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改善炭黑親水性的方法有哪些?

2018-09-07 17:25:40
炭黑的親水性,就是我們通常所說的它的分散性,分散性的好壞直接影響了炭黑的質量,下面小編給大家介紹一個新的名詞叫做接枝,可能會有人疑問什么叫接枝呢?其實接枝是現在新興的一種改進炭黑親水性,即提高炭黑分散性的一種新的改進方法,下面就給大家細說下這種新的炭黑親水性的改進方法。
從炭黑的元素組成和表面官能團出發,增強炭黑親水性改性有三種方法,氧化改性、接枝改性和包裹改性。氧化改性分為氣相氧化、液相氧化、陽極氧化和等離子體氧化,接枝改性分為捕獲接枝、引發性接枝和反應性接枝,包覆改性的方法有微乳聚合包覆和相分離法包覆。親水改性后的炭黑對水的潤濕性增強,在水中分散更穩定。
接枝改性:
接枝改性是橡膠改性方法中研究廣的一種方法。接枝改性是在炭黑的表面接枝上聚合物鏈或低分子化合物,并將其牢固地結合在炭黑表面,阻止粒子間聚集以達到分散目的。
炭黑的接枝改性分為引發性接枝、捕獲性接枝和反應性接枝。接枝后的炭黑除有炭黑的原有性質外,還具備了接枝高分子的一些特殊性質,如光敏性、交聯能力、生物活性和親水親油性等。接枝改性從炭黑的表面官能團出發,通過化學和物理反應將聚合物或單體接枝到炭黑表面,從而改善炭黑或賦予炭黑新的性能。
近年來隨著研究的深入,對接枝炭黑的高分子結構進行設計制備特殊結構的接枝炭黑、提高接枝率、賦予炭黑新的特性以便應用于新領域等方面也取得了一些新的進展。
炭黑表面的羥基、羰基、酚基等基團可以與很多低聚物反應,形成活性中心,進行負離子接枝聚合、正離子接枝聚合和自由基接枝聚合反應,得到結構和分子量較易控制的接枝聚合物,或是炭黑表面直接捕獲得到分解的自由基,進行接枝等。研究表明,將堿金氫氧化物與炭黑表面的羧基反應得到的含相應堿金屬羧酸鹽的炭黑作為催化劑,可引發β-丙內酯(PL)負離子開環聚合,將聚酯接枝于炭黑表面。以堿金屬羧基鹽為活性中心的接枝聚合,具有很高的接枝率。正離子接枝聚合中炭黑表面羧基可以與一些聚合物引發鏈終止反應。炭黑表面引入高氯酸鹽酰正離子引發的聚合接枝率不高,活性聚合物正離子與炭黑表面親核基發生終止反應。反應特點是接枝物的分子量可控制,而且分布窄;接枝率隨活性聚合物分子量提高而下降;且低比表面積的爐法炭黑接枝反應的接枝率大于高比表面積的槽法炭黑。
接枝后的炭黑與橡膠混合時,提高了橡膠與炭黑之間的作用,增大了結合橡膠的量,從而使炭黑能夠很好地與橡膠結合。
1、炭黑與低分子的接枝 AO-80(一種有機抗氧化劑)在高溫條件下分解生成小分子自由基,在超臨界CO2流體的作用下,滲入炭黑聚集體內部,并且被捕捉,發生接枝反應。在超臨界CO2流體中,用有機小分子(AO-80)對炭黑進行表面接枝,制備了有機小分子接枝的納米炭黑粒子。
對AO-80分子接枝到炭黑表面后的粒度圖分析得出結論:改性炭黑聚集體粒徑更小,分布更窄,這是其他傳統的接枝方法所不能實現的。
2、活化炭黑與高聚物的接枝 炭黑是由大量原生粒子聚集而成的,比表面積大并且含有大量極性基團。炭黑表面接枝的一般方法是在其表面引人線型聚合物,如果利用超支化聚合物具有大量端羥基的特點,用端羥基超支化聚合物改性炭黑,可使改性后的炭黑粒子間聚集作用減弱。以羥甲基化炭黑為中心核,利用
其活性羥基與人跳型單體進行縮聚反應,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:先將炭黑進行羥甲基化處理,然后將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鏈是提高炭黑在高分子基體中的分散穩定性,并進一步改進復合材料性能的有效途徑,也為炭黑工業及與之相關的高分子科學等提供了一個發展的機遇。由于炭黑粒子接枝改性的某些方法可嚴格控制接枝聚合物的分子量及其分布,因此可準確確定分子結構;選擇適當條件,可得到高接枝率的改性炭黑,阻止炭黑粒子團聚,并提高其與高分子材料的相容性,因此它在當前高科技納米復合材料研究中占有重要地位。
3、炭黑表面捕獲自由基的接枝 聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)是一種具有良好界面活性作用的水溶性高分子。在超聲環境下,單體苯乙烯磺酸鈉發生自由基聚合,生成的聚合物長鏈自由基被炭黑表面捕獲,制備聚合物接枝炭黑。
在超聲引發自由基聚合制備聚苯乙烯磺酸鈉接枝炭黑(GCB)的研究中測得的CB和GCB的透射電鏡照片可以看出,原炭黑在溶劑揮發過程中有嚴重的團聚現象,形成微米級的團聚體,而接枝后炭黑的聚集程度明顯減輕。    
涉及到的專業性的知識可能太強,有可能大家理解不了,其實大家只需知道現在有這種新的能夠改善炭黑分散性的方法就可以了,具體的需不需要用到這種方法來分散炭黑,還要根據自身的情況而定。詳情請登錄:http://klaudiainc.com/
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