Page 50 - 《橡塑智造与节能环保》2025年7期

技术与装备

表 2 炭黑填充 NBR 胶料的炭黑分散体和氧化锌分散体的结果
胶料 ID ： LT LI
密炼机尺寸和转子类型 1.6 L 切线式 4.7 L 啮合型
分散剂（CB 分散） 平均团聚粒度 /μm 6.2 10.8
分散度 /% 99.5 91.1
Z 值 94.4 61.1
最小直径 r（分析用）/μm 10 10
最大直径 /μm 155 250
uCT（ZnO 分散体） 平均直径 /μm 18 20
颗粒体积百分比 /% 0.037 2.95
单位橡胶体积颗粒数（个 . cm ） 1.22×10 5 1.45×10 6
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的密炼机（胶料LI）相比，在1.6 L切向型密炼机（胶料 型试品的测试可以区分用于配制相同NBR配方的不同
LT）中混炼的氧化锌更好地分散。与LT相比，LI检测 密炼机的混炼质量影响，混炼质量（填料分散）遵循
到的最大氧化锌团聚体大61%（250 μm对155 μm），LI 以下趋势：1.6 L切线>4.7 L啮合型≈57 L切线。与4.7
胶料每体积的颗粒（团聚体）数量是LT胶料的10倍以 L啮合型式密炼机相比，采用1.6 L切线密炼机进行混
上。炭黑和氧化锌分散特性的这些结果支持了图3(c)中 炼时，混炼强度分布的改善效果与Dispersigrader光学
LT与LI相比拉伸强度分布改善的解释，即来自更好的填 显微镜测得的炭黑分散度以及X射线计算机断层扫描
料分散（更小的裂纹前驱体）。 （X-CT）分析的氧化锌分散结果相一致。
作为最后的评论，应该强调的是，一组复制试品
的低抗拉强度值是一个值得重视的数据点，而不是丢
弃的数据点。与其他重复试品相比，试品的抗拉强度
明显较低，这意味着在该试品的材料中发现了明显较
大的裂纹前驱体，这可以通过使用含有低水平玻璃珠
的SBR胶料来证明，其中d=0.5 mm被引入作为模型缺
陷。生产可靠橡胶产品的一个关键部分是能够通过使
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图 5 pCT 图像（分析体积 =900 mm ），用于量化 用本文回顾的抗拉强度分布方法检测橡胶中的大裂纹
使用两种不同密炼机混炼的炭黑填充丁腈橡胶配方的氧
化锌分散情况（表 2） 前驱体，然后提高原材料的质量和混炼，以消除这些
耐久性限制缺陷。
1.6 L切向型式密炼机提供了丁腈橡胶配方的最佳
最后需要强调的是，如果一组重复试品的抗拉
混炼质量，由于炭黑和氧化锌的分散性更好，裂纹前
强度值较低，则应重视该数据点，而不是放弃该数据
驱体更小，因此拉伸强度更高。这种小型实验室密炼
点。与其他重复试品相比，某个试品的拉伸强度明显
机在橡胶行业被广泛用于研发目的，通常可提供最佳
偏低，这意味着在该试品的材料中发现了明显较大的
的填料分散性，但在放大到生产混炼时，这种分散性
裂纹前驱体，使用含有少量玻璃珠（d=0.5 mm）的
通常会变差。由于只使用了三台密炼机，其中只有一
SBR胶料作为模型缺陷，就证明了这一点。生产可靠
台密炼机的转子是啮合型的，因此在研究中无法确定
橡胶产品的一个关键部分是能够通过使用本文讨论的
密炼机大小（体积）与转子类型对分散的影响。研究
拉伸强度分布方法等检测出橡胶中的大裂纹前驱体，
的重点是展示如何利用强度分布轻松比较不同密炼机
然后改进原材料和混炼质量，消除这些限制耐久性的
的混炼质量，同样的方法也可用于研究新配方、改变
缺陷。
混炼程序或评估替代原料来源。
3 结论 译者：章羽
表征抗拉强度分布已被证实是一种简单而有效的 原文：RUBBER WORLD No.1/2024, by Chris
手段，可用于量化填料的分散效果，并诊断橡胶中是
Robertson，Polymer Technology Services LLC；
否存在缺陷或夹杂物。以炭黑增强的SBR和NBR胶料 Clement Robin，Hutchinson Research and Innovation
为例，通过增加重复测试的次数，强度分布的分辨率 Center；and Eric Britton，ACE Laboratories
得到了提L。然而，研究表明，只有10个ASTMD412C

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