Complete Guide to Carbon Black in Rubber: Properties & Key Grades (N220 – N660)
Joe• O negro de fumo é um pó preto fino composto principalmente de carbono elementar na forma de partículas finamente divididas. Produzido pela combustão incompleta ou decomposição térmica de hidrocarbonetos sob condições controladas, o negro de fumo é amplamente utilizado como carga de reforço em produtos de borracha, especialmente na fabricação de pneus. O desempenho de produtos de borracha altamente
negro de fumo É um pó preto fino composto principalmente de carbono elementar na forma de partículas finamente divididas. Produzido pela combustão incompleta ou decomposição térmica de hidrocarbonetos sob condições controladas, o negro de fumo é amplamente utilizado como carga de reforço em produtos de borracha, especialmente na fabricação de pneus. O desempenho dos produtos de borracha depende fortemente da qualidade e das características do negro de fumo utilizado.
Este artigo apresenta as principais propriedades de vários tipos de negro de fumo e se concentra nos tipos comumente usados em aplicações de borracha: N110, N220, N330, N550 e N660.
1. Principais propriedades do negro de fumo
Os graus de negro de fumo se distinguem principalmente por propriedades como área de superfície, estrutura, absorção de óleo e desempenho em compostos de borracha. Esses parâmetros afetam o processamento, o reforço, a elasticidade, a condutividade e a resistência ao desgaste. Abaixo, uma tabela comparativa resumida dos graus de negro de fumo comumente utilizados em borracha.
Índice de propriedades de grau de negro de fumo
| Nota | Iodine Abs. (g/kg) | Oil Abs. (10⁻⁵m³/kg) | Comp. Oil Abs. (10⁻⁵m³/kg) | Força da tonalidade (%) | CTAB Area (m²/g) | Total Surface (m²/g) | Perda de calor (%) | 300% Modulus (MPa) | Densidade aparente (kg/m³) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N110 | 145±8 | 113±6 | 91~103 | 115~131 | 112~128 | 120~134 | ≤3,0 | -3,1±1,5 | 345±40 |
| N115 | 160±8 | 113±6 | 91~103 | 115~131 | 121~137 | 129~145 | ≤3,0 | -3.0±1.5 | 345±40 |
| N121 | 121±7 | 132±7 | 105~117 | 111~127 | 111~127 | 115~129 | ≤3,0 | 0.0±1.5 | 320±40 |
| N134 | 142±8 | 127±7 | 97~109 | 123~139 | 134~150 | 135~151 | ≤3,0 | -1.4±1.5 | 320±40 |
| N220 | 121±7 | 114±6 | 92~104 | 108~124 | 103~117 | 107~121 | ≤2,5 | -1,9±1,5 | 355±40 |
| N219 | 118±7 | 78±6 | 69~81 | 115~131 | 100~114 | 109~123 | ≤2,5 | -3.5±1.5 | 440±40 |
| N234 | 120±7 | 125±7 | 96~108 | 115~131 | 109~125 | 112~126 | ≤2,5 | 0.0±1.5 | 320±40 |
| N330 | 82±6 | 102±6 | 82~94 | 96~112 | 73~85 | 72~84 | ≤2,0 | -0,5±1,5 | 380±40 |
| N326 | 82±6 | 72±6 | 62~74 | 103~119 | 74~86 | 72~84 | ≤2,0 | -3.5±1.5 | 455±40 |
| N339 | 90±6 | 120±7 | 93~105 | 103~119 | 86~98 | 85~97 | ≤2,0 | 1.0±1.5 | 345±40 |
| N375 | 90±6 | 114±6 | 90~102 | 107~121 | 89~101 | 86~100 | ≤2,0 | 0.5±1.5 | 345±40 |
| N550 | 43±5 | 121±7 | 80~90 | — | 36~48 | 35~45 | ≤1,5 | -0,5±1,5 | 360±40 |
| N660 | 36±5 | 90±5 | 69~79 | — | 31~43 | 30~40 | ≤1,5 | -2,2±1,5 | 440±40 |
| N650 | 36±5 | 122±7 | 79~89 | — | 32~44 | 31~41 | ≤1,5 | -0.6±1.5 | 370±40 |
| N774 | 29±5 | 72±5 | 58~68 | — | 26~38 | 25~35 | ≤1,5 | -3.7±1.5 | 490±40 |
| N762 | 27±5 | 65±5 | 54~64 | — | 25~37 | 24~34 | ≤1,5 | -4.5±1.5 | 515±40 |
Esses valores refletem as características de superfície e o potencial de reforço de cada grau. Áreas de superfície maiores (como no N110) geralmente significam reforço mais forte, mas também mais desafios no processamento.
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2. Aplicação e desempenho de negros de fumo de grau de borracha
Para orientar a formulação de compostos e o design do produto, é essencial entender o desempenho e a aplicação de cada tipo de negro de fumo.
Comparação detalhada dos principais tipos de negro de fumo de borracha
| Nota | Aplicativo | Uso e efeito |
|---|---|---|
| N110 | Usado principalmente em pneus off-road, bandas de rodagem de pneus pesados, pastilhas de borracha para pontes, correias transportadoras e outros produtos de borracha que exigem excelente resistência ao desgaste. | O N110 é um dos melhores graus de granulometria entre os negros de fumo de borracha, oferecendo alto reforço e boa resistência ao desgaste. No entanto, apresenta baixo desempenho de processamento (alto consumo de energia na mistura, dispersão difícil, calandragem e extrusão deficientes), o que limita suas aplicações. É frequentemente usado em combinação com N220 e N330. |
| N220 | Usado em bandas de rodagem de pneus de veículos pesados e de passageiros, bem como em produtos de borracha de alta resistência e alta resistência ao desgaste, como correias transportadoras fortes e peças de borracha industriais. | Adequado para diversas borrachas. Comparados ao N330, os compostos de borracha com N220 apresentam melhor resistência ao desgaste, maior resistência à tração e ao rasgo, com alguma condutividade, em comparação com o N330. |
| N330 | Aplicado em bandas de rodagem de pneus de passageiros e caminhões, tampas de correias transportadoras, mangueiras e outros produtos industriais de borracha que exigem alta resistência à abrasão. | Oferece reforço, resistência ao desgaste e resistência ao crescimento de trincas semelhantes ao N220. Também apresenta bom desempenho de extrusão, sendo especialmente adequado para misturas SBR/BR. No entanto, os compostos de banda de rodagem com N330 apresentam resistência ao rolamento relativamente maior entre os da série N300, o que deve ser considerado na formulação. |
| N550 | Usado em lonas de carcaça de pneus, paredes laterais, câmaras de ar, bem como em materiais compostos de extrusão e calandragem. | Adequado para borrachas naturais e sintéticas. Dispersa-se facilmente e proporciona boa rigidez, alta velocidade de extrusão, baixo inchamento da matriz e superfície lisa. Vulcanizados apresentam boas propriedades de alta temperatura e condutividade térmica. Reforço, elasticidade e resiliência também são bons. Quando usado em câmaras de ar de borracha butílica, é frequentemente combinado com N660. |
| N660 | Usado em lonas de carcaça de pneus, câmaras de ar, pneus de bicicleta, mangueiras, cintos, cabos, calçados, produtos calandrados, produtos moldados, etc. | Adequado para todos os tipos de borracha. Comparado ao preto de forno semi-reforçado, o N660 possui estrutura mais alta e partículas mais finas. Dispersa-se facilmente e proporciona aos vulcanizados maior resistência à tração, resistência ao rasgo e módulo de elasticidade, mantendo baixa deformação, baixo acúmulo de calor e boa elasticidade e resistência à flexão. No entanto, seu alongamento é relativamente baixo. |
3. Selecionando o negro de fumo certo para aplicações de borracha
A escolha do negro de fumo certo depende do equilíbrio desejado entre reforço, processabilidade, resistência ao rolamento e custo. Por exemplo:
- N110 é ideal para reforço máximo mas é mais difícil de processar.
- N220 ofertas alta resistência ao desgaste e resistência com melhor processabilidade.
- N330 saldos desempenho e custo para pneus de uso geral.
- N550 e N660 são melhores para flexibilidade, extrusão e compostos de parede lateral.
Conclusão
O negro de fumo desempenha um papel vital no desempenho dos produtos de borracha. Cada grau apresenta características mecânicas e de processamento distintas que influenciam as propriedades finais do composto. Compreendendo a Índice de propriedades de grau de negro de fumo ao lado do desempenho do aplicativo de cada grau permite que formuladores e fabricantes otimizem os compostos de borracha para suas necessidades específicas.
