(非常好)白炭黑概述及其生產工藝-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，而最緊密的聚集體里，每個粒子可同12 個相鄰粒子連結。粒子排列的配位數不同，形成的聚集體的疏松狀態(tài)、孔結構也有著明顯差異，后者又直接影響著產品的使用性能。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構，即晶格取向在大范圍內無序，而在小范圍內有序。因此，除了粒子的外層硅原子上吸附了羥基外，內部晶格缺陷也導致了游離的硅醇基團，不過這種游離基團既不能吸附，也不與外來試劑進行反應。僅此還不能充分體現出表面特性，還必須知道表面硅醇基團的分布（或濃度）及其類型。紅外光譜及熱重分析的研究結果表明，白炭黑表面有可能存在三種類型的硅醇基團，即孤立型、鄰位型和連位型，見圖4—2。完全水合的，未經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，導致表面第一層的硅原子帶有兩個羥基。這種情況當在真空下加熱到約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品的研制曾達到了高潮，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處理。表面高溫處理，就是將沉淀白炭黑進行高溫熱處理，除去白炭黑表面吸附的一些分子，即水和其它低分子量的吸附質。這樣做的結果，可以改善部分硫化特性，但效果不顯著。表面化學處理，就是用某些化學試劑與白炭黑表面活性硅醇基進行反應，得以提高白炭黑同聚合物膠料的親合性及反應活性。能對白炭黑表面進行化學處理的試劑很多，進行化學處理的方法也各式各樣，有許多關于這方面的文獻和專利，以下簡介部分內容。具體采用的工藝方法有：(1)蒸汽法：將干燥的白炭黑與有機物的蒸汽直接接觸，發(fā)生需要的反應；(2)回流法：將白炭黑與反應液一起煮沸回流，發(fā)生希望的反應；(3)壓熱反應法：將白炭黑與反應液一起在高壓釜中進行熱壓處理，使其發(fā)生指定的反應。采用的具體的化學反應有：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的吸附能力較強。實驗與分析結果已經證實，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烈程度，則決定于表面硅醇基以氫鍵形式與水分子相連結的吸附能力。上述白炭黑表面硅醇基團的存在，一方面賦予了白炭黑具有較高的表面反應活性，如比酯、酚的羥基表現更大的酸性，可以導致許多有意義的物理吸附和化學反應現象；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強劑，不僅增加了在橡膠里盡快達到潤濕和分散的困難程度，而且不能與硫反應形成偶聯鍵。這兩個方面是影響白炭黑補強性能的主要原因，自然也就是對沉淀法白炭黑表面進行改性的等等。 盡管方法許許多多，但只有少數幾種有一定的工業(yè)價值。反復實踐的經驗認為：對沉淀白炭黑表面進行高溫處理，或用醇類、有機硅烷等進行處理，可以在不同程度上改善原來的高極性和親水性，如用于橡膠補強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生的對硫化速度的阻滯作用。但是，與橡膠分子的結合效率仍然很低，補強作用則改觀甚微。在眾多的硅烷偶聯劑中，發(fā)現硅烷偶聯劑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作用，從而使白炭黑的補強效果接近甚至優(yōu)于炭黑。這一新的發(fā)現，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)上的應用進入了一個新的發(fā)展階段。今后的任務是如何降低Si—69 高昂的成本，或開發(fā)具有類似功能的價廉的新偶聯劑。
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