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炭黑的表面性质介绍

2020-03-15 21:31:12

炭黑的表面性质包括粒子表面粗糙度和表面化学性质两个方面。

(1)表面粗糙度

炭黑粒子的表面存在不同程度的粗糙现象。这是由于炭黑粒子在高温下生成时,其表面程度受到不同的氧化侵蚀,而形成0。1nm至几纳米直径的孔洞,于是产生了炭黑粒子的表面粗糙现象,如图4-10炭黑粒子的表面粗糙度可采用表面粗糙度系数K作为衡量的尺度对于表面有孔隙的炭黑,用氮吸附法测得的比表面积常大于电子显微镜法测得的比表面积。因此,K值越大,表面粗糙度越大炭黑粒子表面粗糙度的大小与制造方法有关。一般,槽法炭黑粒子表面粗糙度最大;炉法和热裂法炭黑粒子表面粗糙度较小,表面比

(2)炭黑的表面化学性质

①表面化学活性。在混炼过程中,炭黑能够与部分橡胶分子链产生化学结合,生成不能被溶剂抽出的炭黑凝胶(或称结合橡胶)。事实证明,炭黑粒子表面具有化学活性,炭黑的化学活性越大,结合橡胶的生成量也越多

秒速赛车怎样制定计划炭黑的化学活性主要来源于粒子表面微晶层面边绿上的活泼氢和层面边绿缺氢处的单电子,以及粒子表面上的含氧官能团等几个方面。从基本结构看,处于炭黑粒子表面上的微晶层面类似于一个多苯核的芳香族化合物,这类化合物由于多苯环的共轭效应,使其边绿上存在着较大的化学活性。而炭黑与上述化合物不同的是炭黑中所含的氢原子数量不足,层面边绿常欠缺氢原子而存在着许多不饱和的原子价(单电子),因此使炭黑比多苯核烃的化学性质更活泼。炭黑粒子表面上有上干个层面,可看作是一个很大的、稳定的自由基集合体但炭黑的化学活性又与微晶的结构有关。事实表明,微晶排列不整齐的,露出粒子表面的层面就越多,活性点就越多,化学活性就越大。炭黑在制造及长期储存过程中,由于氧化作用,粒子表面生成基、醌基、酚基和内酯等含氧官能团。在这些含氧官能团中,醌是强的自由基接受体,酚基和羧基具有活泼氢,从而提高了炭黑的化学活性。各种炭黑含氧官能团的含量见各方面的实验结果表明,炭黑粒子表面微晶层面边绿缺氢处的单电子是与橡胶结合的主要活性中心,而其他活性点则处于次要地位

②表面酸碱性。纯净的炭黑应该是碱性的,这是因为炭黑微晶层面类似于多苯核化合物的结构,由于共轭效应,使其成为一个电子给予体,易接受氢离子,而呈路易斯碱性。槽法炭黑因表面含有较多的酸性含氧官能团,其酸性抵消了炭黑本身的碱性而有余量,因此表面呈酸性;炉法及热裂法炭黑表面含氧官能团少,又因它们制造时冷却过程中,表面上沉积有来自冷却水中的无机盐类,因而使炭黑表面呈现碱性槽法炭黑因表面含有较多的酸性含氧官能团,其酸性抵消了炭黑本身的碱性而有余量,因此表面呈酸性;炉法及热裂法炭黑表面含氧官能团少,又因它们制造时冷却过程中,表面上沉积有来自冷却水中的无机盐类,因而使炭黑表面呈现碱性总之,炭黑的表面性质十分复杂,通常可用挥发分(%)、pH值DPG吸着率(%)等检测项目得到一定程度的反映。其中,挥发分%)可表征含氧官能团的多少;DPG吸着率(%)可表征炭黑对促进剂的吸附情况,从而间接地反映出炭黑表面粗糙度的大小。

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