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改善炭黑亲水性的方法有哪些?

2018-09-07 17:25:40
炭黑的亲水性,就是AG亚游官网首页通常所说的它的分散性,分散性的好坏直接影响了炭黑的质量,下面小编给大家介绍一个新的名词叫做接枝,可能会有人疑问什么叫接枝呢?其实接枝是现在新兴的一种改进炭黑亲水性,即提高炭黑分散性的一种新的改进方法,下面就给大家细说下这种新的炭黑亲水性的改进方法。
从炭黑的元素组成和表面官能团出发,增强炭黑亲水性改性有三种方法,氧化改性、接枝改性和包裹改性。氧化改性分为气相氧化、液相氧化、阳极氧化和等离子体氧化,接枝改性分为捕获接枝、引发性接枝和反应性接枝,包覆改性的方法有微乳聚合包覆和相分离法包覆。亲水改性后的炭黑对水的润湿性增强,在水中分散更稳定。
接枝改性:
接枝改性是橡胶改性方法中研究广的一种方法。接枝改性是在炭黑的表面接枝上聚合物链或低分子化合物,并将其牢固地结合在炭黑表面,阻止粒子间聚集以达到分散目的。
炭黑的接枝改性分为引发性接枝、捕获性接枝和反应性接枝。接枝后的炭黑除有炭黑的原有性质外,还具备了接枝高分子的一些特殊性质,如光敏性、交联能力、生物活性和亲水亲油性等。接枝改性从炭黑的表面官能团出发,通过化学和物理反应将聚合物或单体接枝到炭黑表面,从而改善炭黑或赋予炭黑新的性能。
近年来随着研究的深入,对接枝炭黑的高分子结构进行设计制备特殊结构的接枝炭黑、提高接枝率、赋予炭黑新的特性以便应用于新领域等方面也取得了一些新的进展。
炭黑表面的羟基、羰基、酚基等基团可以与很多低聚物反应,形成活性中心,进行负离子接枝聚合、正离子接枝聚合和自由基接枝聚合反应,得到结构和分子量较易控制的接枝聚合物,或是炭黑表面直接捕获得到分解的自由基,进行接枝等。研究表明,将碱金氢氧化物与炭黑表面的羧基反应得到的含相应碱金属羧酸盐的炭黑作为催化剂,可引发β-丙内酯(PL)负离子开环聚合,将聚酯接枝于炭黑表面。以碱金属羧基盐为活性中心的接枝聚合,具有很高的接枝率。正离子接枝聚合中炭黑表面羧基可以与一些聚合物引发链终止反应。炭黑表面引入高氯酸盐酰正离子引发的聚合接枝率不高,活性聚合物正离子与炭黑表面亲核基发生终止反应。反应特点是接枝物的分子量可控制,而且分布窄;接枝率随活性聚合物分子量提高而下降;且低比表面积的炉法炭黑接枝反应的接枝率大于高比表面积的槽法炭黑。
接枝后的炭黑与橡胶混合时,提高了橡胶与炭黑之间的作用,增大了结合橡胶的量,从而使炭黑能够很好地与橡胶结合。
1、炭黑与低分子的接枝 AO-80(一种有机抗氧化剂)在高温条件下分解生成小分子自由基,在超临界CO2流体的作用下,渗入炭黑聚集体内部,并且被捕捉,发生接枝反应。在超临界CO2流体中,用有机小分子(AO-80)对炭黑进行表面接枝,制备了有机小分子接枝的纳米炭黑粒子。
对AO-80分子接枝到炭黑表面后的粒度图分析得出结论:改性炭黑聚集体粒径更小,分布更窄,这是其他传统的接枝方法所不能实现的。
2、活化炭黑与高聚物的接枝 炭黑是由大量原生粒子聚集而成的,比表面积大并且含有大量极性基团。炭黑表面接枝的一般方法是在其表面引人线型聚合物,如果利用超支化聚合物具有大量端羟基的特点,用端羟基超支化聚合物改性炭黑,可使改性后的炭黑粒子间聚集作用减弱。以羟甲基化炭黑为中心核,利用
其活性羟基与人跳型单体进行缩聚反应,在炭黑的表面原位接枝超支化聚合物。
超支化聚合物接枝改性炭黑:先将炭黑进行羟甲基化处理,然后将AB3 型超支化聚(酰胺乙酯)接枝到炭黑表面。
在炭黑粒子表面接枝上高分子链是提高炭黑在高分子基体中的分散稳定性,并进一步改进复合材料性能的有效途径,也为炭黑工业及与之相关的高分子科学等提供了一个发展的机遇。由于炭黑粒子接枝改性的某些方法可严格控制接枝聚合物的分子量及其分布,因此可准确确定分子结构;选择适当条件,可得到高接枝率的改性炭黑,阻止炭黑粒子团聚,并提高其与高分子材料的相容性,因此它在当前高科技纳米复合材料研究中占有重要地位。
3、炭黑表面捕获自由基的接枝 聚苯乙烯磺酸钠(PSS)是一种具有良好界面活性作用的水溶性高分子。在超声环境下,单体苯乙烯磺酸钠发生自由基聚合,生成的聚合物长链自由基被炭黑表面捕获,制备聚合物接枝炭黑。
在超声引发自由基聚合制备聚苯乙烯磺酸钠接枝炭黑(GCB)的研究中测得的CB和GCB的透射电镜照片可以看出,原炭黑在溶剂挥发过程中有严重的团聚现象,形成微米级的团聚体,而接枝后炭黑的聚集程度明显减轻。    
涉及到的专业性的知识可能太强,有可能大家理解不了,其实大家只需知道现在有这种新的能够改善炭黑分散性的方法就可以了,具体的需不需要用到这种方法来分散炭黑,还要根据自身的情况而定。详情请登录:http://www.jiemen5.cn/
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