白炭黑的五種表面改性方法及特性

作者:上海凱茵化工時(shí)間:2021-10-15 15:06:13 來源網(wǎng)址：http://www.shkingchem.com/

白炭黑的工業(yè)生產(chǎn)主要采用沉淀法。生產(chǎn)的白炭黑表面含有大量羥基等極性基團(tuán)，導(dǎo)致容易吸附水分子、分散性差、二次聚集等問題。從而影響白炭黑的工業(yè)應(yīng)用效果。因此，大部分白炭黑在工業(yè)應(yīng)用前需要進(jìn)行表面改性處理，以提高其工業(yè)應(yīng)用性能。
現(xiàn)階段二氧化硅的化學(xué)表面改性主要包括表面接枝改性、偶聯(lián)劑改性、離子液體改性、高分子界面改性和組合改性等。雖然每種改性工藝都有自己的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但目前的工業(yè)應(yīng)用是主要以偶聯(lián)劑改性為主。

1、二氧化硅的表面接枝改性

表面接枝改性法的原理是通過化學(xué)接枝在白炭黑表面接枝具有與基體聚合物（如橡膠）相同性質(zhì)的高分子聚合物。一方面，它可以增強(qiáng)粒子與基體之間的作用力。并且改變顆粒表面的極性，另一方面也可以提高二氧化硅本身的分散性。

適用于接枝分子量較小的聚合物，接枝聚合物的分子量較高時(shí)條件苛刻。

2、白炭黑偶聯(lián)劑的改性

偶聯(lián)劑改性的原理是利用偶聯(lián)劑上的部分官能團(tuán)與白炭黑表面的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改變白炭黑表面基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和分布以提高與基體的相容性。和它自己的分散。偶聯(lián)劑改性具有改性效果好、反應(yīng)可控性高等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的改性方法之一。
目前應(yīng)用較為廣泛的偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、硅氧烷偶聯(lián)劑和硅氮烷偶聯(lián)劑。在實(shí)際應(yīng)用中，偶聯(lián)劑改性的主要過程分為混合反應(yīng)、冷卻分離、反復(fù)洗滌和沉淀四個(gè)步驟。

3、白炭黑離子液體的改性

離子液體又稱常溫離子液體，是由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的熔鹽，在100℃以下為液態(tài)。離子液體改性使用離子液體改性劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)相改性劑對(duì)白炭黑進(jìn)行改性。與傳統(tǒng)的有機(jī)相改性劑相比，離子液相在常溫下為液態(tài)，導(dǎo)電性強(qiáng)，穩(wěn)定性高。具有溶解性好、不揮發(fā)、污染少等優(yōu)點(diǎn)，更符合綠色生產(chǎn)的要求，但改性效果較差。
離子液體改性過程比較簡(jiǎn)單。在白炭黑和離子液體的混合體系中加入一定量的無水乙醇，然后放入恒溫水浴中進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)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劑是含有極性基團(tuán)的高分子聚合物。在與二氧化硅顆粒的改性反應(yīng)過程中，可以引入大分子界面改性劑的分子骨架，在保持基本主鏈結(jié)構(gòu)的同時(shí)，有更多的極性環(huán)氧基團(tuán)，從而提高二氧化硅顆粒與基體的相容性，達(dá)到更好的界面修改效果。該方法與偶聯(lián)劑可協(xié)同增強(qiáng)基體，但單獨(dú)使用時(shí)增強(qiáng)效果較差。

5、二氧化硅和炭黑的改性

組合改性是將白炭黑與其他材料進(jìn)行組合改性，結(jié)合各自的優(yōu)點(diǎn)，提高橡膠制品的綜合性能。這種方法可以結(jié)合兩種改性劑的優(yōu)點(diǎn)，提高基體的綜合性能，但改性效果與改性劑的配比密切相關(guān)。
例如，炭黑和二氧化硅在橡膠工業(yè)中都是很好的補(bǔ)強(qiáng)劑。其中，炭黑是橡膠工業(yè)最常用的補(bǔ)強(qiáng)劑之一。炭黑的特殊結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)橡膠材料的拉伸和撕裂強(qiáng)度。提高其耐磨性、耐寒性等性能；而白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑可以顯著提高橡膠制品的滾動(dòng)阻力和抗?jié)窕阅埽珕为?dú)使用效果不如炭黑。大量研究表明，結(jié)合使用炭黑和白炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑，可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)，提高橡膠制品的綜合性能。

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