Технологии

Их универсальность позволяет избирательно улучшать выбранные свойства в соответствии с точной функциональностью деталей.

Введение

Углеродные сажи (CB) добавляются в полимеры для:

•Армирования эластомеров, что позволяет улучшить механические свойства. На протяжении многих лет шины армировались только углеродной сажей, но в настоящее время ей составляет конкуренцию  осаждённый диоксид кремния.
•Световой защиты: небольшие количества позволяют остановить ультрафиолетовые лучи на поверхности, но при этом получается темно-серое или же черное окрашивание.
•Окрашивания.
•Повышения проводимости: разработаны специальные проводящие сажи для того, чтобы делать проводимыми от природы изолирующие полимеры.

Углеродные сажи могут также давать экономию затрат:

•За счет уменьшения массы каучука (и затрат на него), используемого для получения тех же механических эксплуатационных характеристик.
•За счет наращивания функциональных параметров, таких как устойчивость к истиранию.

При разработке новых марок и осуществлении исследовательских работ используются три основных стратегии:

•Получение усовершенствованных свойств за счет инновационных производственных технологий,
•Модификация взаимодействия с полимерной матрицей за счет обработки поверхности,
•Объединение усилий с другим армирующим наполнителем, для того, чтобы нарастить мощность действия и ослабить имеющиеся слабые стороны.

В настоящей статье рассматриваются армирующие углеродные сажи.

Что такое углеродные сажи?

Углеродные сажи получают при расщеплении органических материалов из нефти или газа в условиях ограниченной кислородной атмосферы. Здесь сосуществуют несколько технологий:

•Печная, основывающаяся на использовании нефти. В настоящее время наиболее часто применяемая технология для армирования каучука.
•Канальный способ получения газовой сажи, основывающийся на использовании газа, который позволяет получать кислотные газовые сажи, а также сажи с медленным отверждением.
•Термическая технология, основывающаяся на использовании газа. Получаемые углеродные сажи неустойчивые или же не  способные давать армирование.
•Ацетиленовая технология, основывающаяся на использовании ацетилена. Такие углеродные сажи используются для создания проводящих полимеров.

В физическом плане, углеродные сажи создаются на трех структурных уровнях:

•Первичные частицы, которые характеризуются размерами от 10 до 500 нм, и которые можно измерить прямыми методами или же оценивать непрямым образом на основе измерения площади поверхности, такими методами как поглощение жидкостей или газов:

CTAB, йод, азот. Каждый из таких методов позволяет получить различное значение. В отличие от индекса CTAB, с помощью измерения поглощения азота можно измерять как пористость (недоступно для каучука), так и площадь внешней поверхности. Имеющиеся в настоящее время поверхности находятся в диапазоне от 10 м2/г до 150 м2/г. Наименьший размер частиц дает наибольшую площадь поверхности, и соответствующие углеродные сажи являются наиболее армирующими, но и наиболее трудно диспергируемыми.

•Агрегаты частиц характеризуются размерами от 40 до 600 нм. Размеры и структуры агрегатов (пустоты, количество частиц) характеризуются на основе поглощения масла, в настоящее время поглощения дибутилфталата или DBP с параметрами в диапазоне от 30 до 150 см3/100 г. Каучук, который заполняет пустоты, уже не принимает активного участия в формировании его механических эксплуатационных характеристик, таких как эластичность, удлинение, остаточная деформация при сжатии...

•Агломераты агрегатов.

В Таблице 1 представлены основные свойства некоторых наиболее распространенных углеродных саж.

 Таблица 1: Примеры свойств углеродной сажи

В химическом плане углеродные сажи представляют собой более или менее чистый углерод, как показано в таблице 2, с более или менее небольшим содержанием кислорода и водорода.

Таблица 2: Углеродные сажи: примеры химического анализа