Cinc principals mètodes de modificació de superfícies i característiques denegre de carboni blanc
Actualment, la producció industrial de negre de carboni blanc es fa principalment pel mètode de precipitació. El negre de carboni blanc produït conté un gran nombre de grups polars com els grups hidroxil a la seva superfície, la qual cosa comporta problemes com ara una fàcil adsorció de molècules d'aigua, una mala dispersió i una agregació secundària fàcil, afectant així l'efecte d'aplicació industrial del negre de carboni blanc. . Per tant, la superfície del negre de carboni blanc s'ha de modificar abans de l'aplicació industrial per millorar el seu rendiment d'aplicació industrial.
En l'actualitat, la químicamodificació superficial del negre de carboni blancinclou principalment la modificació de l'empelt superficial, la modificació de l'agent d'acoblament, la modificació del líquid iònic, la modificació de la interfície macromolecular i la modificació de la barreja. Tot i que cada procés de modificació té els seus propis avantatges i característiques, l'aplicació industrial actual es basa principalment en la modificació d'agents d'acoblament.
1. Modificació d'empelt superficial de sílice
El principi del mètode de modificació d'empelt superficial és empeltar polímers macromoleculars amb les mateixes propietats que els polímers de la matriu (com el cautxú) a la superfície del negre de fum blanc mitjançant el mètode d'empelt químic. D'una banda, pot millorar la força entre les partícules i la matriu i canviar la polaritat de la superfície de les partícules, d'altra banda, també pot millorar la dispersió del propi negre de carboni blanc.
És adequat per empeltar polímers amb pes molecular petit i les condicions per empeltar polímers amb pes molecular elevat són dures.
2. Modificació de l'agent d'acoblament de sílice
El principi de la modificació de l'agent d'acoblament és utilitzar alguns grups funcionals a l'agent d'acoblament per reaccionar amb grups hidroxil a la superfície del negre de fum blanc, per tal de canviar l'estructura i la distribució dels grups a la superfície del negre de fum blanc per millorar la compatibilitat. amb la matriu i la seva dispersió. La modificació de l'agent d'acoblament és un dels mètodes de modificació més utilitzats pel seu bon efecte de modificació i l'alta controlabilitat de la reacció.
Actualment, l'agent d'acoblament de silà, l'agent d'acoblament de siloxà i l'agent d'acoblament de silasà s'utilitzen àmpliament. En aplicació pràctica, el procés principal de modificació de l'agent d'acoblament es divideix en quatre passos: reacció mixta, separació per refrigeració, rentat repetit i precipitació.
3. Modificació del negre de fum blanc per líquid iònic
Els líquids iònics, també coneguts com a líquids iònics a temperatura ambient, són sals foses compostes per cations orgànics i anions orgànics o inorgànics que són líquids per sota dels 100 graus. El líquid iònic s'utilitza per modificar el negre de carboni blanc substituint els modificadors de fase orgànica tradicionals per modificadors de líquids iònics. En comparació amb els modificadors de fase orgànica tradicionals, el líquid iònic té els avantatges de ser líquid a temperatura ambient, forta conductivitat, alta estabilitat i bona solubilitat, i no és volàtil i fàcil de produir contaminació, que s'ajusta més als requisits de la producció verda. , però l'efecte de modificació és pobre.
El procés de modificació del líquid iònic és relativament senzill. S'afegeix una certa quantitat d'etanol absolut al sistema mixt de negre de carboni blanc i líquid iònic, i després es posa en un bany d'aigua termostàtic per a la reacció. Després que la reacció sigui suficient, es pot obtenir el negre de fum blanc modificat per assecat.
4. Modificació de la interfície de macromolècules de sílice
El modificador utilitzat per a la modificació de la interfície macromolecular és un polímer macromolecular que conté grups polars. Durant la reacció de modificació amb partícules de negre de carboni blanc, la cadena principal del modificador de la interfície macromolecular pot mantenir l'estructura bàsica de la cadena principal mentre introdueix grups epoxi més polars, per tal de millorar la compatibilitat entre les partícules de negre de carboni blanc i la matriu i aconseguir una millor interfície. efecte modificació. El mètode es pot utilitzar amb l'agent d'acoblament per reforçar la matriu, però l'efecte de reforç és baix quan s'utilitza sol.
5. Modificació de la barreja del negre de fum blanc
La modificació de la barreja és millorar el rendiment general dels productes de cautxú combinant els avantatges del negre de carboni blanc i altres materials. Aquest mètode pot combinar els avantatges dels dos modificadors per millorar el rendiment integral de la matriu, però l'efecte de modificació està estretament relacionat amb la proporció de modificadors.
Per exemple, el negre de carboni i el blanc de carboni són bons agents de reforç a la indústria del cautxú, entre els quals el negre de carboni és un dels agents de reforç més utilitzats a la indústria del cautxú. L'estructura especial del negre de carboni pot millorar la resistència a la tracció i al trencament dels materials de cautxú i millorar la seva resistència al desgast, resistència al fred i altres propietats; Com a agent de reforç, el negre de carboni blanc pot millorar significativament la resistència al rodament i la resistència al patinament humit dels productes de cautxú, però el seu ús per si sol no és tan eficaç com el negre de carboni. Moltes investigacions mostren que la combinació de negre de carboni i blanc de carboni com a agent de reforç pot combinar els seus avantatges per millorar el rendiment global dels productes de cautxú.