(非常好)白炭黑概述及其生產(chǎn)工藝-資料下載頁
2025-06-05 17:26本頁面
【正文】 每個粒子可同三個相鄰粒子連結(jié)，而最緊密的聚集體里，每個粒子可同12 個相鄰粒子連結(jié)。粒子排列的配位數(shù)不同，形成的聚集體的疏松狀態(tài)、孔結(jié)構(gòu)也有著明顯差異，后者又直接影響著產(chǎn)品的使用性能。沉淀法白炭黑在制備時，由于溶液呈堿性，則通過單硅酸的不斷縮聚和交聯(lián)作用而形成無定型SiO2“粒子”，其硅和氧以正四面體方式鍵合成有缺陷的三維結(jié)構(gòu)，即晶格取向在大范圍內(nèi)無序，而在小范圍內(nèi)有序。因此，除了粒子的外層硅原子上吸附了羥基外，內(nèi)部晶格缺陷也導(dǎo)致了游離的硅醇基團(tuán)，不過這種游離基團(tuán)既不能吸附，也不與外來試劑進(jìn)行反應(yīng)。僅此還不能充分體現(xiàn)出表面特性，還必須知道表面硅醇基團(tuán)的分布（或濃度）及其類型。紅外光譜及熱重分析的研究結(jié)果表明，白炭黑表面有可能存在三種類型的硅醇基團(tuán)，即孤立型、鄰位型和連位型，見圖4—2。完全水合的，未經(jīng)熱處理的白炭黑表面，主要是連位型硅醇基。這是由于白炭黑聚集體的第一層與第二層硅原子間的硅醇基不完全的縮合反應(yīng)，導(dǎo)致表面第一層的硅原子帶有兩個羥基。這種情況當(dāng)在真空下加熱到約200℃，連位型硅醇基就會不可逆地消失了。相反，完全失水的白炭黑表面，只有孤立型硅醇基。即使溫度高達(dá)400℃，孤立型硅醇基仍保持穩(wěn)定。主要目的。過去一段時間里，白炭黑的表面改性研究和表面改性產(chǎn)品的研制曾達(dá)到了高潮，綜合研究成果，可供采用的方法有表面高溫處理和表面化學(xué)處理。表面高溫處理，就是將沉淀白炭黑進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚グ滋亢诒砻嫖降囊恍┓肿?，即水和其它低分子量的吸附質(zhì)。這樣做的結(jié)果，可以改善部分硫化特性，但效果不顯著。表面化學(xué)處理，就是用某些化學(xué)試劑與白炭黑表面活性硅醇基進(jìn)行反應(yīng)，得以提高白炭黑同聚合物膠料的親合性及反應(yīng)活性。能對白炭黑表面進(jìn)行化學(xué)處理的試劑很多，進(jìn)行化學(xué)處理的方法也各式各樣，有許多關(guān)于這方面的文獻(xiàn)和專利，以下簡介部分內(nèi)容。具體采用的工藝方法有：(1)蒸汽法：將干燥的白炭黑與有機(jī)物的蒸汽直接接觸，發(fā)生需要的反應(yīng)；(2)回流法：將白炭黑與反應(yīng)液一起煮沸回流，發(fā)生希望的反應(yīng)；(3)壓熱反應(yīng)法：將白炭黑與反應(yīng)液一起在高壓釜中進(jìn)行熱壓處理，使其發(fā)生指定的反應(yīng)。采用的具體的化學(xué)反應(yīng)有：隨著水合度增加，孤立型硅醇基逐漸減少，而鄰位型硅醇基則逐步增加。鄰位型硅醇基對水和極性物質(zhì)的吸附能力較強(qiáng)。實驗與分析結(jié)果已經(jīng)證實，沉淀法白炭黑表面羥基濃度為8～9 OH/mμ2，氣相法白炭黑表面羥基濃度為2～4OH/mμ2，白炭黑的親水性的強(qiáng)烈程度，則決定于表面硅醇基以氫鍵形式與水分子相連結(jié)的吸附能力。上述白炭黑表面硅醇基團(tuán)的存在，一方面賦予了白炭黑具有較高的表面反應(yīng)活性，如比酯、酚的羥基表現(xiàn)更大的酸性，可以導(dǎo)致許多有意義的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象；另一方面造成白炭黑的表面極性較大，易被水浸潤，而與有機(jī)物、烴類聚合物的相容性不好，極大地降低了使用性能和使用范圍。沉淀白炭黑用于橡膠制品作為填充補(bǔ)強(qiáng)劑，不僅增加了在橡膠里盡快達(dá)到潤濕和分散的困難程度，而且不能與硫反應(yīng)形成偶聯(lián)鍵。這兩個方面是影響白炭黑補(bǔ)強(qiáng)性能的主要原因，自然也就是對沉淀法白炭黑表面進(jìn)行改性的等等。 盡管方法許許多多，但只有少數(shù)幾種有一定的工業(yè)價值。反復(fù)實踐的經(jīng)驗認(rèn)為：對沉淀白炭黑表面進(jìn)行高溫處理，或用醇類、有機(jī)硅烷等進(jìn)行處理，可以在不同程度上改善原來的高極性和親水性，如用于橡膠補(bǔ)強(qiáng)可以增加白炭黑與橡膠分子的親和性，避免了原來酸性表面產(chǎn)生的對硫化速度的阻滯作用。但是，與橡膠分子的結(jié)合效率仍然很低，補(bǔ)強(qiáng)作用則改觀甚微。在眾多的硅烷偶聯(lián)劑中，發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑Si—69 具有出眾的改性功能。它既可以改善沉淀白炭黑與橡膠的相容性與分散性，還可以明顯增加白炭黑與橡膠的偶聯(lián)作用，從而使白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果接近甚至優(yōu)于炭黑。這一新的發(fā)現(xiàn)，不僅是沉淀白炭黑改性工作的重大突破，也使沉淀白炭黑在橡膠工業(yè)上的應(yīng)用進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。今后的任務(wù)是如何降低Si—69 高昂的成本，或開發(fā)具有類似功能的價廉的新偶聯(lián)劑。
電大資料相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1