The Effect of Carbon Black/Multiwall Carbon Nanotube Hybrid Fillers on the Properties of Natural Rubber Nanocomposites

The properties of hybrid multiwall carbon nanotube (MWCNT) and carbon black (CB) in natural rubber nanocomposites were studied. The results show that the scorch and cure time decreased as the MWCNT loading increased in CB/MWCNT hybrid loading ratio but for the maximum torque, the result shown otherwise. As the MWCNT loading increased in CB/MWCNT hybrid loading ratio, the tensile strength, elongation at break and fatigue life are decrease, however the tensile modulus and rubber filler-interaction (Q_f/Q_g) value increased. The SEM results show a dispersion of CB and MWCNT in natural rubber matrix. Furthermore, the thermal stability for the hybrid nanocomposites is enhanced.     

过硫酸铵改性炭黑／天然胶乳复合材料的制备与性能研究

摘要：用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性炭黑悬浮液。采用乳液共混法,将制备的改性炭黑水溶液直接加入天然胶乳。结果表明：改性后炭黑表面亲水性含氧基团增多,粒径减小;与传统干法混炼炭黑,天然橡胶胶料相比,乳液共混改性炭黑／天然胶乳复合材料炭黑分散粒径小且分散均匀,复合材料拉伸强度和撕裂强度显著提高。     

聚烯烃/炭黑导电复合材料研究

研究了聚烯烃种类、聚烯烃共混物、炭黑种类及用量和加工方法对聚烯烃／炭黑导电复合材料电学和力学性能的影响     

炭黑填充复合型导电塑料制备工艺技术

在炭黑填充复合型导电塑料的制备过程中,工艺技术起着十分关键的作用。为此,应从多方面入手,优化材料组成与加工条件,如通过精心选择炭黑品种与加工助剂并细心调节其用量;采用混杂填充、多相复合基体控制炭黑的分布模式;优化混合与分散的程序以及工艺条件;针对各种不同的成型方法,优化加工参数等,获得所需要的导电特性,改善材料的综合性能。     

华光导电炭黑填充硅橡胶的研究

研究了华光导电炭黑填充硅橡胶的工艺性能、导电性能及物理机械性能。实验表明：在不添加软化剂的情况下,华光导电炭黑在硅橡胶中的填充量应小于30phr;在硅橡胶中填充20phr时,加工性能和综合性能较好,表面电阻率为23Ω·cm,体积电阻率为100～101Ω·cm,拉伸强度则可达5．7MPa,可见,华光导电炭黑在较低填充份数下,硫化胶的电阻率较低,而拉伸强度较高,极具有应用前景。     

天然橡胶复合材料制备及力学性能研究

分别以白炭黑、碳纳米管、碳微球及石墨烯为增强剂,对天然橡胶复合材料的制备以及其力学性能进行研究。采用传统机械混炼法将复合材料进行混合,通过平板硫化机进行交联制备天然橡胶复合材料。分别考察不同增强剂的含量对橡胶复合材料力学性能的影响,找到最佳的添加量。分析了不同种增强剂对复合材料力学性能的影响规律,对其增强效果进行对比说明。采用电子万能拉伸测试仪、邵氏硬度计对复合材料的拉伸性能和硬度性能进行分析,结果表明:复合材料的力学性能随着炭微球、碳纳米管和石墨烯含量的增加而增加,随着白炭黑的含量的增加而减少,碳纳米管和石墨烯的增强效果较好。     

纳米导电纤维与导电炭黑并用填充硅橡胶胶料的流变性能

考察了纳米导电纤维（ＮａｎｏＦ）／导电炭黑填充硅橡胶胶料的流变性能。结果表明,在低剪切速率下,ＮａｎｏＦ的各向异性增加了硅橡胶分子链缠结点,阻碍其在流场中的取向,提高了胶料的表观粘度;在高剪切速率下,ＮａｎｏＦ的取向有助于硅橡胶分子链的取向运动,可降低胶料的表观粘度,改善胶料的加工性能。     

高密度聚乙烯导电塑料的性能研究

研究了导电炭黑的品种、含量和炭黑并用对高密度聚乙烯性能的影响。以脉动态硫化对改善ＨＤＰＥ／导电炭黑复合材料物性的影响。结果表明，炭黑并用能有效降低生产成本，而且保持了材料的性能，ＨＧ－４型电导炭黑填充ＨＤＰＥ具有很好的导电性，动态硫化法可以克服复合材料物性差的弱点，并能保持改性材料的高导电性；在ＨＧ－４型炭黑含量为７份时，材料的拉伸强度为１３ＭＰａ，断裂伸长率为３５０％，体积电阻率为２．１Ω·ｍ。     

导电炭黑/天然橡胶/天甲橡胶复合材料电磁性能研究

采用机械共混法制备了导电炭黑填充天然橡胶/天甲橡胶(1:1)复合材料,研究了导电炭黑(CCB)含量对复合材料微观结构和电磁性能的影响。结果表明,随着CCB含量的增加,复合材料的导电率、吸波性能和介电损耗逐渐增强;当CCB含量为30 phr时,复合材料导电率、反射损耗和介电损耗正切分别为0.92 S/m、-42.07 d B和4.24。基于传输线理论的吸波机理分析发现,复合材料的吸波性能主要源于CCB网络的传导损耗、界面极化和多面散射,并与CCB的微观连通性密切相关。     

Preparation of Pyrolytic Carbon Black from Scrap Tire Rubber Crumb and Evaluation in New Rubber Compounds

Summary: Pyrolytic carbon black (CBp) has been prepared by rubber crumb pyrolysis under nitrogen flow at 700 °C. The CBp obtained by this process had an average surface area of 81 m² · g^?1 and was obtained in 43% yield over the starting rubber crumb. Although the CBp surface area can be increased up to 109 m² · g^?1 by washing away the Zn‐ and Si‐based ashes with HF treatment, the CBp was tested in a standard NR/SBR‐based formulation without any purification and ash extraction. CBp was tested at increasing loading levels as partial or full replacement of a standard N339 furnace carbon black. CBp depresses the physical properties of the rubber compound in a way which is directly proportional to the amount added. The reason of this result and the limited reinforcing effect is discussed in terms of low surface area and low structure in comparison to N339 carbon black as well as in terms of low surface activity, the interference of the ashes and the poor dispersion. Ideas of further development works are outlined.

     

炭黑填充复合导电高分子材料研究和应用

概述了目前国内外炭黑填充复合导电高分子材料的研究现状、进展及应用，主要对炭黑性质，用量，基体树脂性能以及导电复合材料的特性进行了讨论。     

PE／炭黑导电复合体系正（电阻）温度系数

较系统地研究了以ＬＤＰＥ,ＨＤＰＥ,ＬＬＤＰＥ等为基体,在各自临界组成区域掺混一同类型的炭黑对复合物正（电阻）温度系数（ＰＴＣ）负（电阻）温度系数导电特性的影响。结果发现,不同类型的ＰＥ及炭黑种类的ＰＴＣ特性曲线具有不同特征,通过对导电填料进行表面处理及对ＰＥ进行接技改性可以提高导电复合物的热电稳定性。     

Preparation and Properties of Natural Rubber/Palygorskite Composites by Co-Coagulating Rubber Latex and Clay Aqueous Suspension

Natural rubber (NR)/Palygorskite composites were prepared by co-coagulating rubber latex and clay aqueous suspension. Org-palygorskite was attained by using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and the four factors influencing the average diameter of palygorskite were discussed. Four optimal conditions of preparing minimum average diameter were determined which included the concentration of palygorskite, the concentration of sodium polyacrylate, ultrasonic time and ultrasonic power. Mechanical properties suggested that composites using modified palygorskite which were dispersed by ultrasonic wave were the best, the tensile strength, tear strength, 300% modulus and shall hardness increased by 77.14%, 118.18%, 242.86% and 65.2%, respectively. Modified palygorskite was shown by FTIR spectrogram and observed by ESEM. Modified palygorskite dispersed by ultrasonic wave were dispersed into the rubble uniformly, some stick particles inserted into the rubber and it is difficult to find stick shape, and there were 20% particles belonging to nanomaterials and 80% micromaterials.     

炭黑/铝银粉填充导电硅橡胶的性能研究

以炭黑和铝银粉为导电填料,通过溶液共混法制备出导电硅橡胶试样。研究了炭黑/铝银粉对导电硅橡胶导电性能和压阻特性的影响。结果表明,当炭黑含量一定时,随着铝银粉含量的不断增加,导电硅橡胶的电阻先减小后增大;当填料含量一定时,随着压力的不断增加,导电硅橡胶的压阻特性曲线先逐渐下降后趋于稳定;当炭黑含量为30 %（质量分数,下同）、铝银粉含量为3 %时,导电硅橡胶的导电性最好,压阻特性范围也变大。     

炭黑聚集体填充橡胶的力学性能分析

采用Digimat软件建立5种不同炭黑聚集形态的多颗粒炭黑聚集体随机分布的三维代表体积单元(RVE)模型,研究橡胶形变、应力集中和炭黑聚集体形态对橡胶复合材料力学性能的影响。结果表明:RVE模型预测结果与试验数据吻合较好;在单轴拉伸的变形场下,炭黑聚集体形变较小,应力集中点主要位于炭黑聚集体与炭黑聚集体相接近的区域;当炭黑体积分数较小且颗粒处于相对理想分散状态下,采用接近三棱柱或二十面体形状的聚集体模型描述炭黑聚集体形态更能真实反映填充橡胶的力学行为。     

炭黑改性及其在橡胶中的应用

从炭黑表面包覆、表面吸附、表面接枝、氧化和卤化改性几方面出发，综述了近几年来炭黑改性技术及其在橡胶中的应用研究进展。     

接枝炭黑/聚乙烯导电复合材料正电阻温度系数(PTC)效应研究

用接枝炭黑作导电粒子研究了在聚乙烯基材中的正 (电阻 )温度系数 (PTC)效应。结果发现 ,甲基丙烯酸甲酯接枝的炭黑在高密度聚乙烯中能表现出较好的 PTC效应。从实验现象分析 ,接枝炭黑的 PTC效应是结晶熔融和体积膨胀双重变化共同作用的结果。     

硼酸系复合浸渍增强炭电极抗氧化性能研究

研究了硼酸-硫酸铝-白炭黑复合体系浸渍剂对炭电极材料抗氧化性能的影响。首先用单种不同浓度的浸渍剂(硼酸、硫酸铝和白炭黑)处理碳电极样品,在800℃静态空气下进行氧化失重实验,考察上述浸渍剂的含量对炭电极氧化失重率的影响。结果显示,随着硼酸浓度的增加,炭电极的失重率基本上呈下降趋势,浓度大于4%后减少变弱;随着硫酸铝浓度的增加,炭电极的失重率先减小后增大,浓度为6%最好;随着白炭黑浓度的增加,炭电极的失重率亦先减小后增大,以浓度为1%最佳;然后基于上述结果,进行配方正交实验设计,采用三因素四水平正交设计方案,通过极差计算对正交实验结果进行分析,确定最佳配方为硼酸、硫酸铝、白炭黑配比为5∶4∶1。最后,实验研究了浸渍次数对炭电极材料的抗氧化性能的影响。此外对炭电极抗氧化机理进行初步分析。     

超声波湿法混炼炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

利用超声波的乳化均质作用,将经水湿润的炭黑与稀释的天然胶乳混合均匀,然后采用蒸发成膜法和胶凝成膜法制备胶膜(炭黑/天然橡胶复合材料),探究制膜方法及超声波处理时间和功率对胶膜性能的影响。结果表明:蒸发成膜法成膜时间过长,打开的炭黑二次结构重新团聚,胶膜中炭黑分散性差,胶膜的拉伸强度较小,而胶凝成膜法稳定性更高,胶膜中炭黑分散性好;超声波处理时间为90 s、功率为840~960 W时,超声波的乳化均质效果最好,炭黑二次结构打开程度更高,此时采用胶凝成膜法制备胶膜,成膜速度快,炭黑来不及团聚,胶膜中炭黑分散性较好和结合橡胶较多,胶膜的拉伸强度较大。     

碳纤维/硅橡胶/氟橡胶复合材料制备及表征

以硅橡胶（MVQ）/氟橡胶（FKM）并用胶为基相、碳纤维（CF）为增强相制备CK/MVQ/FKM复合材料。最佳配方为：FKM混炼胶　90,MVQ混炼胶　10,白炭黑　20,硅烷偶联剂KH590　2.5,碳纤维（纤维长度为12 mm）　8;其中FKM混炼胶配方为FKM　100,氢氧化钙　6,氧化镁　3,3#硫化剂　3;MVQ混炼胶配方为硅橡胶　100,氧化锌　3,三氧化二铁　1,防老剂D　1,促进剂M　1.5,硫化剂DCP　5。最佳一段和二段硫化条件分别为170 ℃/10 MPa×30 min和200 ℃（常压）×2 h。