炭黑的表面氧化改性及分散性研究.pdf

1、炭黑是由烴類化合物（液態(tài)或氣態(tài)）經(jīng)不完全燃燒或熱裂解制成的黑色粉末狀物質(zhì)，由于其自身具有著色、耐候、補(bǔ)強(qiáng)、導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用作高分子材料的補(bǔ)強(qiáng)劑、醫(yī)藥載體、催化劑載體及用于油墨、涂料的制造等。然而，炭黑總是以聚集體的形態(tài)存在，表面潤濕性低，致使分散性能差，限制了炭黑在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，而表面改性的方法可改善炭黑的分散性能，其中在液相中進(jìn)行的表面氧化改性因其過程簡單、效果優(yōu)良而備受關(guān)注。本文即利用過硫酸銨的強(qiáng)氧化作用，在水中對(duì)炭黑進(jìn)行表面氧

2、化改性，提高炭黑的水分散性和穩(wěn)定性，方法簡單、環(huán)保。確定炭黑N-110的最佳反應(yīng)條件為過硫酸銨加入量7．0g，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間20h時(shí)，此時(shí)炭黑粒度由315．6nm降至146．8nm，而且水分散液的分散性及穩(wěn)定性最好，靜置一年后無表觀沉降。主要工作如下： 1．對(duì)兩種結(jié)構(gòu)不同的炭黑N-110和N-539進(jìn)行同樣的表面氧化改性，并對(duì)改性結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。采用XPS和炭黑水分散液pH值測定分析了炭黑表面基團(tuán)含量變化，通過膜過濾、激

3、光粒度分析、透射電子顯微鏡（TEM）觀察及炭黑水分散液離心分離等方法考察了改性炭黑的水分散性及分散穩(wěn)定性。結(jié)果顯示，粒徑較小的N-110由于具有較大的比表面積，改性后分散性和分散穩(wěn)定性都明顯優(yōu)于N-539。 2．將改性效果較明顯的炭黑N-110的改性條件改變，系統(tǒng)考察氧化劑加入量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、超聲時(shí)間等參數(shù)對(duì)改性效果的影響，發(fā)現(xiàn)延長反應(yīng)時(shí)間對(duì)改性后炭黑水分散液的分散性提高影響最為顯著，但綜合分析后確定最佳反應(yīng)條件為過硫酸

4、銨用量為7．0g，反應(yīng)溫度30℃，反應(yīng)時(shí)間20h。 3．將在最佳改性條件下得到的炭黑N-110溶于不同的有機(jī)溶劑，考察改性對(duì)炭黑在有機(jī)溶劑中分散性的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一方面證實(shí)了改性確實(shí)使炭黑表面接上含氧基團(tuán)，另一方面顯示改性并未使炭黑在有機(jī)溶劑中的分散性得到明顯提高。 4．對(duì)另外一種特性炭黑——導(dǎo)電炭黑進(jìn)行相同的表面氧化改性，通過變換改性時(shí)間、改性溫度、超聲時(shí)間、實(shí)驗(yàn)方法等條件系統(tǒng)考察改性對(duì)導(dǎo)電炭黑水分散性的影響，采用與普