超細(xì)白炭黑的表面改性研究

熊 偉，何壽林，周玉新

(武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，綠色化工過程省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074)

無機(jī)超細(xì)粉體材料是否能夠獲得良好的分散性是制備聚合物基超細(xì)復(fù)合材料的關(guān)鍵。超細(xì)白炭黑粉體的粒徑很小，比表面積較大，且表面存在大量硅羥基(Si─OH)［1］。根據(jù)白炭黑的表面結(jié)構(gòu)可知，白炭黑表面的Si─OH可分為孤立羥基和結(jié)合羥基，其中，孤立羥基占?xì)庀喾ò滋亢诒砻婊鶊F(tuán)的12% ～15% ，結(jié)合羥基占28% ～35%［2］。表面硅羥基的存在，尤其是白炭黑表面孤立羥基的存在，其氫原子具有很強(qiáng)的正電性和極性，能夠形成分子間氫鍵，使白炭黑表面具有化學(xué)吸附性，遇到水分子時(shí)形成氫鍵吸附，這也導(dǎo)致了超細(xì)白炭黑顆粒難分散，極易團(tuán)聚，形成大的聚集體;同時(shí)這些表面硅羥基的存在也影響了白炭黑在涂料、橡膠等中的分散性、穩(wěn)定性、增稠性、補(bǔ)強(qiáng)性及觸變性。因此，對(duì)超細(xì)白炭黑粒子進(jìn)行表面改性處理，可以減弱二氧化硅表面的極性，降低二氧化硅表面的能態(tài)，是制備聚合物超細(xì)復(fù)合材料的關(guān)鍵，也可以提高其在聚合物中的分散性和相容性，使其有更廣泛的用途。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理及工藝流程

一般只要能與硅羥基反應(yīng)的化合物都可以作為表面改性劑。有文獻(xiàn)資料［3］表明，六甲基二硅胺烷(HMDS)是一種對(duì)白炭黑改性效果非常好的改性劑，且此改性劑反應(yīng)活性高。故本實(shí)驗(yàn)過程中采用HMDS對(duì)白炭黑表面進(jìn)行改性處理。利用HMDS中的─Si(CH3)基團(tuán)與白炭黑表面的Si─OH基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使HMDS中高活性的─Si(CH3)基團(tuán)鍵合到白炭黑表面上，從而實(shí)現(xiàn)白炭黑表面的有機(jī)化改性。……