Cinq principales méthodes de modification de surface et caractéristiques denoir de carbone blanc
À l'heure actuelle, la production industrielle de noir de carbone blanc se fait principalement par précipitation. Le noir de carbone blanc produit contient un grand nombre de groupes polaires tels que des groupes hydroxyle à sa surface, ce qui entraîne des problèmes tels qu'une adsorption facile des molécules d'eau, une mauvaise dispersion et une agrégation secondaire facile, affectant ainsi l'effet d'application industrielle du noir de carbone blanc. . Par conséquent, la surface du noir de carbone blanc doit être modifiée avant l'application industrielle pour améliorer ses performances d'application industrielle.
A l'heure actuelle, la chimiemodification de surface du noir de carbone blanccomprend principalement la modification de greffage de surface, la modification d'agent de couplage, la modification de liquide ionique, la modification d'interface macromoléculaire et la modification de mélange. Bien que chaque procédé de modification ait ses propres avantages et caractéristiques, l'application industrielle actuelle repose principalement sur la modification des agents de couplage.
1. Modification par greffage en surface de la silice
Le principe de la méthode de modification par greffage de surface est de greffer des polymères macromoléculaires ayant les mêmes propriétés que les polymères matriciels (tels que le caoutchouc) sur la surface du noir de carbone blanc par la méthode de greffage chimique. D'une part, il peut améliorer la force entre les particules et la matrice et modifier la polarité de la surface des particules, d'autre part, il peut également améliorer la dispersion du noir de carbone blanc lui-même.
Il convient au greffage de polymères de faible poids moléculaire et les conditions de greffage de polymères de haut poids moléculaire sont sévères.
2. Modification de l'agent de couplage de silice
Le principe de la modification de l'agent de couplage consiste à utiliser certains groupes fonctionnels sur l'agent de couplage pour réagir avec les groupes hydroxyle à la surface du noir de carbone blanc, de manière à modifier la structure et la distribution des groupes à la surface du noir de carbone blanc pour améliorer la compatibilité avec la matrice et sa dispersion. La modification de l'agent de couplage est l'une des méthodes de modification les plus largement utilisées en raison de son bon effet de modification et de la grande contrôlabilité de la réaction.
À l'heure actuelle, l'agent de couplage au silane, l'agent de couplage au siloxane et l'agent de couplage au silazane sont largement utilisés. Dans l'application pratique, le processus principal de modification de l'agent de couplage est divisé en quatre étapes : réaction mixte, séparation par refroidissement, lavage répété et précipitation.
3. Modification du noir de carbone blanc par un liquide ionique
Les liquides ioniques, également appelés liquides ioniques à température ambiante, sont des sels fondus composés de cations organiques et d'anions organiques ou inorganiques qui sont liquides en dessous de 100 degrés. Le liquide ionique est utilisé pour modifier le noir de carbone blanc en remplaçant les modificateurs de phase organique traditionnels par des modificateurs liquides ioniques. Comparé aux modificateurs de phase organique traditionnels, le liquide ionique présente les avantages d'être liquide à température ambiante, d'une forte conductivité, d'une stabilité élevée et d'une bonne solubilité, et il n'est pas volatil et facile à produire de la pollution, ce qui est plus conforme aux exigences de la production verte , mais l'effet de modification est médiocre.
Le processus de modification du liquide ionique est relativement simple. Une certaine quantité d'éthanol absolu est ajoutée au système mixte de noir de carbone blanc et de liquide ionique, puis elle est placée dans un bain-marie thermostaté pour réaction. Lorsque la réaction est suffisante, le noir de carbone blanc modifié peut être obtenu par séchage.
4. Modification de l'interface des macromolécules de silice
Le modificateur utilisé pour la modification de l'interface macromoléculaire est un polymère macromoléculaire contenant des groupes polaires. Au cours de la réaction de modification avec les particules de noir de carbone blanc, la chaîne principale du modificateur d'interface macromoléculaire peut maintenir la structure de base de la chaîne principale tout en introduisant des groupes époxy plus polaires, afin d'améliorer la compatibilité entre les particules de noir de carbone blanc et la matrice et d'obtenir une meilleure interface effet modificatif. Le procédé peut être utilisé avec l'agent de couplage pour renforcer la matrice, mais l'effet de renforcement est faible lorsqu'il est utilisé seul.
5. Modification du mélange du noir de carbone blanc
La modification du mélange vise à améliorer les performances globales des produits en caoutchouc en combinant les avantages du noir de carbone blanc et d'autres matériaux. Cette méthode peut combiner les avantages des deux modificateurs pour améliorer les performances globales de la matrice, mais l'effet de modification est étroitement lié au rapport des modificateurs.
Par exemple, le noir de carbone et le noir de carbone blanc sont tous deux de bons agents de renforcement dans l'industrie du caoutchouc, parmi lesquels le noir de carbone est l'un des agents de renforcement les plus couramment utilisés dans l'industrie du caoutchouc. La structure spéciale du noir de carbone peut améliorer la résistance à la traction et à la déchirure des matériaux en caoutchouc et améliorer leur résistance à l'usure, leur résistance au froid et d'autres propriétés. En tant qu'agent de renforcement, le noir de carbone blanc peut améliorer de manière significative la résistance au roulement et la résistance au dérapage sur sol mouillé des produits en caoutchouc, mais son utilisation seule n'est pas aussi efficace que le noir de carbone. De nombreuses recherches montrent que la combinaison de noir de carbone et de noir de carbone blanc comme agent de renforcement peut combiner leurs avantages pour améliorer les performances globales des produits en caoutchouc.