ASTM саждите са важен промишлен материал с широк спектър от приложения, особено в производството на каучук, пластмаса и мастило. Разбирането на неговата структура е от съществено значение за гарантиране на неговото качество и производителност в различни продукти. Като доверен доставчик на сажди ASTM, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти и задълбочени познания за саждите. В този блог ще изследваме методите за измерване на структурата на саждите ASTM.
1. Въведение в структурата на саждите
Саждите се състоят от фини частици, образувани от непълно изгаряне или термично разлагане на въглеводороди. Неговата структура може да бъде описана от гледна точка на размер на първичните частици, размер на агрегата и форма на агрегата. Структурата на саждите значително влияе върху нейните свойства като армиране, проводимост и диспергируемост в различни матрици.
2. Сканираща електронна микроскопия (SEM)
Сканиращата електронна микроскопия е широко използвана техника за визуализиране на структурата на саждите. SEM използва фокусиран лъч от електрони за сканиране на повърхността на пробата от сажди. Електроните взаимодействат с пробата и се излъчват вторични електрони, които след това се откриват, за да образуват изображение.
Едно от основните предимства на SEM е неговата способност за изображения с висока разделителна способност. Може да предостави подробна информация за размера и формата на агрегатите от сажди. Например можем да наблюдаваме дали агрегатите са сферични, верижни или имат по-сложни форми. Тази информация е от решаващо значение за разбирането как въглеродните сажди ще взаимодействат с други материали в едно съединение.
SEM обаче има и някои ограничения. Той предоставя само двуизмерен изглед на повърхността на пробата. Въпреки че могат да се използват усъвършенствани техники за реконструиране на 3D изображения, те са по-сложни и отнемат много време. Освен това подготовката на пробата за SEM може да бъде предизвикателство, тъй като частиците сажди са много фини и може да изискват внимателно диспергиране и фиксиране върху държача на пробата, за да се избегне агломерация.
3. Трансмисионна електронна микроскопия (ТЕМ)
Трансмисионната електронна микроскопия предлага дори по-висока разделителна способност от SEM. В ТЕМ лъч от електрони се предава през тънка проба сажди. Електроните, които преминават през пробата, след това се използват за формиране на изображение на детектор.
TEM може да предостави подробна информация за вътрешната структура на агрегатите от сажди, включително разположението на първичните частици в агрегатите. Това е особено важно за разбирането на механизма на подсилване на саждите в каучуковите смеси. Например, можем да определим как първичните частици са опаковани заедно и дали има кухини или нехомогенности в агрегатите.
Основният недостатък на ТЕМ е сложният процес на подготовка на пробата. Пробата от сажди трябва да бъде изключително тънка, обикновено с дебелина под 100 нанометра. Това често включва вграждане на саждите в смола и след това нарязването им на тънки резени с помощта на ултрамикротом. Освен това ТЕМ е сравнително скъпа техника и операцията изисква висококвалифициран персонал.
4. Динамично разсейване на светлината (DLS)
Динамичното разсейване на светлината е техника, използвана за измерване на разпределението на размера на частиците в течна суспензия. Когато лазерен лъч премине през суспензия от частици сажди, частиците разпръскват светлината. Интензитетът на разсеяната светлина се колебае поради брауновото движение на частиците. Чрез анализиране на тези колебания може да се определи размерът на частиците.
DLS е сравнително бърз и неразрушителен метод. Може да предостави информация за хидродинамичния размер на агрегатите от сажди в дисперсия. Това е полезно за разбиране как ще се държат саждите в течни системи като мастила и покрития. DLS обаче приема, че частиците са сферични и монодисперсни, което не винаги е така за саждите. Агрегацията и полидисперсността на частиците сажди може да доведе до неточни измервания на размера.
5. Разсейване на рентгенови лъчи с малък ъгъл (SAXS)
Разсейването на рентгенови лъчи под малък ъгъл е мощна техника за изследване на структурата на саждите в наноразмер. Когато рентгенов лъч падне върху проба от сажди, рентгеновите лъчи се разпръскват под малки ъгли. Моделът на разсейване съдържа информация за размера, формата и вътрешната структура на агрегатите от сажди.
SAXS може да предостави количествена информация за радиуса на въртене, който е мярка за размера и формата на агрегатите. Може да се използва и за изследване на фракталната природа на агрегатите от сажди. Фракталният анализ помага за разбирането на самоподобието и сложността на структурата на агрегата.
Едно от предимствата на SAXS е, че може да се използва за измервания на място, което означава, че пробата може да бъде изследвана в нейното естествено състояние без необходимост от обширна подготовка на пробата. SAXS обаче изисква достъп до източник на синхротронно лъчение, който не винаги е лесно достъпен. Анализът на данни за SAXS също е сложен и изисква специализиран софтуер и опит.
6. Число на абсорбция на масло (OAN)
Числото на абсорбция на масло е прост, но важен метод за характеризиране на структурата на саждите. Той измерва количеството дибутилфталат (DBP) или други масла, които могат да бъдат абсорбирани от дадена маса сажди. OAN е свързан със структурата на агрегатите от сажди.
Саждите с висок OAN имат по-сложен и отворено структуриран агрегат. Това е така, защото маслото може да проникне в кухините и пространствата в агрегатите. За разлика от тях, саждите с нисък OAN имат по-компактна и по-малко сложна структура. OAN често се използва като параметър за контрол на качеството в индустрията за сажди. Може да даде индикация за това как ще се представят саждите в каучуковите смеси, тъй като по-висок OAN обикновено означава по-добри свойства на армировка.
Измерването на OAN е относително лесно и може да се извърши в лаборатория с помощта на просто оборудване. Въпреки това, той предоставя само косвена мярка за структурата и не дава подробна информация за размера и формата на агрегатите.
7. Значение на измерването на структурата на саждите за нашите клиенти
Като доставчик на сажди ASTM, ние разбираме, че структурата на саждите влияе пряко върху производителността на продуктите на нашите клиенти. Например в производството на гуми,Сажен прах за гумис правилната структура може да подобри сцеплението, устойчивостта на износване и издръжливостта на гумите. В пластмасовата индустрия,Gpf въглеродни саждисъс специфична структура може да подобри механичните свойства и UV устойчивостта на пластмасовите продукти. иЧерен въглерод N375се използва широко в различни приложения, където се изисква баланс между структура и производителност.
Чрез точно измерване на структурата на нашите продукти от сажди, ние можем да гарантираме, че те отговарят на специфичните изисквания на нашите клиенти. Можем също така да предоставим техническа поддръжка и съвети, за да помогнем на нашите клиенти да оптимизират използването на сажди в техните формулировки.
8. Свържете се с нас за вашите нужди от сажди
Ние сме посветени на предоставянето на висококачествени ASTM сажди с добре характеризирани структури. Независимо дали сте в производството на гуми, пластмаси, мастила или друга индустрия, която използва сажди, ние разполагаме с експертизата и продуктите, за да отговорим на вашите нужди. Ако се интересувате от закупуването на нашите сажди или имате въпроси относно структурата и работата им, моля не се колебайте да се свържете с нас. Очакваме с нетърпение да обсъдим вашите изисквания и да установим дългосрочни бизнес отношения с вас.
Референции
- Donnet, JB, & Bansal, RC (1993). Сажди: Наука и технологии. Марсел Декер.
- Томас, AG и Гупта, Б. (2000). Наръчник по технология на каучук. Издателство Hanser.
- ISO 4656:2012. Съставки за смесване на каучук — сажди — Определяне на коефициента на поглъщане на масло (OAN) и коефициента на поглъщане на масло от компресирана проба (COAN).