材料

你能把这个做成紫色吗?探索黑色和有色弹性体之间的差异

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当客户要求有色化合物时,我们始终会询问橡胶零件的用途:

  • 客户是否在寻找与公司品牌相一致的特定颜色?
  • 这些部件在设备外部是否可见?
  • 零件是否用于高温或极端摩擦应用?

了解应用程序是确保使用正确材料的关键。黑色和彩色的硅弹性体和有机弹性体具有不同的性能,可能会影响最终产品。

弹性聚硅酮类

硅酮弹性体通常用于广泛的应用,包括o型环、垫圈、医疗设备、食品接触、防尘盖、手柄和其他消费应用。黑色和彩色硅弹性体之间的差别很小;只是色素不同。

在其天然形式中,硅弹性体通常为透明至不透明白色。添加少量颜料(通常为2-3%)以获得所需颜色。当这些不同的颜色并排测试时,结果通常是相同的。一种可以影响最终产品的颜料是氧化铁,它可以作为热稳定剂。添加少量氧化铁(3-5%)有助于保护硅树脂免受热损伤。这种变化在最终产品的老化试验中会很明显。

有机弹性体

有机弹性体,如三元乙丙橡胶或腈,在黑色和有色材料之间可能存在巨大差异。黑色有机弹性体的颜色来源于炭黑。炭黑具有不同的尺寸和复杂的结构,也会影响最终产品的强度和物理性能。

例如,高硬度低强度材料将使用N990等大碳黑。这是一种更便宜的炭黑,允许使用更具成本效益的化合物。然而,颗粒的大尺寸意味着它不会增强最终产品。这些颗粒太大,以至于它们不适合弹性体的分子链。这导致颗粒充当裂纹前体,导致较低的拉伸和伸长率。聚合物链在试图围绕大颗粒拉伸时开始断裂。相比之下,更小的炭黑颗粒会增加最终产品的抗拉强度,因为更小的颗粒会增强强度。炭黑的增强特性很难用其他材料重现。因此,在需要强度的应用中,几乎总是需要使用深黑色最终材料。

要制造有色有机弹性体,必须使用白色成分。这是通过粘土和硅酸盐等填料实现的。有些粘土颗粒非常大,不能加固弹性体。硅酸盐可以是半增强材料,以赋予材料一定的强度,但它们缺乏炭黑的复杂结构。因此,硅酸盐的增强效果不如炭黑。

有色有机化合物很少用于高强度性能对零件寿命至关重要的应用中。如果应用不需要炭黑提供的特定特性,则可以创建可行且有效的有色化合物。与硅酮一样,白色基材可以着色到客户想要的几乎任何颜色。

以下是将炭黑填充化合物与有色化合物进行比较时,相同基础聚合物的物理性质发生变化的示例:

彩色与黑色弹性体性能的比较

苹果胶# 27BN7AP 40BN7AP
颜色 黑色 黄的
填料 N-550炭黑 Hi Sil 532 EP
硬度计 70 74
张力的 2313 1709
伸长 399 720
100°C下22小时后的压缩永久变形 14 27

颜色一致性是创建有色化合物的最重要方面之一,为了从定制混合器中获得一致的颜色材料,使用了各种技术。最重要的是,有色材料不能与黑色材料在同一条生产线上混合,因为实际上不可能完全清除所有可能改变混合物颜色的炭黑的潜在来源。

在色轮上混合是另一种保持颜色一致的技术。例如,首先混合黄色化合物,然后混合橙色化合物,然后混合红色化合物。按顺序混合颜色可减少先前颜色渗入后续颜色的可能性。在两次运行之间也使用清洗批次,以进一步减少颜色流失的可能性。

下面是一系列照片,展示了实验室混合过程以及在有色化合物中加入少量炭黑的结果。

首先是完整的白色材料:

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以下照片表示将少量颜料混合到材料中:
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最终产品:

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现在,向材料中添加一克炭黑,以显示少量炭黑可以多么容易地改变有色材料的混合:

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这些最后的照片显示了原始产品和受污染材料之间的最终色差。在添加炭黑之前,去除小切口:

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