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炭黑表面酸性含氧官能团对橡胶补强性能的研究

2019-05-21 18:40:12
炭黑作为橡胶工业中大量使用的填充剂及补强剂,其补强机理一直受到研究者的广泛关注。而炭黑的表面性质直接影响着炭黑的化学性能,与此密切相关的是炭黑的补强作用、离子交换作用、吸附作用和催化作用等,炭黑的表面性质通常指氢含量、氧含量、挥发分、PH(或酸度)以及表面官能团的类型和含量等。炭黑的反应性能主要取决于其表面的化学表面基团,炭黑表面的含氧官能团对炭黑的性质影响最为显著,直接酸碱滴定法是测量炭黑表面酸性含氧官能团的简捷手段。
       炭黑科学的最新进步,是应用了化学的研究技术。炭黑表面上有自由基、内酯基、醌基、羧基、羟基等,这些基团主要在层面的边缘。在炭黑粒子表面上,最重要的基团是含氧基团,它影响这炭黑的理化性能,如湿润性、催化活性以及化学性能。这些含氧基团分为酸性氧化物、碱性氧化物和中性氧化物三类。
炭黑研究
      碳与氧在温度达400摄氏度时处理,或者在室温下碳与氧化溶液接触,则生成酸性氧化物。这些表面基团的热稳定性较差,在300~800摄氏度的惰性气体中或真空条件下热处理时便会分解,析出二氧化碳和水蒸气。酸性表面基团主要为羟基、羧基、内酯基、醌基,酸性主要来源于羧基。当炭黑在1000摄氏度的惰性气体或真空中热处理时,释放出所有表面复合物之后,再冷却至室温,并与氧气接触,此时生成碱性氧化物。其中,炭黑表面酸性含氧基团主要包括羧基、内酯基和酚羟基,可以直接采用酸碱滴定法进行测定。炭黑与碱液的反应时间以及碱液浓度对测得数据有很大的影响。
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