炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展.pdf

炭黑改性及其在橡胶中的应用研究进展炭黑由碳氢化合物在高温下～亚夂椭厮鹾戏从π纬伞Ｆ洳阕蠢嗍角形顶角上形成六角形平面层层面边缘有自由基、氢和含氧基团等功能团其中表面含氧基褚榔浣岷匣蚪饫胫首幽芰Σ煌氏炙嵝浴⒓钚院椭行裕玺然⒎踊⑺狒内酯基等酸性含氧基团氧杂萘满基和吡喃酮基等碱性含氧基团羰基、醌基和环状过氧基由基对化学吸附影响很大；表面氢比较活泼容易发生取代反应等利用炭黑表面性质对其导电、耐候改善剂等场合尤其是多年来炭黑一直是橡胶工业晟重要的和最便宜的补强剂“黑表面包覆、表面吸附、表面接枝、氧化和卤化改性几方面出发总结近几年来炭黑改性技岑兰周彦豪陈福林愣üひ荡笱Р牧嫌肽茉囱г海广东广州微晶基本粒子结构中含％～％的碳及少量氢、氧、硫、灰分等成分各碳原子位于正六等中性含氧基团“Ｕ庑┕倌芡啪龆颂亢诘谋砻婊钚裕瞧浣谢Ц男缘姆从Φ悖缱进行改性研究已经成为炭黑应用中的热点课题。’“。炭黑具有良好的补强、着色、导电和耐候性能广泛应用于聚合物增强、吸附、着色、随着低能耗高安全绿色轮胎的广泛使用对补强炭黑提出更高的要求。众所周知高分子为低表面能物质而炭黑为高表面能物质它亲水性好与疏水性的有机物吸附性弱炭黑粒子问容易附聚在高分子基体中的分散性差削弱了炭黑的作用效果。因此应从降低炭黑聚集体间的相互作用增强炭黑一聚合物相互作用提高炭黑在聚合物基体中的分散性角度．对炭黑表面进行物理化学改性以得到满足使用要求的改性炭黑并赋予炭黑新的功能”一直以来科研工作人员进行了大量的炭黑表面物理和化学改性研究工作由此本文从炭术及应用的新进展。中国橡胶工业协会信息暨技术交流会论文集摘要：炭黑的表面官能团决定了炭黑的表面活性是炭黑进行物理化学改性的结构基础本文从炭黑表面包覆、表面吸附、表面接枝、氧化和卤化改性几方面出发综述了近几年来炭黑改性技术及其在橡胶中的应用研究进展。关键词：炭黑表面官能团改性橡胶·炭黑是补强效果最接近炭黑的浅色补强剂其填充胶料具有较高温度碌退鸷囊蜃和较低温度磑℃赂咚鸷囊蜃拥奶匦裕吹凸龆枇透咦プ帕π阅埽绻谙鸾褐型钠等分散剂使白炭黑包覆炭黑表面所得改性炭黑填充到轮胎、传送皮带和胶辊胶料中相互作用强结合橡胶多可显著降低轮胎的滚动阻力。提高牵引力而耐磨耗性能保持不炭黑添加于聚台物或有机溶剂时能够提高二者的亲和性改善炭黑的分散性。研究表明。⑻亢诎哺男苑各种不同性能的填料通过适当的并用技术对聚合物的性能可起到协同效应的效果。白时填充白炭黑和炭黑将可得到低油耗、高耐磨性、低生热性和抗湿滑性优异的绿色轮胎制品”Ｊ褂檬实钡呐剂<量芍票赴亢诤桶滋亢诘木奂澹⑹固盍虾拖鸾杭洳结合如将炭黑与水分散白炭黑混合制成浆状添加适量甲醇、甲基三乙氧基硅烷和硅酸能赋予硫化胶高耐磨性、高抓着性和低滚动阻力等优异的物理性能。美国卡博特公司因此开发了一种炭黑／白炭黑双相填料细碎的白炭黑分散在炭黑相中形成双相结构与纯炭黑或白炭黑相比填料加工性能优异容易混炼填料掺入时间较短；填料／聚合物变。⒎⒑诒砻嫖酱砀男炭黑在聚合物基体中的最佳分散状态是全部附聚体破碎成原生聚集体。奂逦搅接料缇酆衔每个原生聚集体的表面完全被连接料覆盖互相分离使原生聚集体间的相互吸引力削弱防止分散和存放过程中产生再附聚而得到稳定分散体。因此使用润湿剂或表面活性剂有助于炭黑表面失去活性防止重新附聚对于固态聚合物可用聚合物“润湿”解附聚的聚集体使其分散均匀不能再凝聚而稳定下来“”⋯。或者利用炭黑和聚合物基体的电荷极性不同使两者产生强烈吸附而获得优良的分散稳定性如在酸性炭黑中加入双叔氨基脂肪族胺化合物时其中一个叔氨基与炭黑羧基和酚羟基产生酸一碱作用而另外的叔氨基络合在炭黑粒子表面使脂族胺化合物被牢固地吸附在酸性炭黑表面所得改性十六烷基三甲基马来酸胺¨影响炭黑填充的硫化特性和物理机械性能当昧坎中国橡胶工业协会信息暨技术交流会论文集超过菔保欣谔亢谠贜械姆稚⒕龋沽蚧旱牧蚧俾侍岣撸烨慷取⑺毫亚慷取⒍ㄉ煊αΑ硬度和回弹性等物理机械性能得到不同程度的增加。·在充份芳烃油乳聚高苯乙烯含量的苯乙烯含量为％校∮眯×＞丁⒏呓峁炭黑加入操作助剂乙酸乙烯酯蜡含％～％乙酸乙烯酯的蜡与炭黑极性相近对炭黑牵引性更优越的抓着性能““。⑻亢诒砻娼又Ω男到高接枝率的产物；炭黑表面也可直接与带活性端基的聚合物分子结合得到分子量和结构容易控制的接枝聚合物蚴翘亢诓痘窨煞纸獬鲎杂苫木酆衔铮淅喂痰亟又τ谔亢诒溶剂中的分散性和与聚合物基体的相容性大大提高““。炭黑表面官能团与低分子化合物结合引发聚合反应温票副砻娼又Ρ０返母男蕴亢