Lima kaedah pengubahsuaian permukaan utama dan ciri-ciriputih karbon hitam
Pada masa ini, pengeluaran perindustrian karbon hitam putih adalah terutamanya melalui kaedah pemendakan. Karbon hitam putih yang dihasilkan mengandungi sejumlah besar kumpulan kutub seperti kumpulan hidroksil pada permukaannya, yang membawa kepada masalah seperti penjerapan mudah molekul air, penyebaran yang lemah, dan pengagregatan sekunder yang mudah, sekali gus menjejaskan kesan aplikasi industri karbon hitam putih. . Oleh itu, permukaan karbon hitam putih perlu diubah suai sebelum aplikasi industri untuk meningkatkan prestasi aplikasi industrinya.
Pada masa ini, bahan kimiapengubahsuaian permukaan karbon putih hitamterutamanya termasuk pengubahsuaian cantuman permukaan, pengubahsuaian ejen gandingan, pengubahsuaian cecair ionik, pengubahsuaian antara muka makromolekul dan pengubahsuaian campuran. Walaupun setiap proses pengubahsuaian mempunyai kelebihan dan ciri tersendiri, aplikasi industri semasa terutamanya berdasarkan pengubahsuaian ejen gandingan.
1. Pengubahsuaian cantuman permukaan silika
Prinsip kaedah ubah suai cantuman permukaan ialah mencantum polimer makromolekul dengan sifat yang sama seperti polimer matriks (seperti getah) pada permukaan karbon hitam putih dengan kaedah cantuman kimia. Di satu pihak, ia boleh meningkatkan daya antara zarah dan matriks dan mengubah kekutuban permukaan zarah, sebaliknya, ia juga boleh meningkatkan penyebaran karbon hitam putih itu sendiri.
Ia sesuai untuk cantuman polimer dengan berat molekul kecil, dan syarat untuk cantuman polimer dengan berat molekul tinggi adalah keras.
2. Pengubahsuaian agen gandingan silika
Prinsip pengubahsuaian agen gandingan adalah menggunakan beberapa kumpulan berfungsi pada agen gandingan untuk bertindak balas dengan kumpulan hidroksil pada permukaan karbon hitam putih, supaya mengubah struktur dan taburan kumpulan pada permukaan karbon hitam putih untuk meningkatkan keserasian. dengan matriks dan penyebarannya. Pengubahsuaian agen gandingan adalah salah satu kaedah pengubahsuaian yang paling banyak digunakan kerana kesan pengubahsuaiannya yang baik dan kebolehkawalan tindak balas yang tinggi.
Pada masa ini, agen gandingan silane, agen gandingan siloksan dan agen gandingan silazan digunakan secara meluas. Dalam aplikasi praktikal, proses utama pengubahsuaian ejen gandingan dibahagikan kepada empat langkah: tindak balas campuran, pemisahan penyejukan, basuh berulang dan pemendakan.
3. Pengubahsuaian karbon hitam putih oleh cecair ionik
Cecair ionik, juga dikenali sebagai cecair ionik suhu bilik, adalah garam lebur yang terdiri daripada kation organik dan anion organik atau bukan organik yang cecair di bawah 100 darjah . Cecair ionik digunakan untuk mengubah suai karbon hitam putih dengan menggantikan pengubah fasa organik tradisional dengan pengubah cecair ionik. Berbanding dengan pengubah fasa organik tradisional, cecair ionik mempunyai kelebihan menjadi cecair pada suhu bilik, kekonduksian yang kuat, kestabilan yang tinggi dan keterlarutan yang baik, dan ia tidak menentu dan mudah untuk menghasilkan pencemaran, yang lebih selaras dengan keperluan pengeluaran hijau. , tetapi kesan pengubahsuaian adalah lemah.
Proses pengubahsuaian cecair ionik agak mudah. Sejumlah tertentu etanol mutlak ditambah ke dalam sistem campuran karbon putih hitam dan cecair ionik, dan kemudian ia dimasukkan ke dalam tab mandi air termostatik untuk tindak balas. Selepas tindak balas mencukupi, karbon hitam putih yang diubah suai boleh diperolehi dengan pengeringan.
4. Pengubahsuaian antara muka makromolekul silika
Pengubah suai yang digunakan untuk pengubahsuaian antara muka makromolekul ialah polimer makromolekul yang mengandungi kumpulan kutub. Semasa tindak balas pengubahsuaian dengan zarah hitam karbon putih, rantai utama pengubah antara muka makromolekul boleh mengekalkan struktur rantai utama asas sambil memperkenalkan lebih banyak kumpulan epoksi polar, untuk meningkatkan keserasian antara zarah hitam karbon putih dan matriks dan mencapai antara muka yang lebih baik kesan pengubahsuaian. Kaedah ini boleh digunakan dengan agen gandingan untuk mengukuhkan matriks, tetapi kesan tetulang adalah rendah apabila digunakan secara bersendirian.
5. Menggabungkan pengubahsuaian karbon putih hitam
Pengubahsuaian campuran adalah untuk meningkatkan prestasi keseluruhan produk getah dengan menggabungkan kelebihan karbon hitam putih dan bahan lain. Kaedah ini boleh menggabungkan kelebihan dua pengubah untuk meningkatkan prestasi komprehensif matriks, tetapi kesan pengubahsuaian berkait rapat dengan nisbah pengubah.
Sebagai contoh, karbon hitam dan putih karbon hitam kedua-duanya merupakan agen penguat yang baik dalam industri getah, antaranya karbon hitam adalah salah satu agen penguat yang paling biasa digunakan dalam industri getah. Struktur khas karbon hitam boleh meningkatkan kekuatan tegangan dan lusuh bahan getah dan meningkatkan rintangan haus, rintangan sejuk dan sifat lain; Sebagai agen penguat, karbon hitam putih boleh meningkatkan dengan ketara rintangan rolling dan rintangan gelincir basah produk getah, tetapi penggunaannya sahaja tidak berkesan seperti karbon hitam. Banyak kajian menunjukkan bahawa gabungan karbon hitam dan putih karbon hitam sebagai agen penguat boleh menggabungkan kelebihan mereka untuk meningkatkan prestasi keseluruhan produk getah.