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4项白炭黑表面改性技术发展

2022.04.15 白炭黑厂家经销

白炭黑表面有大量羟基,容易团聚,会影响其作为填充剂时的掺杂均匀性,从而影响产品的性能。可对其进行表面改性,把有机基团以化学键的方式连接到白炭黑的表面,使其表现出疏水性,改性后降低了气相白炭黑表面羟基数量,其与有机溶剂的相容性与分散性明显增强,拥有新的物化及机械性能。

一直以来,气相白炭黑的表面改性技术一直被国外公司垄断,疏水性产品依赖进口,价格处于高位,增加了成本。因此,气相白炭黑的表面改性及稳定规模化生产还是一个待攻克的课题,需要加快研发,主要改性方法有四种。

1、偶联剂改性

在橡胶行业,为改善气相法白炭黑与NR的相容性,使用硅烷偶联剂对白炭黑进行表面处理。

采用偶联剂Si69或A151对气相白炭黑进行改性并用于补强NR,成功制备了DCP硫化NR/气相法白炭黑复合材料。偶联剂的比例对白炭黑复合材料硫化速度、硫化时间、最高转矩、拉伸强度、撕裂强度及硬度等有较大影响。

2、表面活性剂改性

纳米二氧化硅中添加表面活性剂可以使白炭黑成网状结构,提高其比表面积,吸油性能提升,加入某些活性剂可使白炭黑具有气凝胶特性。

将十二烷吸附到疏水气相二氧化硅中,不经任何化学反应,制备了一种新型的冷储能复合相变材料。根据孔径分析仪、扫描电镜和傅立叶红外光谱分析的结果,认为疏水气相二氧化硅相对合适的孔径和疏水基团是保证十二烷良好渗透的关键,解决了渗漏问题。此外,该复合相变材料具有可塑性,可压缩成任何形状,具有广泛的应用前景。同时,该复合相变材料热导率较低,并且发现随着疏水气相二氧化硅质量百分比的增加,热导率下降。

3、表面接枝聚合物改性

通过复合改性工艺能够实现纳米二氧化硅表面聚合物接枝改性和对纳米二氧化硅团聚体有效分散,改变反应条件与接枝单体的种类及配比可实现针对性改性。

吴成高利用硅烷偶联剂KH550对纳米SiO2粒子表面进行处理,可以得到氨基化的纳米SiO2,再通过溴异丁酸缩水甘油酯与氨基的开环反应,在纳米SiO2粒子表面同时键接了开环聚合(ROP)的引发剂-OH和原子转移自由基聚合(ATRP)的引发剂-Br(SNPs-f-OH/Br)。以SNPs-f-OH/Br为引发剂,分别进行ROP和ATRP,在纳米SiO2粒子表面接枝了聚己内酯(PCL)和聚苯乙烯(PS)混合聚合物刷。采用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、热失重(TGA)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法对所得到的纳米复合粒子进行了表征和测试。表明,混合聚合物刷成功接枝到了纳米SiO2粒子表面。

4、醇类改性

醇类改性是使用醇类与二氧化硅表面的羟基进行反应,脱去水分子,纳米二氧化硅表面的羟基被烷氧基取代,反应需要在一定温度一定压力下进行,该方法的改性效果与醇类物质的碳原子个数及反应条件关联较大,通常碳原子大于8个时纳米二氧化硅表面改性会较明显。

赵鹏等以十八醇为改性剂成功制备了疏水性较好的白炭黑样品,通过单因素实验得到最佳实验条件为十八醇用量28%,添加剂十二烷基苯磺酸钠用量为4%,改性温度为85℃,按30min、60min陈化两次。

目前,国内普通工业级白炭黑工艺比较成熟,产能也比较充足,但高端气相白炭黑还处于发展初期,各种高纯的、粒径均匀的以及改性的高性能白炭黑还是以进口为主,这也是国内产业发展需突破的方向。

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