Lima metode dan karakteristik modifikasi permukaan utamakarbon hitam putih
Saat ini, produksi industri karbon hitam putih terutama dilakukan dengan metode presipitasi. Karbon hitam putih yang dihasilkan mengandung sejumlah besar gugus polar seperti gugus hidroksil pada permukaannya, yang menyebabkan masalah seperti penyerapan molekul air yang mudah, dispersi yang buruk, dan agregasi sekunder yang mudah, sehingga mempengaruhi efek aplikasi industri dari karbon hitam putih . Oleh karena itu, permukaan karbon hitam putih perlu dimodifikasi sebelum aplikasi industri untuk meningkatkan kinerja aplikasi industrinya.
Saat ini, bahan kimiamodifikasi permukaan karbon hitam putihterutama mencakup modifikasi pencangkokan permukaan, modifikasi agen kopling, modifikasi cairan ionik, modifikasi antarmuka makromolekul dan modifikasi pencampuran. Meskipun setiap proses modifikasi memiliki kelebihan dan karakteristiknya masing-masing, aplikasi industri saat ini terutama didasarkan pada modifikasi agen kopling.
1. Modifikasi pencangkokan permukaan silika
Prinsip metode modifikasi pencangkokan permukaan adalah mencangkokkan polimer makromolekul dengan sifat yang sama dengan polimer matriks (seperti karet) pada permukaan karbon hitam putih dengan metode pencangkokan kimia. Di satu sisi, dapat meningkatkan gaya antara partikel dan matriks dan mengubah polaritas permukaan partikel, di sisi lain, juga dapat meningkatkan dispersi karbon hitam putih itu sendiri.
Sangat cocok untuk mencangkokkan polimer dengan berat molekul kecil, dan kondisi untuk mencangkokkan polimer dengan berat molekul tinggi sangat keras.
2. Modifikasi agen kopling silika
Prinsip modifikasi zat penggandeng adalah menggunakan beberapa gugus fungsi pada zat penggandeng untuk bereaksi dengan gugus hidroksil pada permukaan karbon hitam putih, sehingga dapat mengubah struktur dan distribusi gugus pada permukaan karbon hitam putih untuk meningkatkan kompatibilitas. dengan matriks dan dispersinya. Modifikasi agen kopling adalah salah satu metode modifikasi yang paling banyak digunakan karena efek modifikasinya yang baik dan reaksi yang dapat dikontrol dengan baik.
Saat ini, agen penggandengan silan, agen penggandengan siloksan dan agen penggandengan silazana banyak digunakan. Dalam aplikasi praktis, proses utama modifikasi agen kopling dibagi menjadi empat langkah: reaksi campuran, pemisahan pendinginan, pencucian berulang, dan pengendapan.
3. Modifikasi karbon hitam putih dengan cairan ionik
Cairan ionik, juga dikenal sebagai cairan ionik suhu kamar, adalah garam cair yang terdiri dari kation organik dan anion organik atau anorganik yang cair di bawah 100 derajat. Cairan ionik digunakan untuk memodifikasi karbon hitam putih dengan mengganti pengubah fase organik tradisional dengan pengubah cairan ionik. Dibandingkan dengan pengubah fase organik tradisional, cairan ionik memiliki keunggulan berupa cairan pada suhu kamar, konduktivitas yang kuat, stabilitas tinggi dan kelarutan yang baik, serta tidak mudah menguap dan mudah menghasilkan polusi, yang lebih sesuai dengan persyaratan produksi hijau. , tetapi efek modifikasinya buruk.
Proses modifikasi cairan ionik relatif sederhana. Sejumlah etanol absolut ditambahkan ke dalam sistem campuran karbon hitam putih dan cairan ionik, dan kemudian dimasukkan ke dalam penangas air termostatik untuk reaksi. Setelah reaksi cukup, karbon hitam putih yang dimodifikasi dapat diperoleh dengan pengeringan.
4. Modifikasi antarmuka makromolekul silika
Pengubah yang digunakan untuk modifikasi antarmuka makromolekul adalah polimer makromolekul yang mengandung gugus polar. Selama reaksi modifikasi dengan partikel karbon hitam putih, rantai utama pengubah antarmuka makromolekul dapat mempertahankan struktur rantai utama dasar sambil memperkenalkan lebih banyak gugus epoksi polar, sehingga dapat meningkatkan kompatibilitas antara partikel karbon hitam putih dan matriks dan mencapai antarmuka yang lebih baik efek modifikasi. Metode ini dapat digunakan dengan zat penggandeng untuk memperkuat matriks, tetapi efek penguatannya rendah bila digunakan sendiri.
5. Memadukan modifikasi putih karbon hitam
Modifikasi pencampuran adalah untuk meningkatkan kinerja keseluruhan produk karet dengan menggabungkan keunggulan karbon hitam putih dan bahan lainnya. Metode ini dapat menggabungkan keuntungan dari dua pengubah untuk meningkatkan kinerja matriks yang komprehensif, tetapi efek modifikasi terkait erat dengan rasio pengubah.
Misalnya, karbon hitam dan karbon hitam putih keduanya merupakan bahan penguat yang baik dalam industri karet, di antaranya karbon hitam adalah salah satu bahan penguat yang paling umum digunakan dalam industri karet. Struktur khusus karbon hitam dapat meningkatkan kekuatan tarik dan sobek bahan karet dan meningkatkan ketahanan aus, tahan dingin, dan sifat lainnya; Sebagai bahan penguat, karbon hitam putih dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan gelinding dan ketahanan selip basah dari produk karet, tetapi penggunaannya sendiri tidak seefektif karbon hitam. Banyak penelitian menunjukkan bahwa kombinasi karbon hitam dan karbon hitam putih sebagai bahan penguat dapat menggabungkan keunggulannya untuk meningkatkan kinerja produk karet secara keseluruhan.