炭黑的基本性质-Basic-Properties-of-carbon-black-for-copin

CONFIDENTIAL炭黑的基本性质炭黑的基本性质炭黑的基本性质炭黑的基本性质TheBasicPropertiesofCarbonBlackTheBasicPropertiesofCarbonBlackTheBasicPropertiesofCarbonBlackTheBasicPropertiesofCarbonBlack王梦蛟王梦蛟王梦蛟王梦蛟CB-MJW-GEN.ppt
比表面积比表面积比表面积比表面积-容量因子
初级粒子大小及其分布
表面粗糙度-表面孔性
结构结构结构结构-聚结体的不规则性-几何因子
聚结体的形状及其分布不对称性疏密度
聚结体的大小及其分布
表面活性表面活性表面活性表面活性-强度因子
表面化学-化学反应性
表面物理化学表面能表面吸附特性细粒子填料的表征细粒子填料的表征细粒子填料的表征细粒子填料的表征CB-MJW-GEN.ppt细粒子物质在介质中的作用机理体积效应细粒子物质-介质界面效应包容效应聚结体的聚集细粒子物质在介质中的分散宏观分散分散机理卡博特公司的新技术–CEC微观分散分散机理卡博特公司的新技术-表面化学改性非水介质(非电介质)–化学改性炭黑及气相法二氧化硅,CSDPF.水介质–颜料墨水(inkjet).细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性CB-MJW-GEN.ppt炭黑及气相法二氧化硅对橡胶的补强未交联体系粘度挤出特性硫化特性硫化特性硫化特性硫化特性交联材料硬度和定伸应力扯断强度和伸长率抗撕裂强度动态性能耐磨性能摩擦性能炭黑在非橡胶制品中的应用导电特性着色特性紫外光吸收性能细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性细粒子填料的应用特性CB-MJW-GEN.ppt由于纳米材料尺寸小在某些情况下会产生量子效应，但其主要特征是表面积比较大，处于表面上的原子数目的百分比显著增加,而表面分子或原子与物质内部的不同。因此将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学或化学特性和大块固体时相比将有显著不同。纳米材料的特点纳米材料的特点纳米材料的特点纳米材料的特点人民日报表(海外版),2005CB-MJW-GEN.ppt炭黑对硫化胶和轮胎耐磨性能的影响炭黑对硫化胶和轮胎耐磨性能的影响炭黑对硫化胶和轮胎耐磨性能的影响炭黑对硫化胶和轮胎耐磨性能的影响020406080100120NRSBRN234,50phrGumAbrasionindex@14%slip,%*F.Aufauvre,Intern.PolymerSci.&Technol.,26,No.9,T/20(1999).0501001502002503003501940195019601970198019902000Beforefirstretreading(MichelintireinEurope*YearTruckTireServiceLife,kkm纯胶硫化胶N23450份米其林胎翻修前里程(欧洲)卡车胎使用寿命,千公里磨耗指数,%(滑移率14%)CB-MJW-GEN.ppt炭黑的基本结构炭黑的基本结构炭黑的基本结构炭黑的基本结构Aggregate聚结体Primaryparticle初级粒子Graphiticcrystallite石墨化微晶COHOOOHOOOHOOOHCOOHOHFunctionalgroups表面化学官能团CB-MJW-GEN.pptOHO=COHOC-OHO=HOOO=COCOHO=OOOOCO=COCarboxylCarboxylicanhydrideLactoneLactolHydroxylCarbonylQuinoneEtherorxanthene炭黑的表面化学炭黑的表面化学炭黑的表面化学炭黑的表面化学CB-MJW-GEN.ppt用于炭黑的某些常用名词用于炭黑的某些常用名词用于炭黑的某些常用名词用于炭黑的某些常用名词
颗粒(Pellet)–由大量聚结体组成之颠粒。
聚集体(Agglomerate)–有许多聚结体组成，它代表未分散的细粒子物质。
聚结体(Aggregate)–在炭黑中或在填充混合物中最小的不可分割的单元，系由初始粒子融合而成。
结构(Structure)–聚结体的大小及分布以及聚结体内的空隙体积。聚结体越大，其形状越不规则，内部空隙体积越多，炭黑的结构也越髙。髙结构低结构空隙体积CB-MJW-GEN.ppt
比表面积比表面积比表面积比表面积-容量因子
初级粒子大小及其分布
表面粗糙度-表面孔性
结构结构结构结构-聚结体的不规则性-几何因子
聚结体的形状及其分布不对称性疏密度
聚结体的大小及其分布
表面活性表面活性表面活性表面活性-强度因子
表面化学-化学反应性
表面物理化学表面能表面吸附特性细粒子物质的基本性能细粒子物质的基本性能细粒子物质的基本性能细粒子物质的基本性能CB-MJW-GEN.pptLowstructure,largeparticlesizeHighstructure,largeparticlesizeLowstructure,smallparticlesizeHighstructure,smallparticlesize炭黑的形态炭黑的形态炭黑的形态炭黑的形态低结构大粒子炭黑髙结构大粒子炭黑低结构细粒子炭黑髙结构细粒子炭黑CB-MJW-GEN.ppt细粒子物质细粒子物质细粒子物质细粒子物质的基本性能及其测定的基本性能及其测定的基本性能及其测定的基本性能及其测定着色强度
比表面积比表面积比表面积比表面积(初级粒子)透射电子显微镜气体吸附氮吸附(BET)法统计层厚度(STSA)法溶液吸附碘吸附法CTAB吸附法潤湿热
表面活性表面活性表面活性表面活性表面化学挥发分pH值化学分析法表面物理化学结合胶潤湿热吸附热接触角反相色谱
结构结构结构结构(形态)透射电子显微镜DBP吸收值离心法压缩体积法压汞法光散射法
比表面积比表面积比表面积比表面积(初级粒子)透射电子显微镜气体吸附氮吸附(BET)法统计层厚度(STSA)法溶液吸附碘吸附法CTAB吸附法潤湿热
表面活性表面活性表面活性表面活性表面化学挥发分pH值化学分析法表面物理化学结合胶潤湿热吸附热接触角反相色谱
比表面积比表面积比表面积比表面积(初级粒子,表面微孔性)透射电子显微镜气体吸附氮吸附(BET)法统计层厚度(STSA)法溶液吸附碘吸附法CTAB吸附法潤湿热表面孔性测定法CB-MJW-GEN.ppt用于炭黑表征的分析方法
ASTMD3849(TEMImagine-Particlesize/structure)
ASTMD6556(Nitrogenadsorption,NSAandSTSA)
ASTMD3765(CTAB-Surfacearea)
ASTMD1510(I2No-Surfacearea/surfacechemistry)
ASTMD2414(DBP-Structure)
ASTMD3493(CDBP-Structure)
ASTMD6086(Compressedvoidvolume)
ASTMD3265(Tintingstrength)炭黑的表征炭黑的表征炭黑的表征炭黑的表征CONFIDENTIAL比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定CB-MJW-GEN.ppt比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定透射电镜法透射电镜法透射电镜法透射电镜法(TEM)
原理原理原理原理::::基于已知放大倍数的电镜照片测定几千(一般两千)个粒子的尺寸而计算初级粒子的平均粒径及其分佈。再由粒径计算比表面积。
优点优点优点优点::::系直接测定粒径大小及其分布的唯一方法。聚结体聚结体聚结体聚结体CB-MJW-GEN.ppt几种炭黑的对比究几种炭黑的对比究几种炭黑的对比究几种炭黑的对比究初级粒子直径分布初级粒子直径分布初级粒子直径分布初级粒子直径分布-TEMRelativeFrequencyRavennaV13800.000.020.040.060.080.100.120.140.160.180.2001020304050607080Prticlesize,nmEcorax167CD2056RavennaV14360.220.24炭黑D炭黑CCC炭黑CR-1炭黑CR-2相对频率初级粒子直径,nmCB-MJW-GEN.ppt炭黑比表面积的测定炭黑比表面积的测定炭黑比表面积的测定炭黑比表面积的测定----透射电镜法透射电镜法透射电镜法透射电镜法缺点缺点缺点缺点:
不管粒子是否熔结在一起，每个粒子都作为球形对待。在计量时某些表面和某些体积实际上是不存在的。因此表面积的误差与炭黑的结构及聚结体初始形态有关，但误差很少大于20％。
如果聚结体初始结构系由不同大小的的粒子无规地熔结在一起形成的，粒子大小分佈即没有多大意义。对炭黑来讲似乎并非如此，它的聚结体基本上是由相似（但不完全相同）大小的瘤状体组成的。
费时。CB-MJW-GEN.ppt为避免由电镜测量法造成的粒子融结所形成的误差，最容易的方法是吸附法。对于聚合物来讲，任何测是量表面积的方法需要满足以下两个要求：吸附量必须与细粒子物质的比表面积成正比而与其表面化学无关。吸附必须区分细粒子物质表面上可能存在的微孔。对其些微孔來讲聚合敲物分子太大而不能进入，孔中的面积是无效的。经典的氮吸附法可以分满足第一个要求。其他可以用的惰性被吸附剂有氩气和正丁烷。但氮的历史长，积累的经验也多，所以广为使用。BET氮吸附法并不能区分细粒子物质表面上的微孔。由于其分子直径小于5埃，它可以进入微孔内，所以得到的比表面积代表细粒子物质的总比表面积，其中包括微孔内的表面积。严重的表面微孔的产生，将使BET比表面积增加。比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定氮吸附氮吸附氮吸附氮吸附(BET)法法法法CB-MJW-GEN.pptSS0S1S2S3S41234iS1234i氮吸附法基本原理:多分子层吸附，即在单分子层吸附未完成前即开始第二层的吸附，在形成的第二层上又开始第三层吸附…吸附量除取决于被测物的表面积外，也取决于氮分子与其表面的相互作用（吸附热）。根据吸附量与吸附压力的关系可以用BET公式计算出完成单分子层吸附时的氮吸附量Vm，并可计算出氮与被测物体之间在吸附温度下的相互作用，即常数C。比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定氮吸附氮吸附氮吸附氮吸附(BET)法法法法CB-MJW-GEN.ppt第一层被吸附分子与固体表面之间的相互作用能为第一层被吸附分子与固体表面之间的相互作用能为第一层被吸附分子与固体表面之间的相互作用能为第一层被吸附分子与固体表面之间的相互作用能为E1(即吸附热即吸附热即吸附热即吸附热)；；；；第二层与第一层被吸附分子以及此后每层分子与前层分子之间的相互作能为第二层与第一层被吸附分子以及此后每层分子与前层分子之间的相互作能为第二层与第一层被吸附分子以及此后每层分子与前层分子之间的相互作能为第二层与第一层被吸附分子以及此后每层分子与前层分子之间的相互作能为EL(即即即即氮的液化热氮的液化热氮的液化热氮的液化热)。。。。在公式推导中引入一个常数在公式推导中引入一个常数在公式推导中引入一个常数在公式推导中引入一个常数C，，，，它与第一层分子的吸附能亦即固体表面特性有关它与第一层分子的吸附能亦即固体表面特性有关它与第一层分子的吸附能亦即固体表面特性有关它与第一层分子的吸附能亦即固体表面特性有关。。。。RTEELebKaxyC/)(111-=≡SS0S1S2S3S41234i}}}}ELE1ELEL比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定氮吸附氮吸附氮吸附氮吸附(BET)法法法法CB-MJW-GEN.ppt比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定氮吸附氮吸附氮吸附氮吸附(