF(N800系列),中國海洋石油南海西部公司北海炭黑廠產品;炭黑N990,加拿大Cancarb公司產品;炭黑N774,N762和N660,美國卡博特公司產品;炭黑N550,英國飛利浦公司產品。
1·2 膠料制備
膠料配方采用ASTM D 3192—1996中的標準試驗配方:NR 100,炭黑 50,氧化鋅 4,硬脂酸 3,硫黃 2,促進劑D 0·6。膠料混煉按ASTM D 3192—1996中的混煉工藝進行,硫化條件為(145±1)℃×30 min。
1·3 測試
各項測試均按相應ASTM標準進行。
2 結果與討論
2·1 炭黑特性
炭黑的特性參數見表1。從表1可以看出,3種新型氣爐法炭黑的揮發分含量和甲苯抽出物透光率均較小,這是氣爐法炭黑表面吸附的氣態物質少而不易揮發的烴類物質較多的特征表現;3種新型氣爐法炭黑的氮吸附比表面積與統計吸附層厚度表面積差值較小,說明這3種炭黑表面光滑、孔隙少;炭黑GF01的pH值較大,說明炭黑GF01表面含氧物質較少;炭黑GF03的氮吸附比表面積、統計吸附層厚度表面積、CTAB吸附比表面積和DBP吸收值與炭黑N762相近;在3種新型氣爐法炭黑中,吸碘值、氮吸附比表面積、統計吸附層厚度表面積、CTAB吸附比表面積由小到大,傾注密度由大到小的順序為炭黑GF01,GF02,GF03,說明粒徑由大到小、結構由低到高的順序為炭黑GF01,GF02,GF03。
2·2 NR膠料性能
填充炭黑的NR膠料性能見表2。從表2可以看出,3種新型氣爐法炭黑膠料的門尼粘度較低,焦燒時間較長;硫化膠的拉伸強度與除參比炭黑硫化膠外的其它炭黑硫化膠相近;有效彈性和回彈值較炭黑N990硫化膠低,較炭黑N762,N774,N660,N550和參比炭黑硫化膠高;滯后損失和壓縮溫升較炭黑N990硫化膠高,較炭黑N762,N774,N660,N550和參比炭黑硫化膠低。3種新型氣爐法炭黑及其硫化膠性能基本達到指標(見表3)要求,即炭黑GF01,GF02和GF03及其硫化膠性能分別與炭黑N990,N754和N762相近。
3 結語
炭黑GF01,GF02和GF03及其硫化膠性能基本達到設計要求,炭黑GF01,GF02和GF03可分別全部或部分替代炭黑N990,N754和N762用于橡膠制品。
