پنج روش اصلی اصلاح سطح و ویژگی های کربن سیاه سفید

پنج روش اصلی اصلاح سطح و ویژگی هایکربن سیاه سفید

در حال حاضر تولید صنعتی کربن سیاه عمدتاً به روش بارشی است. کربن سیاه سفید تولید شده حاوی تعداد زیادی گروه قطبی مانند گروه های هیدروکسیل در سطح خود است که منجر به مشکلاتی مانند جذب آسان مولکول های آب، پراکندگی ضعیف و تجمع ثانویه آسان می شود و در نتیجه بر اثر کاربرد صنعتی کربن سیاه سفید تأثیر می گذارد. . بنابراین، سطح کربن سیاه سفید قبل از کاربرد صنعتی باید اصلاح شود تا عملکرد کاربرد صنعتی آن بهبود یابد.

در حال حاضر، مواد شیمیاییاصلاح سطح کربن سیاه سفیدعمدتاً شامل اصلاح پیوند سطحی، اصلاح عامل جفت کننده، اصلاح مایع یونی، اصلاح رابط ماکرومولکولی و اصلاح مخلوط می شود. اگرچه هر فرآیند اصلاح مزایا و ویژگی های خاص خود را دارد، اما کاربرد صنعتی فعلی عمدتاً مبتنی بر اصلاح عامل جفت است.

1. اصلاح پیوند سطحی سیلیس

اصل روش اصلاح پیوند سطحی پیوند زدن پلیمرهای ماکرومولکولی با خواص مشابه پلیمرهای زمینه (مانند لاستیک) بر روی سطح کربن سیاه سفید به روش پیوند شیمیایی است. از یک طرف، می تواند نیروی بین ذرات و ماتریس را افزایش دهد و قطبیت سطح ذرات را تغییر دهد، از طرف دیگر، می تواند پراکندگی خود کربن سیاه سفید را نیز بهبود بخشد.

برای پیوند پلیمرهایی با وزن مولکولی کوچک مناسب است و شرایط برای پیوند پلیمرهای با وزن مولکولی بالا سخت است.

2. اصلاح عامل جفت کننده سیلیس

اصل اصلاح عامل جفت کننده استفاده از برخی گروه های عاملی روی عامل جفت کننده برای واکنش با گروه های هیدروکسیل روی سطح کربن سیاه سفید است، به طوری که ساختار و توزیع گروه ها بر روی سطح کربن سیاه سفید برای بهبود سازگاری تغییر می کند. با ماتریس و پراکندگی آن. اصلاح عامل کوپلینگ به دلیل اثر اصلاحی خوب و قابلیت کنترل بالای واکنش یکی از پرکاربردترین روش‌های اصلاح است.

در حال حاضر، عامل جفت کننده سیلان، عامل جفت کننده سیلوکسان و عامل جفت کننده سیلازان به طور گسترده استفاده می شود. در کاربرد عملی، فرآیند اصلی اصلاح عامل کوپلینگ به چهار مرحله تقسیم می‌شود: واکنش مخلوط، جداسازی خنک‌کننده، شستشوی مکرر و رسوب.

3. اصلاح کربن سیاه سفید توسط مایع یونی

مایعات یونی که به عنوان مایعات یونی دمای اتاق نیز شناخته می شوند، نمک های مذابی هستند که از کاتیون های آلی و آنیون های آلی یا معدنی تشکیل شده اند که در دمای کمتر از 100 درجه مایع هستند. مایع یونی برای اصلاح کربن سیاه سفید با جایگزینی اصلاح‌کننده‌های فاز آلی سنتی با اصلاح‌کننده‌های مایع یونی استفاده می‌شود. در مقایسه با اصلاح‌کننده‌های فاز آلی سنتی، مایع یونی دارای مزایای مایع بودن در دمای اتاق، رسانایی قوی، پایداری بالا و حلالیت خوب است و فرار و تولید آلودگی آسان نیست که بیشتر با الزامات تولید سبز مطابقت دارد. ، اما اثر اصلاح ضعیف است.

فرآیند اصلاح مایع یونی نسبتا ساده است. مقدار معینی اتانول مطلق به سیستم مخلوط کربن سیاه سفید و مایع یونی اضافه می شود و سپس برای واکنش در یک حمام آب ترموستاتیک قرار می گیرد. پس از اینکه واکنش کافی بود، کربن سیاه اصلاح شده سفید را می توان با خشک کردن به دست آورد.

4. اصلاح رابط ماکرومولکول های سیلیس

اصلاح کننده مورد استفاده برای اصلاح رابط ماکرومولکولی یک پلیمر ماکرومولکولی حاوی گروه های قطبی است. در طی واکنش اصلاح با ذرات کربن سیاه سفید، زنجیره اصلی اصلاح کننده رابط ماکرومولکولی می تواند ساختار اصلی زنجیره اصلی را حفظ کند در حالی که گروه های اپوکسی قطبی بیشتری را معرفی می کند تا سازگاری بین ذرات کربن سیاه سفید و ماتریس را بهبود بخشد و به رابط بهتری دست یابد. اثر اصلاح این روش را می توان با عامل جفت کننده برای تقویت ماتریس استفاده کرد، اما اثر تقویتی زمانی که به تنهایی استفاده می شود کم است.

5. ترکیب اصلاح کربن سیاه سفید

اصلاح ترکیب برای بهبود عملکرد کلی محصولات لاستیکی با ترکیب مزایای کربن سیاه سفید و سایر مواد است. این روش می‌تواند مزایای دو اصلاح‌کننده را برای بهبود عملکرد جامع ماتریس ترکیب کند، اما اثر اصلاح ارتباط نزدیکی با نسبت اصلاح‌کننده‌ها دارد.

به عنوان مثال، کربن سیاه و کربن سیاه هر دو عوامل تقویت کننده خوبی در صنعت لاستیک هستند، که در میان آنها کربن سیاه یکی از رایج ترین عوامل تقویت کننده در صنعت لاستیک است. ساختار ویژه کربن سیاه می تواند استحکام کششی و پارگی مواد لاستیکی را افزایش داده و مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر سرما و سایر خواص را بهبود بخشد. به عنوان یک عامل تقویت کننده، کربن سیاه سفید می تواند به طور قابل توجهی مقاومت غلتشی و مقاومت در برابر لغزش مرطوب محصولات لاستیکی را بهبود بخشد، اما استفاده از آن به تنهایی به اندازه کربن سیاه موثر نیست. تحقیقات زیادی نشان می دهد که ترکیب کربن سیاه و کربن سیاه به عنوان عامل تقویت کننده می تواند مزایای آنها را برای بهبود عملکرد کلی محصولات لاستیکی ترکیب کند.