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白炭黑的五种表面改性方法及特性

来源: 编辑: 人气:212 时间:2021-10-15
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白炭黑的工业生产主要采用沉淀法。生产的白炭黑表面含有大量羟基等极性基团,导致容易吸附水分子、分散性差、二次聚集等问题。从而影响白炭黑的工业应用效果。 因此,大部分白炭黑在工业应用前需要进行表面改性处理,以提高其工业应用性能。

现阶段二氧化硅的化学表面改性主要包括表面接枝改性、偶联剂改性、离子液体改性、高分子界面改性和组合改性等。虽然每种改性工艺都有自己的优势和特点,但目前的工业应用是主要以偶联剂改性为主。

1、二氧化硅的表面接枝改性

表面接枝改性法的原理是通过化学接枝在白炭黑表面接枝具有与基体聚合物(如橡胶)相同性质的高分子聚合物。 一方面,它可以增强粒子与基体之间的作用力。 并且改变颗粒表面的极性,另一方面也可以提高二氧化硅本身的分散性。

白炭黑

适用于接枝分子量较小的聚合物,接枝聚合物的分子量较高时条件苛刻。

2、白炭黑偶联剂的改性

偶联剂改性的原理是利用偶联​​剂上的部分官能团与白炭黑表面的羟基发生化学反应,从而改变白炭黑表面基团的结构和分布 以提高与基体的相容性。 和它自己的分散。 偶联剂改性具有改性效果好、反应可控性高等优点,是目前应用最广泛的改性方法之一。

目前应用较为广泛的偶联剂包括硅烷偶联剂、硅氧烷偶联剂和硅氮烷偶联剂。 在实际应用中,偶联剂改性的主要过程分为混合反应、冷却分离、反复洗涤和沉淀四个步骤。

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3、白炭黑离子液体的改性

离子液体又称常温离子液体,是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的熔盐,在100℃以下为液态。 离子液体改性使用离子液体改性剂代替传统的有机相改性剂对白炭黑进行改性。 与传统的有机相改性剂相比,离子液相在常温下为液态,导电性强,稳定性高。 具有溶解性好、不挥发、污染少等优点,更符合绿色生产的要求,但改性效果较差。

离子液体改性过程比较简单。 在白炭黑和离子液体的混合体系中加入一定量的无水乙醇,然后放入恒温水浴中进行反应。 反应完成后,干燥得到改性白炭黑。

4、白炭黑大分子的界面改性

高分子界面改性使用的改性剂是含有极性基团的高分子聚合物。 在与二氧化硅颗粒的改性反应过程中,可以引入大分子界面改性剂的分子骨架,在保持基本主链结构的同时,有更多的极性环氧基团,从而提高二氧化硅颗粒与基体的相容性,达到 更好的界面修改效果。 该方法与偶联剂可协同增强基体,但单独使用时增强效果较差。

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5、二氧化硅和炭黑的改性

组合改性是将白炭黑与其他材料进行组合改性,结合各自的优点,提高橡胶制品的综合性能。 这种方法可以结合两种改性剂的优点,提高基体的综合性能,但改性效果与改性剂的配比密切相关。

例如,炭黑和二氧化硅在橡胶工业中都是很好的补强剂。 其中,炭黑是橡胶工业最常用的补强剂之一。 炭黑的特殊结构可以增强橡胶材料的拉伸和撕裂强度。 提高其耐磨性、耐寒性等性能; 而白炭黑作为补强剂可以显着提高橡胶制品的滚动阻力和抗湿滑性能,但单独使用效果不如炭黑。 大量研究表明,结合使用炭黑和白炭黑作为补强剂,可以结合两者的优点,提高橡胶制品的综合性能。

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