Năm phương pháp sửa đổi bề mặt chính và đặc điểm củatrắng cacbon đen
Hiện nay, việc sản xuất công nghiệp muội than trắng chủ yếu bằng phương pháp kết tủa. Than đen trắng được sản xuất có chứa một số lượng lớn các nhóm phân cực như nhóm hydroxyl trên bề mặt của nó, dẫn đến các vấn đề như dễ dàng hấp thụ các phân tử nước, phân tán kém và dễ dàng kết tụ thứ cấp, do đó ảnh hưởng đến hiệu quả ứng dụng công nghiệp của muội than trắng . Do đó, bề mặt của muội than trắng cần được sửa đổi trước khi ứng dụng công nghiệp để cải thiện hiệu suất ứng dụng công nghiệp của nó.
Hiện nay, hóa chấtsửa đổi bề mặt của carbon đen trắngchủ yếu bao gồm sửa đổi ghép bề mặt, sửa đổi tác nhân ghép, sửa đổi chất lỏng ion, sửa đổi giao diện đại phân tử và sửa đổi pha trộn. Mặc dù mỗi quy trình sửa đổi đều có những ưu điểm và đặc điểm riêng, ứng dụng công nghiệp hiện tại chủ yếu dựa trên sửa đổi tác nhân ghép nối.
1. Sửa đổi ghép bề mặt của silica
Nguyên tắc của phương pháp sửa đổi ghép bề mặt là ghép các polyme cao phân tử có cùng tính chất với polyme ma trận (như cao su) trên bề mặt của muội than trắng bằng phương pháp ghép hóa học. Một mặt, nó có thể tăng cường lực giữa các hạt và ma trận và thay đổi tính phân cực của bề mặt hạt, mặt khác, nó cũng có thể cải thiện sự phân tán của muội than trắng.
Nó phù hợp để ghép các polyme có trọng lượng phân tử nhỏ, và các điều kiện để ghép các polyme có trọng lượng phân tử cao là khắc nghiệt.
2. Biến tính chất liên kết silica
Nguyên tắc sửa đổi chất liên kết là sử dụng một số nhóm chức năng trên chất liên kết để phản ứng với các nhóm hydroxyl trên bề mặt của muội than trắng, để thay đổi cấu trúc và sự phân bố của các nhóm trên bề mặt muội than trắng để cải thiện khả năng tương thích với ma trận và sự phân tán của nó. Sửa đổi tác nhân ghép nối là một trong những phương pháp sửa đổi được sử dụng rộng rãi nhất vì hiệu quả sửa đổi tốt và khả năng kiểm soát phản ứng cao.
Hiện nay, chất liên kết silane, chất liên kết siloxane và chất liên kết silazane được sử dụng rộng rãi. Trong ứng dụng thực tế, quá trình sửa đổi tác nhân liên kết chính được chia thành bốn bước: phản ứng hỗn hợp, tách làm mát, rửa lặp lại và kết tủa.
3. Biến tính cacbon đen trắng bằng chất lỏng ion
Chất lỏng ion, còn được gọi là chất lỏng ion ở nhiệt độ phòng, là muối nóng chảy bao gồm các cation hữu cơ và anion hữu cơ hoặc vô cơ ở dạng lỏng dưới 100 độ. Chất lỏng ion được sử dụng để biến tính muội than trắng bằng cách thay thế chất biến đổi pha hữu cơ truyền thống bằng chất biến tính chất lỏng ion. So với các chất điều chỉnh pha hữu cơ truyền thống, chất lỏng ion có ưu điểm là lỏng ở nhiệt độ phòng, độ dẫn điện mạnh, độ ổn định cao và độ hòa tan tốt, không bay hơi và dễ gây ô nhiễm, phù hợp hơn với yêu cầu của sản xuất xanh , nhưng hiệu ứng sửa đổi kém.
Quá trình sửa đổi chất lỏng ion tương đối đơn giản. Một lượng etanol tuyệt đối nhất định được thêm vào hệ thống hỗn hợp của chất lỏng ion và muội than trắng, sau đó nó được đưa vào bể nước ổn nhiệt để phản ứng. Sau khi phản ứng đủ, có thể thu được muội than trắng đã biến đổi bằng cách sấy khô.
4. Sửa đổi giao diện của các đại phân tử silica
Công cụ sửa đổi được sử dụng để sửa đổi giao diện đại phân tử là một polyme cao phân tử có chứa các nhóm phân cực. Trong phản ứng sửa đổi với các hạt đen carbon trắng, chuỗi chính của công cụ sửa đổi giao diện đại phân tử có thể duy trì cấu trúc chuỗi chính cơ bản trong khi giới thiệu nhiều nhóm epoxy phân cực hơn, để cải thiện khả năng tương thích giữa các hạt đen carbon trắng và ma trận và đạt được giao diện tốt hơn hiệu ứng sửa đổi. Phương pháp này có thể được sử dụng với tác nhân liên kết để gia cố ma trận, nhưng hiệu quả gia cố thấp khi sử dụng một mình.
5. Pha trộn sửa đổi của carbon đen trắng
Việc sửa đổi pha trộn là để cải thiện hiệu suất tổng thể của các sản phẩm cao su bằng cách kết hợp các ưu điểm của muội than trắng và các vật liệu khác. Phương pháp này có thể kết hợp các ưu điểm của hai công cụ sửa đổi để nâng cao hiệu suất toàn diện của ma trận, nhưng hiệu quả sửa đổi có liên quan chặt chẽ với tỷ lệ của các công cụ sửa đổi.
Ví dụ, muội than và muội than trắng đều là chất gia cố tốt trong ngành cao su, trong đó muội than là một trong những chất gia cường được sử dụng phổ biến nhất trong ngành cao su. Cấu trúc đặc biệt của muội than có thể tăng cường độ bền kéo và độ bền xé của vật liệu cao su, đồng thời cải thiện khả năng chống mài mòn, chống lạnh và các đặc tính khác của chúng; Là một chất gia cố, muội than trắng có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lăn và chống trượt ướt của các sản phẩm cao su, nhưng việc sử dụng riêng nó không hiệu quả bằng muội than. Rất nhiều nghiên cứu cho thấy rằng sự kết hợp giữa muội than và muội than trắng làm chất gia cố có thể kết hợp các ưu điểm của chúng để cải thiện hiệu suất tổng thể của các sản phẩm cao su.