خمس طرق رئيسية لتعديل السطح وخصائصأسود الكربون الأبيض
في الوقت الحاضر ، يتم الإنتاج الصناعي لأسود الكربون الأبيض بشكل أساسي عن طريق طريقة الترسيب. يحتوي أسود الكربون الأبيض المنتج على عدد كبير من المجموعات القطبية مثل مجموعات الهيدروكسيل على سطحه ، مما يؤدي إلى مشاكل مثل سهولة امتصاص جزيئات الماء ، والتشتت الضعيف ، والتجميع الثانوي السهل ، مما يؤثر على تأثير التطبيق الصناعي لأسود الكربون الأبيض . لذلك ، يجب تعديل سطح أسود الكربون الأبيض قبل التطبيق الصناعي لتحسين أداء التطبيقات الصناعية.
في الوقت الحاضر ، المادة الكيميائيةتعديل سطح أسود الكربون الأبيضيشمل بشكل أساسي تعديل التطعيم السطحي وتعديل عامل الاقتران وتعديل السائل الأيوني وتعديل الواجهة الجزيئية وتعديل المزج. على الرغم من أن كل عملية تعديل لها مزاياها وخصائصها ، فإن التطبيق الصناعي الحالي يعتمد أساسًا على تعديل عامل الاقتران.
1. تعديل تطعيم سطح السيليكا
مبدأ طريقة تعديل التطعيم السطحي هو تطعيم البوليمرات الجزيئية التي لها نفس خصائص بوليمرات المصفوفة (مثل المطاط) على سطح أسود الكربون الأبيض بطريقة التطعيم الكيميائي. من ناحية ، يمكن أن يعزز القوة بين الجسيمات والمصفوفة وتغيير قطبية سطح الجسيمات ، من ناحية أخرى ، يمكنه أيضًا تحسين تشتت أسود الكربون الأبيض نفسه.
إنها مناسبة لتطعيم البوليمرات ذات الوزن الجزيئي الصغير ، وتكون ظروف تطعيم البوليمرات ذات الوزن الجزيئي العالي قاسية.
2. تعديل عامل اقتران السيليكا
مبدأ تعديل عامل الاقتران هو استخدام بعض المجموعات الوظيفية على عامل الاقتران للتفاعل مع مجموعات الهيدروكسيل على سطح أسود الكربون الأبيض ، وذلك لتغيير هيكل وتوزيع المجموعات على سطح أسود الكربون الأبيض لتحسين التوافق مع المصفوفة وتشتتها. يعد تعديل عامل الاقتران أحد أكثر طرق التعديل استخدامًا بسبب تأثير التعديل الجيد والقدرة العالية على التحكم في التفاعل.
في الوقت الحاضر ، يتم استخدام عامل اقتران silane وعامل اقتران siloxane وعامل اقتران silazane على نطاق واسع. في التطبيق العملي ، تنقسم العملية الرئيسية لتعديل عامل الاقتران إلى أربع خطوات: التفاعل المختلط ، فصل التبريد ، الغسيل المتكرر والترسيب.
3. تعديل أسود الكربون الأبيض بواسطة سائل أيوني
السوائل الأيونية ، والمعروفة أيضًا باسم السوائل الأيونية في درجة حرارة الغرفة ، هي أملاح منصهرة تتكون من كاتيونات عضوية وأنيونات عضوية أو غير عضوية سائلة أقل من 100 درجة. يستخدم السائل الأيوني لتعديل أسود الكربون الأبيض عن طريق استبدال معدلات الطور العضوية التقليدية بمعدلات السائل الأيونية. مقارنة بمعدلات الطور العضوية التقليدية ، يتمتع السائل الأيوني بمزايا كونه سائلًا في درجة حرارة الغرفة ، وموصلية قوية ، وثباتًا عاليًا وقابلية جيدة للذوبان ، كما أنه غير متطاير وسهل إنتاج التلوث ، وهو أكثر انسجامًا مع متطلبات الإنتاج الأخضر ، لكن تأثير التعديل ضعيف.
عملية تعديل السائل الأيوني بسيطة نسبيًا. يتم إضافة كمية معينة من الإيثانول المطلق إلى النظام المختلط المكون من أسود الكربون الأبيض والسائل الأيوني ، ثم يتم وضعه في حمام مائي ثرموستاتي للتفاعل. بعد أن يكون التفاعل كافيًا ، يمكن الحصول على أسود الكربون الأبيض المعدل بالتجفيف.
4. تعديل واجهة جزيئات السيليكا
المعدل المستخدم لتعديل الواجهة الجزيئية هو بوليمر جزيئي ضخم يحتوي على مجموعات قطبية. أثناء تفاعل التعديل مع جزيئات الكربون الأسود البيضاء ، يمكن للسلسلة الرئيسية لمعدِّل الواجهة الجزيئية الحفاظ على بنية السلسلة الرئيسية الأساسية مع إدخال المزيد من مجموعات الإيبوكسي القطبية ، وذلك لتحسين التوافق بين جزيئات الكربون الأسود الأبيض والمصفوفة وتحقيق واجهة أفضل تأثير التعديل. يمكن استخدام الطريقة مع عامل الاقتران لتقوية المصفوفة ، لكن تأثير التعزيز يكون منخفضًا عند استخدامه بمفرده.
5. تعديل مزج الكربون الأسود الأبيض
يهدف تعديل المزج إلى تحسين الأداء العام لمنتجات المطاط من خلال الجمع بين مزايا أسود الكربون الأبيض ومواد أخرى. يمكن أن تجمع هذه الطريقة بين مزايا المعدلين لتحسين الأداء الشامل للمصفوفة ، لكن تأثير التعديل يرتبط ارتباطًا وثيقًا بنسبة المعدلات.
على سبيل المثال ، يعتبر كل من أسود الكربون وأسود الكربون الأبيض من عوامل التعزيز الجيدة في صناعة المطاط ، ومن بينها أسود الكربون هو أحد أكثر عوامل التعزيز شيوعًا في صناعة المطاط. يمكن للهيكل الخاص لأسود الكربون أن يعزز قوة الشد والتمزق للمواد المطاطية ويحسن مقاومة التآكل ومقاومة البرد وغيرها من الخصائص ؛ كعامل تقوية ، يمكن لأسود الكربون الأبيض أن يحسن بشكل كبير مقاومة التدحرج ومقاومة الانزلاق الرطب للمنتجات المطاطية ، لكن استخدامه وحده ليس بنفس فعالية أسود الكربون. تظهر الكثير من الأبحاث أن الجمع بين أسود الكربون وأسود الكربون الأبيض كعامل تقوية يمكن أن يجمع بين مزاياها لتحسين الأداء العام لمنتجات المطاط.