Effect of Different Carbon Blacks on S-SBR (Solution Styrene Butadien Rubber) Based Rubber Mixtures

Abstract

The elastomer materials used in the tire industry or other rubber sectors are styrene butadiene rubber (SBR) and natural rubber (NR) rubbers. In this study, recipes will be prepared with S-SBR (solution-styrene butadiene rubber) and carbon blacks of different grades named according to the ASTM standard, and the rheological and physico-mechanical behaviors of the prepared recipes will be investigated. By keeping the amount of S-SBR constant (137.5phr), 8 recipes were prepared using carbon black grades N220, N234, N326, N330, N375, N550, N660, N772 as 80phr. As a result of the tests; the rheological and mechanical values of the mixtures were examined due to the different particle structures of the carbon blacks, and it was evaluated that the particle size and the presence of aggregate significantly affected the values. It has been understood that the effects of carbon blacks in different structures in S-SBR based recipes vary according to the carbon structure, surface area, and density of aggregate structures.

Keywords

• Solution-Styrene Butadiene Rubber
• Carbon black
• Carbon black structure
• Aggregate

S-SBR (Solution Stiren Bütadien Kauçuk) Bazlı Kauçuk Karışımlarına Farklı Karbon Siyahlarının Etkisi

Abstract

Lastik endüstrisinde ya da diğer kauçuk sektörlerinde kullanımı yüksek elastomer malzemeler stiren bütadien kauçuk (SBR) ve doğal kauçuklardır (NR). Bu çalışmada, S-SBR (solution-stiren bütadien kauçuk) ve ASTM standardına göre adlandırılan farklı gradelerdeki karbon siyahları ile reçeteler hazırlandı ve hazırlanan reçetelerin reolojik ve fizikomekaniksel davranışları araştırıldı. S-SBR miktarı sabit tutularak (137,5phr) karbon siyahlarından N220, N234, N326, N330, N375, N550, N660, N772 gradeleri 80phr olarak kullanılmış 8 reçete hazırlanmıştır. Yapılan testlerin sonucunda; karbon siyahlarının tanecik yapılarının farklı olması ile karışımların reolojik ve mekaniksel değerleri incelenmiş, tanecik boyutunun ve kümeleme(aggregrate) yapısına sahip olmasının belirgin şekilde değerleri etkilediği değerlendirilmiştir. Farklı yapılardaki karbon siyahlarının S-SBR bazlı reçetelerde etkilerinin karbon yapısı, yüzey alanı, kümeleme yapılarının yoğunluğuna göre değiştiği anlaşılmıştır.

Keywords

• Solution-Stiren Bütadien Kauçuk
• Karbon siyahı
• Karbon siyahı yapısı
• Kümeleme

References

1. [1] V.Vahapoğlu, “Kauçuk türü malzemeler: sınıflandırma,” Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, ss.25-34,2013.
2. [2] V. Deniz ve B. Karaağaç, ''Lastik karışımlarında çinko bileşiklerinin ve yüksek aromatik içerikli yağların azaltılması,'' Kauçuk Dergisi, ss. 38-41, 2012.
3. [3] H. Ö. Savran, Elastomer Teknolojisi-2, Kadıköy-İstanbul: Kauçuk Derneği Yayınları, 2001. [4] K. Pal, S. K. Pal, C. K. Das ve J. K. Kim, (2015, Dec 29). (Elastomeric nanocomposites for tyre applications,) [Online]. Available: https://documents.pub/document/elastomeric-nanocomposites-for-tyre.html?page=1 [5] M. T. L. Janice, ''Effect of sSBR composition, functionality on tire tread compound performance characteristics,'' Rubber World, vol. 256, no. 6, pp. 35-48, 2017. [6] H. Ö. Savran, Elastomer Teknolojisi-1, Kadıköy-İstanbul: Kauçuk Derneği Yayınları, 2001. [7] B. Rodgers, ''Rubber Compounding,'' in Chemistry and Applications, 1st ed., Akron, Ohio,USA: The Goodyear&Rubber Company, 2004, pp. 131-420. [8] M. Edge, N. S. Allen, R. G. Sanchez, C. M. Liauw, S. J. Read and R. B. Whitehouse “The influence of cure and carbonblack on the high temperature oxidation of natural rubber I. Correlation of physico-chemical changes,” Polymer Degradation and Stability, vol. 64, no. 2, pp. 197-205, 1999. [9] S. S. Choi, C. Nah , S. Lee and C. Joo , ''Effect of filler-filler interaction on rheological behaviour of natural rubber compounds filled with both carbon black and silica.,'' Polymer Int., vol. 52, no.1 p. 23-28, 2003. [10] M. J. Forrest, ''Rubber Analysis-Polymer, Compounds and Products,'' in Rapra Reweiw Reports, 1st ed., vol. 12, New York, USA: Smithers Rapra Technology, 2001, pp. 12-50 [11] P.A. Ciullo, ''The Rubber Formulary,'' in PDL Handbook Series, 1st ed, New York, USA: Noyes Publications/ William Andrew Publishing, 1999, pp.10-43. [12] ICBA, (2021, Dec 29). [Online]. Available: https://www.carbon-black.org/physical-properties. [13] Continental Carbon, (2021, Dec 29). [Online]. Available: http://www.continentalcarbon.com/pdfs/What_Is_Carbon_Black.pdf. [14] X. Gong, H. Yin, M. Zhang ve Z. Lin, “Effects of in-situ reactive phenolic resin on shape memory performance of polynorbornene,” Journal of Applications Polymer Science, vol. 138, no. 14, pp. 50143, 2020. [15] I. Uygur ve H. Saruhan, ''Aluminyum esaslı Metal Matris kompozit malzemelerin mekanik özellikleri,'' Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 8, ss. 167-174, 2004.