目前,白炭黑的工業(yè)生產(chǎn)以沉淀法為主,所生產(chǎn)出的白炭黑表面含有大量羥基等極性基團,導致其極易吸附水分子、分散性較差、易發(fā)生二次聚集等問題,從而影響白炭黑的工業(yè)應用效果。因此,白炭黑在工業(yè)應用前大多需要進行表面改性處理,以提高其工業(yè)應用性能?,F(xiàn)階段,白炭黑化學表面改性主要有表面接枝改性、偶聯(lián)劑改性、離子液改性、大分子界面改性及并用改性等,各改性工藝雖然均具有各自的優(yōu)勢及特點,但目前在工業(yè)應用上主要是以偶聯(lián)劑改性為主。沉淀白炭黑是橡膠補強普遍使用的材料。太原醫(yī)藥氣相白炭黑
白炭黑消光劑由天然二氧化硅經(jīng)研磨處理制得石英砂(粉),雜質(zhì)含量較多,主要成分是二氧化硅,不能稱為白炭黑,也無消光性能,只能作為填料應用于涂料中,并無消光效果,而作為涂料用的白炭黑消光劑主要是合成二氧化硅,分氣相白炭黑和沉淀白炭黑2類,其微觀結(jié)構(gòu)是無定形或呈玻璃態(tài)。沉淀法合成白炭黑系以石英砂為主要原料,將其和氫氧化鈉或碳酸鈉在窯爐中高溫熔融反應再經(jīng)后處理制得。氣相法白炭黑是由四氯化硅蒸氣在氫氧焰中水解制得,與天然二氧化硅相比,白炭黑的二氧化硅純度高、惰性大、耐紫外光。無定形二氧化硅折光指數(shù)為1.46,與涂料工業(yè)中很多樹脂的折光指數(shù)相近,因而無定形白炭黑可以作為消光劑用于涂料中,具有良好的光學性能。濟南分散劑白炭黑親水性氣相白炭黑產(chǎn)品經(jīng)×射線分析具有無定形結(jié)構(gòu)。
白炭黑表面改性方法:1、白炭黑離子液改性。離子液體也稱室溫離子液體,是由有機陽離子與有機或無機陰離子構(gòu)成,在100℃以下呈液態(tài)的熔鹽。離子液改性是采用離子液體改性劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機相改性劑來改性白炭黑,離子液相較于傳統(tǒng)有機相改性劑具有室溫下呈液態(tài)、導電性強、穩(wěn)定性高和溶解性好等優(yōu)勢,且其不揮發(fā)、不易產(chǎn)生污染,更加符合綠色生產(chǎn)的要求,但改性效果較差。離子液改性工藝流程較為簡單,在白炭黑和離子液的混合體系中加入一定量的無水乙醇后再放入恒溫水浴箱中反應,待反應充分后干燥即可得到改性白炭黑。2、白炭黑大分子界面改性。大分子界面改性所用的改性劑是一種含有極性基團的大分子聚合物,在與白炭黑粒子的改性反應過程中,大分子界面改性劑的分子主鏈能夠在引入較多極性環(huán)氧基團的同時保持基本的主鏈結(jié)構(gòu),以此提高白炭黑粒子與基體之間的相容性,達到較好的界面改性效果。該方法能夠和偶聯(lián)劑相互協(xié)同補強基體,但單獨使用時補強的效果較低。
氣相白炭黑應用:玻璃鋼制品。玻璃鋼制品雖然有輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點,但其本身硬度較低、耐磨性較差。有關(guān)**通過超聲分散方法將氣相白炭黑添加到膠衣樹脂中,與未加氣相白炭黑的膠衣做性能對比實驗,發(fā)現(xiàn)其莫氏硬度由原來的2.2級(相當于石膏的硬度)提高到2.8~2.9級(3級是天然大理石硬度),耐磨性提高1~2倍,因納米顆粒與有機高分子產(chǎn)生接枝和鍵合作用,使材料韌性增加,故抗拉強度和抗沖擊強度提高1倍以上,耐熱性能也大幅提高。新方法主要以非金屬礦及其延伸物為硅源,采用沉淀法制備白炭黑。
涂料用白炭黑重要指標:白炭黑分散性和分散穩(wěn)定性。涂料用白炭黑聚集體大小一般在20到數(shù)百納米之間,在漆料中不容易分散,白炭黑在漆料中的分散下狀態(tài),對涂料的性能影響很大。還有,白炭黑在涂料特別是和其他顏料如鈦白粉等混合使用時,由于其相對密度、聚集體直徑、形狀和表面化學性的不同,白炭黑容易產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象,即影響涂料的分散穩(wěn)定性。選用好的色素白炭黑加工出來的涂料會具有以下特征:1、光學性質(zhì)如黑度、著色力、光澤、遮蓋力等好。2、流動性好。3、分散穩(wěn)定性好。4、涂膜物性如平滑性、光澤保持性、機械性能(硬度、伸長率、沖擊強度和附著性)、耐侯性均提高。氣相白炭黑以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補強性、增稠性和觸變性,在眾多學科及領(lǐng)域內(nèi)獨具特性,有著不可取代的作用。沈陽氣相法白炭黑廠
白炭黑能保持持久效力,因為它的超高表面積具有極高吸附力,易于懸浮,有良好的親和性及化學穩(wěn)定性。太原醫(yī)藥氣相白炭黑
氣相白炭黑在樹脂復合材料中的應用:1、提高耐磨性和改善材料表面的光潔度。氣相白炭黑顆粒比SiO2要小100-1000倍,將其添加到環(huán)氧樹脂中,有利于拉成絲。由于氣相白炭黑的高流動性和小尺寸效應,使材料表面更加致密細潔,摩擦系數(shù)變小,加之納米顆粒的強度,使材料的耐磨性增強。2、抗老化性能。環(huán)氧樹脂基復合材料使用過程中一個致命的弱點是抗老化性能差,其原因主要是太陽輻射的280-400nm波段的紫外線中、長波作用,它對樹脂基復合材料的破壞作用是十分嚴重的,高分子鏈的降解致使樹脂基復合材料迅速老化。而氣相白炭黑可以強烈地反射紫外線,加入到環(huán)氧樹脂中可減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用,從而達到延緩材料老化的目的。太原醫(yī)藥氣相白炭黑