Cinco principais métodos de modificação de superfície e características debranco carbono preto
Atualmente, a produção industrial de negro de fumo branco é principalmente pelo método de precipitação. O negro de fumo branco produzido contém um grande número de grupos polares, como grupos hidroxila em sua superfície, o que leva a problemas como fácil adsorção de moléculas de água, má dispersão e fácil agregação secundária, afetando assim o efeito da aplicação industrial do negro de fumo branco . Portanto, a superfície do negro de fumo branco precisa ser modificada antes da aplicação industrial para melhorar seu desempenho na aplicação industrial.
Atualmente, a químicamodificação de superfície de preto de carbono brancoinclui principalmente modificação de enxerto de superfície, modificação de agente de acoplamento, modificação de líquido iônico, modificação de interface macromolecular e modificação de mistura. Embora cada processo de modificação tenha suas próprias vantagens e características, a aplicação industrial atual é baseada principalmente na modificação do agente de acoplamento.
1. Modificação de enxerto de superfície de sílica
O princípio do método de modificação de enxerto de superfície é enxertar polímeros macromoleculares com as mesmas propriedades que os polímeros da matriz (como borracha) na superfície do negro de fumo branco pelo método de enxerto químico. Por um lado, pode aumentar a força entre as partículas e a matriz e alterar a polaridade da superfície da partícula; por outro lado, também pode melhorar a dispersão do próprio negro de fumo branco.
É adequado para enxertar polímeros com baixo peso molecular, e as condições para enxertar polímeros com alto peso molecular são severas.
2. Modificação do agente de acoplamento de sílica
O princípio da modificação do agente de acoplamento é usar alguns grupos funcionais no agente de acoplamento para reagir com grupos hidroxila na superfície do negro de fumo branco, de modo a alterar a estrutura e distribuição de grupos na superfície do negro de fumo branco para melhorar a compatibilidade com a matriz e sua dispersão. A modificação do agente de acoplamento é um dos métodos de modificação mais amplamente utilizados devido ao seu bom efeito de modificação e alta controlabilidade da reação.
Atualmente, o agente de acoplamento de silano, o agente de acoplamento de siloxano e o agente de acoplamento de silazano são amplamente utilizados. Na aplicação prática, o principal processo de modificação do agente de acoplamento é dividido em quatro etapas: reação mista, separação por resfriamento, lavagem repetida e precipitação.
3. Modificação do negro de fumo branco por líquido iônico
Líquidos iônicos, também conhecidos como líquidos iônicos à temperatura ambiente, são sais fundidos compostos de cátions orgânicos e ânions orgânicos ou inorgânicos que são líquidos abaixo de 100 graus. O líquido iônico é usado para modificar o negro de fumo branco, substituindo os modificadores de fase orgânica tradicionais por modificadores de líquido iônico. Comparado com os modificadores de fase orgânica tradicionais, o líquido iônico tem as vantagens de ser líquido à temperatura ambiente, forte condutividade, alta estabilidade e boa solubilidade, e não é volátil e fácil de produzir poluição, o que está mais de acordo com os requisitos da produção verde , mas o efeito de modificação é pobre.
O processo de modificação do líquido iônico é relativamente simples. Uma certa quantidade de etanol absoluto é adicionada ao sistema misto de negro de fumo branco e líquido iônico e, em seguida, é colocado em um banho de água termostático para reação. Após a reação ser suficiente, o negro de fumo branco modificado pode ser obtido por secagem.
4. Modificação da interface de macromoléculas de sílica
O modificador usado para modificação da interface macromolecular é um polímero macromolecular contendo grupos polares. Durante a reação de modificação com partículas de negro de fumo branco, a cadeia principal do modificador de interface macromolecular pode manter a estrutura básica da cadeia principal enquanto introduz grupos epóxi mais polares, de modo a melhorar a compatibilidade entre as partículas de negro de fumo branco e a matriz e alcançar uma melhor interface efeito de modificação. O método pode ser usado com o agente de acoplamento para reforçar a matriz, mas o efeito de reforço é baixo quando usado sozinho.
5. Modificação de mistura de negro de fumo branco
A modificação da mistura visa melhorar o desempenho geral dos produtos de borracha, combinando as vantagens do negro de fumo branco e de outros materiais. Este método pode combinar as vantagens dos dois modificadores para melhorar o desempenho abrangente da matriz, mas o efeito da modificação está intimamente relacionado à proporção de modificadores.
Por exemplo, o negro de fumo e o negro de fumo branco são bons agentes de reforço na indústria da borracha, entre os quais o negro de fumo é um dos agentes de reforço mais comumente usados na indústria da borracha. A estrutura especial do negro de fumo pode aumentar a resistência à tração e ao rasgo dos materiais de borracha e melhorar sua resistência ao desgaste, resistência ao frio e outras propriedades; Como um agente de reforço, o negro de fumo branco pode melhorar significativamente a resistência ao rolamento e a resistência à derrapagem de produtos de borracha, mas seu uso sozinho não é tão eficaz quanto o negro de fumo. Muitas pesquisas mostram que a combinação de negro de fumo e negro de fumo branco como agente de reforço pode combinar suas vantagens para melhorar o desempenho geral dos produtos de borracha.