Oberflächenaktivität von Furnacerußen

12/1999 Dezember

I. Bestimmung der Oberflächenrauheit mittels statischer Gasadsorption, Monolagenbereich

Für ein tiefergehendes Verständnis der Verstärkungsmechanismen von Füllstoffen in Elastomeren wurde die geometrische Oberflächenrauheit von Furnacerußen mit Hilfe volumetrischer Gasadsorption charakterisiert. Die Adsorptionsisothermen verschiedener Meßgase (Argon, Stickstoff, Ethen, Ethan, Propan, iso-Butan) wurden nach der Yardstick-Methode im Monolagenbereich ausgewertet. Aus dem charakteristischen Skalenverhalten zwischen der BET-Monolage und dem Molekülquerschnitt der Meßgase geht hervor, daß die Oberfläche von Furnacerußen auf kleinen Längenskalen (im Bereich der Molekülgrößen) einheitlich durch die oberflächenfraktale Dimension D s . 2,6 beschrieben wird. Unterschiede im Verstärkungsverhalten können demnach nicht auf geometrische Rauheiten zurückgeführt werden. Durch Graphitierung wird die Rauheit der Ruße auf D s . 2,3 reduziert, was insbesondere zu einer Abnahme der BET-Oberfläche führt. Characterization of the Surface

Characterization of the Surface Activity of Furnace Blacks
For a deeper understanding of reinforcement mechanisms of elastomers by fillers, the geometrical surface roughness of carbon blacks was characterised by a fractal concept. The adsorption isotherms of different gases (argon, nitrogen, ethylene, ethane, propane and butane) were analysed by the yardstick-method which yields a characteristic scaling behaviour between the BET-monolayer and the cross section of gases of different size. According to this study the surface can be considered to be rough with a surface fractal dimension of D s . 2,6. Hence, the variable reinforcement behaviour of different carbon black types cannot be related to different surface roughness. Graphitization of furnace blacks leads to a reduction of surface roughness with a surface fractal dimension of D s . 2,3. This correlates with a reduced BET- surface area.