| Тонкий коктейль из углеродной сажи и двуокиси кремния Благодаря собственной технологии, разработанной Cabot, поверхности углеродных саж с CSDPF (двухфазными наполнителями из углерода и двуокиси кремния) модифицируются с помощью различных небольших концентраций двуокиси кремния, например, от 8 до 20% (от 4 до 10% силикона). Такое сочетание позволяет модифицировать взаимодействия между наполнителем / наполнителем, полимером / наполнителем и добавками / наполнителем. В таблице 6 сопоставляются некоторые примеры свойств CSDPF со свойствами двуокиси кремния и различных углеродных саж. Эти данные нельзя обобщить в виде правил. | | Диоксид кремния | CSDPF | Углеродные сажи | | Силикон, % | 47 | 4 - 10 | | | Углерод, % | | ~80 - 90 | 96 - 99 | | Площадь поверхности, м2/г | 130 - 170 | 120 - 170 | 120 - 150 | | Индекс йодного поглощения, г/кг | | 60 - 120 | 120 - 140 | | Индекс поглощения DBP, см3/100 гg | | 110 - 160 | 100 - 125 | Таблица 6: CSDPF, двуокись кремния и углеродные сажи: сопоставление химических и физических свойств По сравнению с армированием чистой двуокисью кремния или чистой углеродной сажей, CSDPF, специально предназначенные для производства шин, обеспечивают: - Высокую степень взаимодействия между полимером и наполнителем, которая способствует повышению устойчивости к истиранию;
- Умеренный гистерезис, ограничивающий взаимодействие наполнителя с другим наполнителем;
- Существенное повышение сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге, аналогичное тому, которое можно получить при использовании двуокиси кремния;
- Интересный компромисс между устойчивостью к скольжению, износостойкостью и сопротивлением проскальзыванию на мокрой дороге для шин легковых автомобилей;
- Более низкое содержание силанового средства, способствующего адгезии между смолой и наполнителем, по сравнению с использованием двуокиси кремния.
После исследований компании Cabot, которая сравнила компаунды для шин легковых автомобилей, армированные чистой двуокисью кремния, чистой углеродной сажей и CSDPF, стало возможным оптимизировать рецептуры в том, что касается концентрации средства, способствующего адгезии между смолой и наполнителем, а также ускоряющей добавки, что и продемонстрировано в таблице 7. Средство, способствующее адгезии между смолой и наполнителем, всегда необходимо, но его концентрация уменьшается более чем в два раза, а количество двух ускорителей, CBS и DPG, становится ближе к значениям для рецептуры с углеродной сажей, чем для рецептуры с чистой двуокисью кремния. | | Двуокись кремния | CSDPF | Чистые углеродные сажи | | Относительные количества | Основа 1 | В соединении с рецептурой с чистой двуокисью кремния | В соединении с рецептурой с чистой двуокисью кремния | | Вещество, способствующее адгезии | | | | | Силан | 1 | 0.4 | 0 | | Ускоряющие добавки | | | | | CBS | 1 | 0.8 | 0.5 | | DPG | 1 | 0.3 | 0.14 | Таблица 7: Примеры модификации рецептур в зависимости от армирующих наполнителей, которые используются в компаунде SBR/BR для шин легкового автомобиля Устойчивость к истиранию (см. рисунок - 'Устойчивость к истиранию в зависимости от наполнителя') имеет промежуточное значение для компаунда CSDPF: лучше, чем у двуокиси кремния, но хуже, чем у углеродной сажи.  Рисунок 4: Устойчивость к истиранию в зависимости от наполнителя Влияние CSDPF и двуокиси кремния на динамически измеряемый тангенс дельта при низком натяжении и частоте в 10 Гц зависит от температуры испытаний. Для получения простых результатов в первом приближении, мы сохраним те же данные для компаундов, армированных двуокисью кремния и CSDPF. Мы можем видеть (см. таблицу 8) существенно более высокое значение тангенса  при низкой температуре, что позволяет ожидать повышения сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге и очень низкого значения при 70°C, а также хорошего сопротивления качению шины. | | Углеродная сажа основа 100 | CSDP, связанные с углеродной сажей как основой 100 | | -30 | 100 | 127 | | 0 | 100 | 93 | | 20 | 100 | 80 | | 70 | 100 | 60 | Таблица 8: Примеры тангенса  для компаунда SBR/BR, используемого для шин легкового автомобиля Сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге у компаунда с CSDPF также повышается по сравнению с составом с углеродной сажей, что приводит в результате к созданию интересного компромисса между устойчивостью к истиранию/сопротивлением качению шин/ сопротивлением проскальзыванию на мокрой дороге; причем это соотношение лучше, чем при использовании двуокиси кремния, и менее затратно. Заключение Углеродные сажи имеют жизненно важное значение для каучуковой отрасли, и они приносят большую пользу в пластмассовой промышленности. Их универсальность позволяет избирательно улучшать выбранные свойства в соответствии с точной функциональностью деталей. Для того чтобы добиться соответствия самым высоким требованиям, повысить производительность, а также сэкономить затраты, на рынок внедряются новые или модифицированные марки, и осуществляется непрерывная исследовательская работа, которая приводит к появлению инновационных разработок в соответствии с тремя используемыми стратегиями: - Получение усовершенствованных свойств за счет новых 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.
Наряду с использованием низкогистерезисных углеродных саж, низкойодистых износостойких печных саж и инвертированных углеродных саж, можно улучшить взаимодействие между углеродными сажами и эластомерами с помощью применения высокодиспергированных маточных смесей углеродных саж или модификаций поверхности углеродной сажи для создания химических мест размещения для улучшения связывания частиц и полимеров. Наноглина и двуокись кремния часто составляют конкуренцию углеродным сажам, но они также могут образовывать с ними союзы для объединения усилий и уменьшения воздействия своих недостатков.
www.newchemistry.ru |
