Studies of Filler Agglomeration by AFM and PAS

05/2005 Mai

Part II: Carbon Black Mixes

Atomic force microscopy (AFM) and positron annihilation spectroscopy (PAS) were applied to study the internal structure of carbon black (CB) agglomerates and their interactions with rubber matrix. Mixes of carbon black (N 234 or N 772) and styrenebutadiene (SBR) or isoprene rubber (IR) were prepared in an internal laboratory mixer. Rubber mixes, their vulcanizates and the samples subjected to wear were tested. Considerable discrepancy between DI values (ISO 11345), determined for the rubber mixes studied, and physical properties of their vulcanizates justifies the analysis of the morphology of filler agglomerates. The fractal dimension (FD) of aggregates, constituting filler agglomerates, together with analysis of their interparticle distance, performed
on AFM pictures of the rubber samples, exhibit better correlation with physical properties of the vulcanizates, than the "traditional" DI value. The results are
discussed together with the PAS spectra.

Untersuchung der Agglomeration von Füllstoffen durch AFM und PAS Teil II: Ruß gefüllte Mischungen.
Raster Kraft Mikroskopie (AFM) und Positronen Vernichtungsspektroskopie (PAS) wurden zur Untersuchung der inneren Struktur von Ruûagglomeraten sowie der Kautschuk-Füllstoffwechselwirkung
eingesetzt. Die Kautschukmischungen auf der Basis von SBR und
IR sowie den Ruûen N 234 und N 772 wurden im Laborinnenmischer hergestellt. Die Makrodispersion wurde nach ISO 11345 ermittelt. Zwischen den so ermittelten Dispersionsindices und den physikalischen Vulkanisateigenschaften wurde keine Korrelation festgestellt. Hingegen zeigen die fraktalen Dimensionen der Rußagglomerate und der aus
AFM Untersuchungen ermittelte Interpartikelabstand einen wesentlich besseren Zusammenhang mit den physikalischen Werten. Die Ergebnisse werden auch anhand der PAS Spektren diskutiert.