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一文了解湖南白炭黑的制備和表面改性

時間: 2020-07-17 20:56:17來源: 攸縣旭達氟化工有限責任公司   閱讀次數:438

湖南白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱,主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅和細二氧化硅凝膠,也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣等。白炭黑是多孔性物質,其組成可用SiO2·nH2O表示,其中nH2O是以表面羥基的形式存在。能溶于苛性堿和氫氟酸,不溶于水、溶劑和酸(氫氟酸除外)。耐高溫、不燃、無味、無嗅、具有很好的電絕緣性。
白炭黑的粒徑很小,一次粒徑大約在0.01~1μm,其微粒的表面存在大量的羥基,經研究證實,白炭黑的表面羥基有三種類型:一是孤立的、沒受干擾的隔離羥基;二是連在一個Si原子上的雙生羥基;三是連生的、彼此形成氫鍵的相鄰羥基。羥基的存在使其具有很強的親水性[3]。同時微粒表面存在活性較大的—Si—OH鍵,易與其他離子鍵合從而起到補強作用。白炭黑表面還有一層均勻的硅氧烷和硅烷醇基團,這些基團具有強烈的吸水性。并且硅烷醇易反應的特性使其容易被改性[4]。
2.白炭黑的制備
白炭黑根據其制備方法又分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。其中沉淀法是朂主要的生產白炭黑的方法。氣相法是制備納米級白炭黑的主要方法[5]。制備白炭黑的傳統方法是利用硅酸鈉、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源,除硅酸鈉外,其他成本都較高。非金屬礦法采用非金屬礦作為硅源,有原料來源廣泛成本低廉等優點,是制備白炭黑的新方法。
白炭黑內部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基使其呈現親水性,在有機相中難以潤濕和分散,影響白炭黑的使用效果。白炭黑表面存在羥基,表面能較大,聚集體總傾向于凝聚,使產品的應用性能受到影響。工業應用中往往要求白炭黑具有疏水性,為了改善白炭黑在有機相中的濕潤和分散,提高白炭黑的補強性能,需要對白炭黑進行表面改性。白炭黑表面改性是利用的化學物質,消除或減少其表面活性硅醇基的量,以達到改變其表面性質的目的。白炭黑的表面改性主要分為無機物改性和有機物改性,其中主要的方法是有機物改性。無機物改性主要為二氧化鈦包覆二氧化硅。有機物改性又分為干法改性、濕法改性和壓熱法改性[9]。

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