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。     

废轮胎热解炭黑的改性

对废轮胎热解炭黑进行了硫酸酸洗以及酸洗后加入硬脂酸两种改性处理方法,测定了热解炭黑、酸洗炭黑和硬脂酸改性酸洗炭黑的粒径、比表面积和表面性质。研究表明：热解炭黑是由许多微米级的颗粒构成的,灰分含量很高,酸洗可明显减少灰分,酸洗后炭黑比表面积略有增加;酸洗及硬脂酸改性可以增加热解炭黑挥发分的含量。热解炭黑的表面覆盖有碳质沉积物,极性较低,更加亲油,改性后有部分极性官能团暴露出来,含氧官能团数量增加。     

白炭黑/热解炭黑并用对胎侧胶料性能的影响

测试了热解炭黑的部分理化性质,研究了热解炭黑的主要组成,粒径分布以及白炭黑/热解炭黑不同并用比对胎侧胶性能的影响。结果表明,热解炭黑由大部分炭黑、少量无机填料和微量未裂解的橡胶分子链组成;其粒径属于微米级,且分布范围宽;应用在胎侧胶中时,随着白炭黑/热解炭黑并用比的减小,硫化胶的动态性能变化明显,首先是压缩生热减少,硫化胶的tanδ先减小后增大,Payne效应依次减小;随着白炭黑/热解炭黑并用比的减小,大形变下硫化胶的拉伸强度有所下降,但100%定伸应力、300%定伸应力和补强因子(300%定伸应力/100%定伸应力)没有明显下降并有上升趋势。当白炭黑/热解炭黑并用比为45/15时,胎侧胶混炼胶具有较好的加工性能,硫化胶具有优良的动态力学性能,较小的损耗因子,且物理机械性能变化不大。     

废旧轮胎热解炭黑的研究进展

介绍废旧轮胎热解炭黑的改性和应用研究进展。目前热解炭黑的改性方法主要有表面改性剂改性、酸洗和复合改性等,热解炭黑主要用作橡胶填料和沥青填料以及用于耐火材料和混凝土中。热解炭黑的应用仍未从根本上实现,寻找能够使热解炭黑表面活性提高并能让热解炭黑在基体中分散均匀的方法以及拓展热解炭黑的应用是今后的重点课题。     

废轮胎回转窑中试热解炭中碳元素化学形态

应用X射线光电子能谱（XPS）对废轮胎回转窑中试热解炭（PCB）中C元素的化学形态进行分析.荷电效应及背景校正后,分别应用“非对称性Gaussian-Lorentzian线性和函数”与“Gaussian函数”对非对称与对称峰进行拟合.结果发现,热解温度≥500 ℃时,热解充分,热解炭本体中C元素的化学形态类似商用炭黑（CCB）N660,而热解炭表面吸附沉积物中C元素的化学形态不同于本体,随热解温度升高,表面吸附物中类石墨质C有所增加;450℃时,热解不充分,热解炭本体中类石墨质C含量少,表面吸附物少;热解炭按粒径存在一定的分布,热解炭颗粒越小,石墨质C含量越低;热解炭表面吸附、沉积物厚度的近似数量级为0.2 mm,热解炭本体中C元素的化学形态并未受到表面吸附、沉积层太大的影响.     

超临界条件制备有机小分子接枝纳米炭黑及其对橡胶的补强作用

在超临界CO2流体中,用有机小分子(AO-80)对炭黑(CB)进行表面接枝,制备了有机小分子接枝的纳米炭黑粒子.红外分析表明:改性炭黑具有AO-80的分子结构特征,表明AO-80成功地接枝到炭黑表面,用TGA测得的接枝率为0.8%.粒径分析和透射电镜观察结果显示,与原始炭黑相比,改性炭黑的粒径明显减小,粒径分布变窄.将接枝炭黑(SCB)添加到苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)中,发现SCB对SBS具有明显的补强效果.SCB加入量为0.2%时,SBS/SCB的拉断伸长率由1039%(纯SBS)提高到1297%,提高了25%,而拉伸强度则由11.9MPa(纯SBS)提高到14.6MPa,提高了19%.     

降低副产炭黑灰分的研究

副产炭黑是石化行业中油头造气的副产物，这种炭黑与国外Ｋｅｔｊｅｎｌａｃｋ炭黑十分相似，具有高比表面积、高结构、高导电性的特点。研究发现，我国的副产炭黑灰分含量均较高而使其难于直接应用。这些灰分以金属氧化物或盐类的形式附着于炭黑表面，用酸洗的办法能够有铲地去除这些金属氧化物或盐类，降低其灰分含量，同时使炭黑表面性能得到改善。     

压力对炭黑附聚体结构的影响研究

为了研究炭黑附聚体含量对橡胶补强的影响,本文在165MPa下将炭黑进行不同次数的压缩.采用SPM扫描了原样及压缩4次后的炭黑形貌;利用激光粒度分布仪测定了它们的粒径.讨论不同压缩次数下炭黑吸油值、吸碘值、CTAB及氮吸附值的变化规律.结果表明,从形貌图上看,压缩前后粒子的分布更加均匀.压缩后的颗粒粒径明显减小.随着压缩次数的增加,炭黑的吸油值都减小,且结构越高,减小值越大.炭黑的其余三个参数都随着压缩次数的增多而增大;其中,CTAB值和吸碘值的增幅较小,而氮吸附值增幅较大.     

新一代炭黑——纳米结构炭黑的开发和应用

论及了纳米结构炭黑性能的表征方法，叙述了炭黑开发沿革和开发工作。纳米结构炭黑的性能可用反气相色谱法炭黑表面能分散分量来表征；纳米结构炭黑的改进向着限制炭黑聚集体尺寸分布中大尺寸的比例、进行干扰微品生成、增多微晶棱边、增加微晶缺陷的方向进展；不同粒径的炭黑可以通过沿反应炉轴线的不同位置注入原料油，使之在不同的温度场中反应获得。     

A comparison of surface morphology and chemistry of pyrolytic carbon blacks with commercial carbon blacks

The surface morphology and chemistry of CBp obtained by pyrolysis of waste tyres at 500 and 700 °C, respectively was studied compared with a commercial tyre carbon blacks by laser particle size analyzer, X-ray diffractogram (XRD) and electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA). The distribution of CBp aggregates was the mixed particle distribution of commercial carbon blacks added to tyres in fabrication. The concentration of inorganic compounds and carbonaceous deposits (the organic compounds deposited on the surface of the CBp) depends on the pyrolysis temperature. The chemical nature of the CBp from pyrolysis at 700 °C was found to be closer to the commercial tyre carbon blacks than the CBp from pyrolysis at 500 °C.     

废旧轮胎裂解炭黑的改性及其应用进展

废旧轮胎作为对环境有害的固体废弃物，其组成包括炭黑、白炭黑和胶粉等多种有价值的资源。在现有回收技术中，废轮胎热裂解技术可有效回收裂解油、炭黑和钢丝等，在国内获得了广泛应用。相对于已经普遍利用的热解油和钢丝来说，热解炭黑含有质量分数14-21%的灰分和胶质层，它的高价值利用是实现废旧轮胎循环回用的关键。很多研究者开展了热解炭黑不同的改性处理工艺研究，改性后的热解炭黑可被应用于多个领域。该文主要概括了热解改性炭黑在橡胶生产中的补强作用、改性活性炭吸附剂、电池材料、以及沥青和油墨填料等方面的应用，综述了上述应用领域内热解炭黑的处理和改性方法，并指出今后热解炭黑高价值回用的方向和改性方法。     

Acid-base method for the demineralization of pyrolytic carbon black

The carbon black material used as reinforcing filler in tires was recovered by vacuum pyrolysis at a temperature of 500°C and a total pressure of 20 kPa. The pyrolytic carbon black obtained (CBp) was contamined by various additives of the original tire. Contaminants were also produced by chemical reactions occurring in the pyrolysis reactor. The contamination is reflected by the high content of ash and gritty materials (coke) present in the CBp. A characterization of the recovered carbon black was performed and a possible reduction of the ash content by sulfuric acid and sodium hydroxide treatment was investigated. The variables which were studied included the ratio of reactant to carbon black, the reactant concentration, the treatment temperature and the reaction time. Properties of the commercial carbon black filler grade N539 were compared to those of the CBp recovered before and after the demineralization treatment.     

废轮胎热解再生炭黑表面活性

为克服废轮胎常压热解再生炭黑(PC)表面碳质沉积物过多、表面活性差和不适于橡胶补强应用等缺点,本文以反相气相色谱法为分析手段,分别通过硝酸酸洗和硬脂酸-硝酸酸洗等方法改性处理PC,以期改善PC结构和提高其表面性能,继而改善PC填充天然橡胶硫化胶的机械性能.系统地考察了未改性PC以及硝酸酸洗改性热解炭黑(WPC)、硬脂酸-硝酸酸洗改性热解炭黑(SWPC)表面能色散分量、极性分量、热力学函数变化以及炭黑表面不同活性点的能量分布情况,并考察了改性处理对热解炭黑填充天然橡胶硫化胶机械性能的影响.实验结果表明,硝酸酸洗改性在炭黑表面引入较多的羟基和羧基等官能团,导致其表面能过高,不利于天然橡胶补强.而在硝酸酸洗基础上,通过加入硬脂酸再改性后,可以减少炭黑颗粒之间的团聚,降低表面能,改善炭黑在硫化胶中的分散性.通过硫化胶机械性能测试实验发现,与PC和WPC相比,填充SWPC的天然橡胶具有较高的拉伸强度、扯断伸长率、300%定伸应力,能基本达到半补强炭黑的应用标准.     

Catalytic characteristics of various rubber-reinforcing carbon blacks in decomposition of methane for hydrogen production

Carbon black has recently been reported to act as an effective catalyst for methane decomposition and to exhibit stable catalytic behavior despite carbon deposition, and thus it can be used for CO₂-free production of hydrogen from natural gas. In this work, various carbon blacks with different primary particle size were investigated with respect to methane decomposition under atmospheric pressure from 1123 to 1223 K. Catalytic characteristics, such as activity, activation energy and reaction order, were investigated and compared. It was observed that with decreasing primary particle size (or increasing specific surface area), the specific activity increased and the activation energy decreased. The reaction orders for various pelletized, rubber-reinforcing carbon blacks were 0.6–0.7, about the same regardless of the primary particle size, while they were near 1 for fluffy carbon blacks. Fluffy carbon black showed higher activity and activation energy than the pelletized carbon black of the same primary particle size. Changes of the surface morphology during carbon deposition were observed by TEM. Variations of the number of active sites were discussed in regard of the primary particle size, carbon deposition and binder. The presence of different types of active sites was also suggested.     

沉淀法纳米白炭黑的制备

以水玻璃 (Na2 O·mSiO2 )、盐酸、胶体保护剂为原料 ,制得沉淀法纳米白炭黑。研究了盐酸滴加速度、胶体保护剂种类、盐酸的浓度对纳米白炭黑粒径的影响。结果表明 ,盐酸的滴加速度直接影响白炭黑的平均粒径 ,滴加速度越快 ,白炭黑的粒径越大 ;胶体保护剂的加入可使白炭黑在常压下干燥 ,解决了纳米级白炭黑制作过程中的微粉团聚问题 ;控制盐酸的浓度及其与Na2 O·mSiO2 的反应速度是本实验的关键     

低成本碳黑在WC生产中的应用

采用高纯碳黑和低成本碳黑生产YG11C类WC产品。对产品的关键参数Fsss粒度、Ct(总碳)及硫含量进行对比分析得到通过两种原料制得的产品质量没有明显改变;通过合金产品批量化验证,合金产品品质未有明显改变。     

支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物超细包覆碳黑的制备

采用相分离技术在炭黑表面包覆支化型苯乙烯-马来酸酐共聚物(BPSMA)制备超细包覆炭黑,探讨了相分离剂滴加速度、BPSMA用量、pH、炭黑质量分数以及分散时间对超细包覆炭黑粒径的影响。FTIR、TEM和对水接触角测试结果证实,炭黑表面包覆了BPSMA,超细包覆炭黑较佳的制备工艺为:相分离剂滴加速度3 mL/min,BPSMA用量为炭黑质量的20%,pH=10,炭黑质量分数为8%,超声波处理时间10 min。与线型苯乙烯-马来酸酐共聚物包覆炭黑分散体相比,相同条件下,BPSMA超细包覆炭黑分散体的粒径较小,稳定性较高,其印花织物的K/S值和摩擦牢度较高。