Модификация технического углерода для улучшения NBR-смесей
На предприятии проведен небольшой НИОКР по улучшению технологичности и свойств товарных NBR-смесей за счет модификации технического углерода. Использована механическая активация с N-цетилпиридиний бромидом (CPB) в планетарной мельнице.
Цель исследования
- •Повысить прочность и стабильность NBR-компаундов без существенных изменений оборудования
- •Сократить время вулканизации и снизить разброс по партиям за счет лучшей дисперсии наполнителя
Методология
Модификация части технического углерода путем совместной механической активации с CPB. Дозировка модифицированного наполнителя подбиралась экспериментально в диапазоне 2–7 phr, базовый оптимум — около 5 phr.
Базовая рецептура — стандартная для NBR (сера, ZnO, стеариновая кислота, ускоритель МВТ); модифицированный наполнитель заменял часть обычного технического углерода.
Ключевые технологические параметры
Планетарная мельница
тип Активатор-2С или аналог
Время активации
~90 секунд
Массовая доля CPB
около 9% к техническому углероду
Остальные режимы
без изменений
Результаты (опытная партия, 5 phr модифицированного углерода)
Результаты на опытной партии показали заметный прирост прочности, твердости и скорости вулканизации при сохранении простоты внедрения в текущий процесс.
Наблюдалось снижение разброса по показателям при межпартийном сравнении.
Наблюдения лаборатории
Реометрия
Более крутой подъем крутящего момента, сокращение t90
Дисперсия
По микроскопии — более равномерное распределение наполнителя, меньше агломератов
Поверхности износа
Более "ровная" morphology, характерные гребни с равномерным шагом
Оптимизация дозировки
Максимальный баланс свойств получен при ~5 phr модифицированного наполнителя. При повышении дозировки выше оптимума отмечено снижение удлинения и тенденция к потере эластичности.
Преимущества для производства
- •Ускорение вулканизации без смены пресс-форм и режимов линий
- •Улучшение дисперсии — более стабильные свойства, снижение риска брака
- •Низкий порог внедрения: применяется доступное оборудование, короткий цикл активации, не требует сложной химии
Ограничения и дальнейшие шаги
- •Требуется валидация на расширенной серии партий и на разных марках NBR
- •Рекомендуется уточнение режимов активации под конкретные партии технического углерода
- •Планируется проверка совместимости с альтернативными системами ускорителей и оценка долговременной стабильности
Вывод
Пилотный НИОКР подтвердил, что краткая механическая активация части технического углерода с CPB обеспечивает существенное улучшение свойств NBR-компаундов и сокращает время цикла вулканизации при минимальных изменениях процесса. Методика представляется технологичной для масштабирования после дополнительной валидации.