Сочетание углеродной сажи и наноглины

Четыре части наноглины более или менее влияют на механические свойства эластомеров, армированных углеродной сажей, как можно видеть на приведенном ниже рисунке 'Воздействие наноглины на углеродную сажу', на котором представлен один и тот же каучук, армированный в различной степени разными марками углеродной сажи. В том, что касается рассматриваемых свойств и рецептур, полученные преимущества могут быть, очевидно, и такими, какими можно пренебречь, и высокими - до 68%. На самом деле, никогда нельзя пренебрегать полученными преимуществами, поскольку здесь одновременно улучшаются три свойства. Необычно то, что одновременно повышаются параметры прочности на разрыв и удлинения при разрыве.

Рисунок 3: Воздействие наноглины на углеродную сажу

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.

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.

Таблица 7: Примеры модификации рецептур в зависимости от армирующих наполнителей, которые используются в компаунде SBR/BR для шин легкового автомобиля