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炭黑表面酸性含氧官能團對橡膠補強性能的研究

2019-05-21 18:40:12
炭黑作為橡膠工業中大量使用的填充劑及補強劑,其補強機理一直受到研究者的廣泛關注。而炭黑的表面性質直接影響著炭黑的化學性能,與此密切相關的是炭黑的補強作用、離子交換作用、吸附作用和催化作用等,炭黑的表面性質通常指氫含量、氧含量、揮發分、PH(或酸度)以及表面官能團的類型和含量等。炭黑的反應性能主要取決于其表面的化學表面基團,炭黑表面的含氧官能團對炭黑的性質影響最為顯著,直接酸堿滴定法是測量炭黑表面酸性含氧官能團的簡捷手段。
       炭黑科學的最新進步,是應用了化學的研究技術。炭黑表面上有自由基、內酯基、醌基、羧基、羥基等,這些基團主要在層面的邊緣。在炭黑粒子表面上,最重要的基團是含氧基團,它影響這炭黑的理化性能,如濕潤性、催化活性以及化學性能。這些含氧基團分為酸性氧化物、堿性氧化物和中性氧化物三類。
炭黑研究
      碳與氧在溫度達400攝氏度時處理,或者在室溫下碳與氧化溶液接觸,則生成酸性氧化物。這些表面基團的熱穩定性較差,在300~800攝氏度的惰性氣體中或真空條件下熱處理時便會分解,析出二氧化碳和水蒸氣。酸性表面基團主要為羥基、羧基、內酯基、醌基,酸性主要來源于羧基。當炭黑在1000攝氏度的惰性氣體或真空中熱處理時,釋放出所有表面復合物之后,再冷卻至室溫,并與氧氣接觸,此時生成堿性氧化物。其中,炭黑表面酸性含氧基團主要包括羧基、內酯基和酚羥基,可以直接采用酸堿滴定法進行測定。炭黑與堿液的反應時間以及堿液濃度對測得數據有很大的影響。
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