Vijf belangrijke methoden voor oppervlaktemodificatie en kenmerken vanwit carbonzwart
Momenteel vindt de industriële productie van wit roet voornamelijk plaats via de precipitatiemethode. Het geproduceerde witte carbonzwart bevat een groot aantal polaire groepen zoals hydroxylgroepen op het oppervlak, wat leidt tot problemen zoals gemakkelijke adsorptie van watermoleculen, slechte dispersie en gemakkelijke secundaire aggregatie, waardoor het industriële toepassingseffect van wit carbonzwart wordt beïnvloed . Daarom moet het oppervlak van wit carbon black vóór industriële toepassing worden aangepast om de industriële toepassingsprestaties te verbeteren.
Op dit moment de chemischeoppervlaktemodificatie van wit carbon blackomvat voornamelijk modificatie van oppervlakte-enting, modificatie van koppelingsmiddel, modificatie van ionische vloeistof, modificatie van macromoleculaire interfaces en modificatie van menging. Hoewel elk modificatieproces zijn eigen voordelen en kenmerken heeft, is de huidige industriële toepassing voornamelijk gebaseerd op modificatie met koppelingsmiddel.
1. Oppervlakte-entingsmodificatie van silica
Het principe van de oppervlakte-entingsmodificatiemethode is het enten van macromoleculaire polymeren met dezelfde eigenschappen als de matrixpolymeren (zoals rubber) op het oppervlak van wit roetzwart door middel van een chemische entmethode. Aan de ene kant kan het de kracht tussen deeltjes en matrix versterken en de polariteit van het deeltjesoppervlak veranderen, aan de andere kant kan het ook de verspreiding van wit roet zelf verbeteren.
Het is geschikt voor het enten van polymeren met een klein molecuulgewicht en de omstandigheden voor het enten van polymeren met een hoog molecuulgewicht zijn zwaar.
2. Modificatie van silica-koppelingsmiddel
Het principe van modificatie van het koppelingsmiddel is om enkele functionele groepen op het koppelingsmiddel te gebruiken om te reageren met hydroxylgroepen op het oppervlak van wit roet, om zo de structuur en verdeling van groepen op het oppervlak van wit roet te veranderen om de compatibiliteit te verbeteren met de matrix en zijn verspreiding. Modificatie van koppelingsagenten is een van de meest gebruikte modificatiemethoden vanwege het goede modificatie-effect en de hoge beheersbaarheid van de reactie.
Momenteel worden silaankoppelingsmiddel, siloxaankoppelingsmiddel en silazaankoppelingsmiddel veel gebruikt. In de praktijk is het belangrijkste proces van modificatie van het koppelingsmiddel verdeeld in vier stappen: gemengde reactie, koelscheiding, herhaald wassen en precipitatie.
3. Modificatie van wit carbonzwart door ionische vloeistof
Ionische vloeistoffen, ook bekend als ionische vloeistoffen op kamertemperatuur, zijn gesmolten zouten die zijn samengesteld uit organische kationen en organische of anorganische anionen die vloeibaar zijn onder de 100 graden. Ionische vloeistof wordt gebruikt om wit carbon black te modificeren door traditionele organische fasemodificatoren te vervangen door ionische vloeistofmodificatoren. In vergelijking met traditionele organische fasemodificatoren heeft ionische vloeistof de voordelen dat het vloeibaar is bij kamertemperatuur, sterke geleidbaarheid, hoge stabiliteit en goede oplosbaarheid, en het is niet vluchtig en gemakkelijk om vervuiling te produceren, wat meer in overeenstemming is met de vereisten van groene productie , maar het wijzigingseffect is slecht.
Het ionische vloeistofmodificatieproces is relatief eenvoudig. Een bepaalde hoeveelheid absolute ethanol wordt toegevoegd aan het gemengde systeem van wit roet en ionische vloeistof en vervolgens in een thermostatisch waterbad geplaatst voor reactie. Nadat de reactie voldoende is, kan het gemodificeerde witte roet worden verkregen door drogen.
4. Interface-modificatie van silica-macromoleculen
De modifier die wordt gebruikt voor modificatie van het macromoleculaire grensvlak is een macromoleculair polymeer dat polaire groepen bevat. Tijdens de modificatiereactie met witte carbonzwartdeeltjes kan de hoofdketen van de macromoleculaire interfacemodificator de basisstructuur van de hoofdketen behouden terwijl meer polaire epoxygroepen worden geïntroduceerd, om de compatibiliteit tussen witte carbonzwartdeeltjes en de matrix te verbeteren en een betere interface te bereiken modificatie effect. De methode kan worden gebruikt met het koppelingsmiddel om de matrix te versterken, maar het versterkingseffect is laag wanneer het alleen wordt gebruikt.
5. Mengmodificatie van wit carbonzwart
De mengmodificatie is bedoeld om de algehele prestaties van rubberproducten te verbeteren door de voordelen van wit carbonzwart en andere materialen te combineren. Deze methode kan de voordelen van de twee modifiers combineren om de uitgebreide prestaties van de matrix te verbeteren, maar het modificatie-effect hangt nauw samen met de verhouding van modifiers.
Zo zijn roetzwart en wit roet beide goede versterkende middelen in de rubberindustrie, waarvan roet één van de meest gebruikte versterkende middelen is in de rubberindustrie. De speciale structuur van carbon black kan de trek- en scheursterkte van rubbermaterialen verbeteren en hun slijtvastheid, koudebestendigheid en andere eigenschappen verbeteren; Als versterkend middel kan wit roet de rolweerstand en natte stroefheid van rubberproducten aanzienlijk verbeteren, maar het gebruik ervan alleen is niet zo effectief als roet. Veel onderzoek toont aan dat de combinatie van carbonzwart en wit carbonzwart als versterkend middel hun voordelen kan combineren om de algehele prestaties van rubberproducten te verbeteren.