白炭黑的表面改性及其性能研究.pdf

1、中煤平朔公司和我校合作研究的“粉煤灰先脫硅后提鋁”的方法已經(jīng)工業(yè)化,氧化鋁的應(yīng)用市場之廣闊毋庸置疑,該方案中把Na2SiO3用于生產(chǎn)橡膠白炭黑,然而Na2SiO3單一用于橡膠白炭黑方面,其應(yīng)用市場有限,一旦“粉煤灰先脫硅后提鋁”的方法推廣,白炭黑必將過剩,很快達到飽和。白炭黑市場價格下降,將會影響粉煤灰提硅全過程的經(jīng)濟性。本論文的研究基于上述企業(yè)和社會需求,利用白炭黑特殊的表面結(jié)構(gòu),對其實施表面改性而不改變白炭黑基本性質(zhì)(多孔性、內(nèi)表面

2、積大、分散性好)。拓展白炭黑應(yīng)用市場,達到提高粉煤灰提硅全過程的經(jīng)濟效益,使硅產(chǎn)品多元化。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以Na2SiO3和CuSO4為原料制備出載銅抗菌白炭黑,通過單因素試驗和正交試驗探索了溫度、時間、轉(zhuǎn)速和初始Cu2+濃度等因素對Cu2+實際吸收率影響,得出了最適宜的反應(yīng)方案:初始銅離子的濃度0.05mol/L、反應(yīng)時間4h、反應(yīng)溫度90℃、轉(zhuǎn)速為300r/min,該方案所得銅離子吸收率47.18％,并利用紅

3、外圖譜和掃描電鏡對載銅抗菌白炭黑化學(xué)結(jié)構(gòu)和外貌進行表征。同時,以大腸桿菌為例檢測了載銅白炭黑的抗菌性能。
　　(2)以Na2SiO3為原料,硅烷偶聯(lián)劑KH-570為改性劑制備疏水白炭黑,通過單因素實驗和正交試驗探索了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、改性劑KH-570用量和溶液pH值等因素對白炭黑改性效果的影響,最終確定最佳的實驗方案為:反應(yīng)時間35h、溫度60℃、改性劑用量3mL、溶液pH值為4,此時改性白炭黑活化指數(shù)94.1%,其對DBP的

4、吸收量2.73mL;分別用紅外圖譜、X-射線衍射、粒徑分析、熱重分析等方法對改性白炭黑的結(jié)構(gòu)進行表征,二者均證明白炭黑表面的活性羥基與硅烷偶聯(lián)劑KH-570鍵合,得改性白炭黑。
　　(3)以疏水白炭黑為含硅原料,乙二醇作為有機親核試劑,氫氧化鈉為堿性介質(zhì),在常壓、200℃、氮氣保護下進行蒸餾反應(yīng)5h、氫氧化鈉用量4.00g、乙二醇相對餾出量為80%,合成五配位體有機硅化合物;并用紅外和XRD圖譜分析對合成五配位體有機硅化合物的化學(xué)