Study of Flocculation Dynamics of Carbon Black in Rubber Melts under Shear by Dielectric Spectroscopy

12/2006 Dezember

The flocculation of carbon black in rubber melts without curatives is studied by means of dynamic-mechanical and dielectric spectroscopy. The flocculation dynamics of carbon black in EPDM- and S-SBR-materials is studied under shear conditions at three different temperatures by combining high pressure slit capillary rheometry with dielectric broadband spectroscopy. The experiments are carried out when the filler concentration lies just below and above the percolation threshold. For percolated systems the dc-conductivity plateau is found to be well developed. On increasing the shear rate, the conductivity as well as the permittivity level decreases due to the disruption of flocculated structure of carbon black under shear.

Untersuchungen zur Flokkulationsdynamik von Ruß in Kautschukmischungen unter Scherung mittels dielektrischer Spektroskopie
Die Flokkulation von Ruß in Elastomerschmelzen ohne Vernetzungsmittel wird mittels dynamisch-mechanischer und dielektrischer Relaxationsspektroskopie untersucht. In der vorliegenden Arbeit wird die Flokkulationsdynamik von Ruß in EPDM- und S-SBR-Schmelzen unter Scherung bei drei Temperaturen untersucht, indem Hochdruckkapillarrheometrie mit dielektrischer Relaxationsspektroskopie kombiniert wird. Die Experimente werden bei Rußkonzentrationen gerade oberhalb und unterhalb der Perkolationsschwelle durchgeführt. Im Fall perkolierter Systeme ist das Gleichstromleitfähigkeitsplateau im Niedrigfrequenzbereich gut ausgebildet und zeigt relativ hohe Werte. Mit zunehmender Scherrate nimmt der Plateauwert der Leitfähigkeit sowie die Perittivität (Polarisierbarkeit) ab, was dem Bruch der flokkulierten Strukturen unter Scherung zugeordnet wird.