自分散纳米炭黑色浆的制备和研究

为了获得一种具有良好自分散性能的纳米炭黑色浆.利用硝酸对炭黑表面进行氧化改性处理,通过FT-IR,XPS,元素分析仪对原始炭黑及氧化炭黑的表面官能团结构、表面含氧量进行了表征;将氧化炭黑与去离子水按30%的固含量混合,并在小磨介磨设备中研磨45 min,得到自分散的纳米炭黑色浆,通过粒度分析仪,分光光度计对色浆中的颗粒尺寸分布、炭黑在体系中的分散稳定性进行了表征.研究结果表明,利用硝酸氧化改性可以大大增加炭黑表面的亲水性官能团,如C=O,O-C=O,O-H, 炭黑表面的含氧量比原始炭黑提高近6倍,色浆中的炭黑颗粒尺寸在200 nm以内,并且分布均匀、稳定.     

炭黑在沥青基短切碳纤维补强天然橡胶中的作用

研究炭黑及沥青基短切碳纤维表面臭氧改性对碳纤维填充天然橡胶(NR)硫化胶物理性能的影响。结果表明:臭氧改性后,碳纤维的涂覆层基本去除且表面粗糙度明显增加;碳纤维/NR复合材料拉伸断面中碳纤维表面光滑且与NR发生明显脱粘,复合材料物理性能较低;填充30份炭黑N330后,碳纤维/NR复合材料物理性能显著提高,炭黑/短纤维/NR复合材料和炭黑/臭氧改性碳纤维/NR复合材料的拉伸强度分别达到18.6和26.9 MPa,较碳纤维单独填充时分别提高了431%和627%;碳纤维与炭黑具有类似的微观结构,炭黑在碳纤维补强NR时起到桥梁作用,从而大大增强了两者间的界面强度。     

臭氧氧化炭黑表面改性的研究

在固定床反应器中对不同条件下臭氧氧化炭黑表面改性进行了实验研究.结果表明,普通炭黑经过臭氧氧化处理后其挥发份提高,pH值由8.25变为3-4.臭氧氧化炭黑表面改性的优化条件为:温度为常温;反应时间为60-90 min;臭氧产生量为2.45 g/h;气量为0.4 m3/h.     

改性纳米炭黑增强丁苯胶乳及其在轮胎修补液中的应用

将炭黑N 220与对苯乙烯磺酸钠(NaSS)在流变仪中共混制得了改性纳米炭黑,用其配成水悬浮液与丁苯胶乳(SBRL)混合制备了纳米炭黑增强SBRL,用场发射透射电子显微镜观察了改性炭黑在SBRL中的分散情况,并对改性炭黑增强SBRL进行了薄膜拉伸和实车试验.结果表明,炭黑经NaSS改性后被NaSS包覆,在水中能够均匀分散,其粒径为90 nm,而普通炭黑在水中的粒径为238 nm;改性炭黑在SBRL中分散均匀;随着改性炭黑用量的增加,增强胶乳薄膜的拉伸强度明显提高,扯断伸长率明显低于未增强胶乳薄膜,但仍是未改性炭黑增强胶乳薄膜的3倍;改性炭黑增强SBRL制备的修补液修补强度明显大于未增强SBRL制备的修补液.     

双氧水氧化制备高分散性炭黑

为了在水溶液中获取高分散性的炭黑,本实验通过双氧水对炭黑表面进行氧化改性,并利用沉降度检验炭黑在水溶液中的分散稳定性.分别利用傅立叶红外光谱仪、热分析仪、X射线光电子能谱、元素分析仪以及X射线粉末衍射仪表征双氧水改性炭黑的表面基团结构、氧含量、晶型结构.结果表明,炭黑表面经过双氧水氧化改性后,大量的羧基、羟基等酸性含氧基团被引入,在离心沉降(3500 r/s)60 min后,炭黑在水溶液中的稳定性系数仍然可达到50%以上,而原始炭黑却只有5%左右.     

改性热解炭黑的结构表征及其在丁苯橡胶中的应用

对比研究热解炭黑和改性热解炭黑的结构和性能及其在丁苯橡胶(SBR)中的应用。热解炭黑经浓硝酸和浓氢氟酸依次处理后得到改性热解炭黑,与热解炭黑相比,改性热解炭黑的DBP吸油值、挥发分含量增大,BET比表面积减小,二次结构粒径分布变宽、变大,表面羟基消失,羧基等极性基团增加不明显。与热解炭黑补强SBR相比,改性热解炭黑补强SBR混炼胶的门尼粘度增大,加工性能下降,焦烧时间延长,硫化速率减小;硫化胶的定伸应力增大20%~30%,拉伸强度增大10%,耐磨性能提高,压缩生热减小。     

改性热解炭黑的结构表征及其在丁苯橡胶中的应用研究

对比研究热解炭黑和改性热解炭黑的结构和性能及其在丁苯橡胶(SBR)中的应用。热解炭黑经浓硝酸和浓氢氟酸依次处理后得到改性热解炭黑,与热解炭黑相比,改性热解炭黑的DBP吸油值、挥发分含量增大,BET比表面积减小,二次结构粒径分布变宽、变大,表面羟基消失,羧基等极性基团增加不明显。与热解炭黑补强SBR相比,改性热解炭黑补强SBR混炼胶的门尼粘度增大,加工性能下降,焦烧时间延长,硫化速率减小;硫化胶的定伸应力增大20%~30%,拉伸强度增大10%,耐磨性能提高,压缩生热减小。     

微波辅助改性海泡石补强天然橡胶的研究

采用微波辅助酸活化工艺和硅烷偶联剂KH570（简称KH570）表面修饰得到改性海泡石,将其与炭黑N550并用补强天然橡胶（NR）,研究海泡石改性前后的结构变化及其与炭黑N550并用对NR复合材料性能的影响。结果表明：KH570与酸活化海泡石表面—OH反应并包覆其表面,改性海泡石的亲油接触角减小,改性海泡石与NR的相容性提高;随着改性海泡石用量的增大,改性海泡石/炭黑N550/NR复合材料的硫化时间延长,拉伸强度和拉断伸长率增大,压缩永久变形先减小后增大,耐老化性能提高,储能模量、损耗模量和损耗因子呈减小趋势;当改性海泡石/炭黑N550用量比为30/10时,改性海泡石/炭黑N550/NR复合材料的拉伸强度和拉断伸长率最大。     

过硫酸铵改性炭黑／天然胶乳复合材料的制备与性能研究

摘要：用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性炭黑悬浮液。采用乳液共混法,将制备的改性炭黑水溶液直接加入天然胶乳。结果表明：改性后炭黑表面亲水性含氧基团增多,粒径减小;与传统干法混炼炭黑,天然橡胶胶料相比,乳液共混改性炭黑／天然胶乳复合材料炭黑分散粒径小且分散均匀,复合材料拉伸强度和撕裂强度显著提高。     

臭氧微泡技术提高炭黑在水溶液中的分散稳定性

为了在水性体系下获得高分散性的炭黑,本实验通过臭氧微米气泡技术对炭黑表面进行氧化,并通过沉降实验检测了炭黑在水性体系下的分散稳定性,利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR),X光电子能谱仪(XPS),元素分析仪,热分析仪(DTA-TG)、扫描电子显微镜(SEM)分别对臭氧氧化改性后炭黑的表面基团结构,表面含氧量进行了表征.结果表明,经过臭氧氧化改性后的炭黑,大量的羧基、羟基等亲水性含氧基团被引入,即使高速(3500 r/min)离心沉降60 min后,炭黑在水溶液中的稳定性系数仍然可达到93.6%.     

改性炭黑对天然橡胶/顺丁橡胶并用胶性能的影响

采用3种方法对传统炭黑进行表面改性,考察了改性前后炭黑表面形貌及结构的变化,并采用改性炭黑填充天然橡胶（NR）/顺丁橡胶（BR）并用胶,考察了改性炭黑对并用胶力学性能、硫化特性及动态力学性能等的影响。结果表明,与未改性炭黑相比,细化粒径、调高pH值及木质素改性处理后,炭黑表面的粗糙程度增加;且细化改性炭黑具有更高的比表面积,调高pH值改性炭黑具有更多疏松的二次结构,木质素改性炭黑粒径略有增加。对于炭黑填充NR/BR,用细化粒径及调高pH值方法处理的炭黑进行填充,NR/BR硫化胶的力学性能、耐磨性能及抗湿滑性均得到明显改善,但硫化延迟效应明显;木质素改性后,炭黑填充胶的力学性能、耐磨性能均出现不同程度的降低。     

高结构炭黑表面自由能的研究

采用反相气相色谱法分别对高结构炭黑CD2117和CRX2125以及普通炭黑N330和N550的表面自由能进行研究。结果表明:随着炭黑比表面积的增大,其色散自由能也增大。炭黑比表面积与其色散自由能的线性相关因数为0.839 32,两者间的相关性较好。经过不同温度热处理的高结构炭黑,其表面含氧官能团脱落,色散自由能变大;而经过氧化处理的高结构炭黑,其表面含氧官能团增多,氧化处理后的色散自由能减小,说明含氧官能团并非吸附橡胶的活性中心。     

液相臭氧法改性炭黑及分散性能研究北大核心

为了提高炭黑在水溶液中的分散性,通过液相臭氧氧化法对炭黑表面进行氧化改性,并利用沉降实验表征炭黑在水溶液中的分散稳定性,同时也利用TEM、纳米粒度与电位分析仪表征改性前后炭黑的分散性及平均粒径。此外,还分别利用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、元素分析仪表征臭氧改性炭黑的表面基团结构及含量、元素组成。结果表明:炭黑经过臭氧改性后,引入了大量的羧基、羟基等酸性含氧官能团,并且在水溶液中的分散性明显提高。在3 500 r/s的离心机中离心60 min时,其透光率为26.1%,而此时原样炭黑分散液的透光率却为96.7%。     

液相臭氧法改性炭黑及分散性能研究

为了提高炭黑在水溶液中的分散性,通过液相臭氧氧化法对炭黑表面进行氧化改性,并利用沉降实验表征炭黑在水溶液中的分散稳定性,同时也利用TEM、纳米粒度与电位分析仪表征改性前后炭黑的分散性及平均粒径。此外,还分别利用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、元素分析仪表征臭氧改性炭黑的表面基团结构及含量、元素组成。结果表明:炭黑经过臭氧改性后,引入了大量的羧基、羟基等酸性含氧官能团,并且在水溶液中的分散性明显提高。在3 500 r/s的离心机中离心60 min时,其透光率为26.1%,而此时原样炭黑分散液的透光率却为96.7%。     

高结构炭黑表面自由能的研究

采用反相气相色谱法分别对高结构炭黑CD2117和CRX2125以及普通炭黑N330和N550的表面自由能进行研究。结果表明：随着炭黑比表面积的增大,其色散自由能也增大。炭黑比表面积与其色散自由能的线性相关因数为0.839 32,两者间的相关性较好。经过不同温度热处理的高结构炭黑,其表面含氧官能团脱落,色散自由能变大;而经过氧化处理的高结构炭黑,其表面含氧官能团增多,氧化处理后的色散自由能减小,说明含氧官能团并非吸附橡胶的活性中心。     

蓖麻油酸改性炭黑对NR性能的影响

采用蓖麻油酸对炭黑进行改性,并研究改性炭黑对NR性能的影响。结果表明,与普通炭黑相比,改性炭黑与橡胶之间的相互作用减弱,导致炭黑结合橡胶质量分数减小;改性炭黑与橡胶之间柔性接点的数量增大,硫化胶的拉伸强度增大;同时改性炭黑间的自聚作用减弱,其在NR中的分散程度提高。     

偶联剂改性氧化铈提高硅凝胶的耐热氧性能

针对硅凝胶在使用过程中发生的变硬变脆等老化问题,本文以乙烯基硅油为基胶,含氢硅油为交联剂,氧化铝为填料制备了相应的硅凝胶弹性体。通过热重分析和马弗炉等温失重确定了硅凝胶基胶的热氧老化方式和氧化铈的抗热氧老化性能,并用三种不同类型的偶联剂对氧化铈进行了表面改性,探究了偶联剂改性氧化铈对硅凝胶耐热氧老化性能的影响。结果表明,添加偶联剂改性氧化铈可以明显提高硅凝胶的耐热性能,250℃老化8天,添加1%（质量分数）纳米氧化铈硅凝胶的拉伸强度与老化前相比增加了7.8倍,与此同时,添加1%（质量分数）KH560、6121和7707型偶联剂改性氧化铈的硅凝胶拉伸强度分别增加了2.5倍、4倍和4.7倍。综上,在老化前期,添加KH560偶联剂改性氧化铈的硅凝胶力学性能变化最小,抗热氧老化性能最佳。     

炭黑亲水性改性的研究进展

从炭黑的元素组成和表面官能团出发,介绍了增强炭黑亲水性改性的3种方法:氧化改性、接枝改性和包覆改性。氧化改性分为气相氧化、液相氧化、阳极氧化和等离子体氧化,接枝改性分为捕获性接枝、引发性接枝和反应性接枝,包覆改性的方法有微乳液聚合包覆和相分离法包覆。亲水性改性后的炭黑对水的润湿性增强,在水中分散更稳定。     

流化床技术让普通炭黑高档化

中国科学院科研人员日前研发成功一种流化床反应器，可将普通超细炭黑进行臭氧氧化表面改性生产特种炭黑。     

不同类型偶联剂对热解炭黑的表面改性及应用研究

采用偶联剂Si69、钛酸酯类偶联剂、活化剂450和活化剂480对半钢子午线轮胎热解炭黑进行了干法表面改性,探究了改性热解炭黑在天然橡胶中的应用性能。结果表明,活化剂450对热解炭黑具有一定的改性效果,其硫化胶拉伸强度提高了5%左右,耐磨性提高了20%左右;其他活化剂对热解炭黑的改性效果不大,酞酸酯类偶联剂改性热解炭黑会降低硫化胶力学性能。