Page 45 - 《橡塑智造与节能环保》2025年2期

节能环保新技术与产品

团块。在高倍放大的TEM显微照片中可以看到这层 能力。这种新碳还会人为地降低试品中的测定灰分含
碳。图6显示了碳质残留物的区域，这些残留物包裹着 量，从而误导性能评估。在撰写本文时，碳质残留物
SCM试品中的炭黑。 无法直接测量，但可以从橡胶性能数据中推断。
1.2 熔融团聚体粒度（ASTM测试方法正在制定
中）
虽然通常被称为“粒度”，但从技术上讲，SCM
的颗粒是由各种材料组成的熔聚体。这些熔融团聚体
的尺寸是SCM最重要的参数之一，可通过研磨热解
反应器中的生炭来控制。如表1所示，这些团聚体是
SCM的最小可分散单元，直接影响应用性能。在撰写
本文时，还没有正式的ASTM测试方法来测量SCM的
团聚体大小，但正在开发一种使用激光衍射粒度分析
（PSA）对干粉试品进行测试的方法。单体材料的粒
图6 SCM的高倍TEM显微照片，显示碳质残留物区域
度与炭黑的粒度没有关系。
这层碳质残留物保护了单体材料中炭黑和二氧化 从表1中可以看出，增大团聚体尺寸会略微增加
硅聚集体的活性表面。这削弱了填料与聚合物之间的 粘度，但会降低模量和拉伸强度。不过，至少在此处
相互作用，与炭黑相比，降低了单体材料加固胶料的 测量的范围内，它对硬度的影响可以忽略不计。
表1 团聚体尺寸对橡胶内性能的影响(eSBR，含60份SCM和10份油，硫黄硫化)
测试 单位 试品1 试品2 试品3 方法
团粒大小(D97) μm 9.5 15.0 22.2 PSADrv
分散指数(IFM) - 72.8 20.6 0.0 ASTMD2663-14
粘度，ML1+4 MU 69.2 70.8 72.4 (MethodD)
硬度 邵A 53.7 54.2 54.4 ASTMD1646-19a
300%模量 MPa 7.6 7.4 7.1 ASTMD2240-15
拉伸强度 MPa 17.9 15.3 14.6 ASTMD412-16

应该注意的是，为测量分散度而开发的方法 离出来，因此这种材料不应被视为混合物，而更接
（ASTMD2663）是针对最小可分散单位（团聚体）在 近于合金。特定SCM的灰分含量会因使用的原料
几百纳米范围内的材料而设计的，而这正是炭黑的典 而异。例如，为降低滚动阻力而优化设计的轮胎，
型特征。对于方法D，该技术假定任何大于5μm的物 由于胎面材料中使用了二氧化硅，因此灰分含量较
质都是未分散的炭黑团聚体。该表中的SCM是微米级 高。相反，针对重型卡车等使用寿命进行优化的轮胎
的，如D97凝聚体尺寸所示，这导致SCM的分散指数 灰分含量较低，因为使用的二氧化硅较少。在开发
值被人为抑制，即使在完全分散的情况下也是如此。 Continua8000SCM的过程中，对所使用的原料进行了
1.3 透射率（ASTMD1618） 精心挑选，以确保当Circtec的荷兰工厂全面运营时，
SCM试品的透射率与热解程度有关。与炭黑一 能够提供所需的轮胎数量，从而确保灰分含量保持一
样，透射率值低表示材料表面存在残余碳氢化合物， 致。
尽管这些碳氢化合物的性质与炭黑不同。为了满足许 表2 列出了SCM中常见的元素及其可能的来源。
多客户对低多环芳烃的要求，Continua8000SCM具有 表2 SCM中通常存在的元素及其可能的来源
极高的透光值。这也最大程度地减少了因材料热解不 元素 来源
铝 用于内衬的黏土
良而产生的气味。 铜 用于钢丝加固涂层的黄铜
1.4 灰分含量（ASTMD1506） 硅 主要来自胎面使用的沉淀二氧化硅；部分来自黏土(硅酸铝)
锌 作为硫化体系的一部分；大部分以硫化锌的形式存在
由于典型轮胎配方中含有无机物，SCM的灰
分含量明显高于炭黑。这种无机物不易从炭黑中分 1.5 颗粒特性（ASTMD5230）

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