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五种主要二氧化硅的表面改性方法及特点

* 来源: 网络资源 * 发表时间: 2021/09/16 10:48:00 * 浏览: 66
目前,白炭黑的工业化生产主要采用沉淀法。 白炭黑表面含有大量羟基等极性基团,导致水分子易吸附、分散性差、二次聚集等问题,从而影响白炭黑的工业应用效果。 因此,大多数白炭黑在工业应用前都需要进行表面改性,以提高其应用性能。

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目前,二氧化硅的化学表面改性主要包括表面接枝改性、偶联剂改性、离子液体改性、高分子界面改性和组合改性。 虽然每种改性工艺都有其自身的优势和特点,但在工业应用中主要是通过偶联剂进行改性。

二氧化硅的表面改性方法及特点
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1. 二氧化硅的表面接枝改性

表面接枝改性法的原理是通过化学接枝法将与基体聚合物(如橡胶)性能相同的高分子聚合物接枝在二氧化硅表面。 一方面可以增强颗粒与基体之间的作用力,改变颗粒表面的极性,另一方面也可以提高二氧化硅本身的分散性。

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适用于接枝分子量较小的聚合物。 当接枝聚合物的分子量高时,条件苛刻。

2、白炭黑偶联剂改性

偶联剂改性的原理是利用偶联剂上的一些官能团与二氧化硅表面的羟基发生反应,从而改变二氧化硅表面的基团结构和分布,提高与基体的相容性和 自己的分散。 偶联剂改性具有改性效果好、反应可控性高等优点。 是目前应用最广泛的改性方法之一。

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目前应用较多的是硅烷偶联剂、硅氧烷偶联剂和硅氮烷偶联剂。 在实际应用中,偶联剂改性的主要过程分为混合反应、冷却分离、反复洗涤和沉淀四个步骤。


3. 离子液体对二氧化硅的改性

离子液体又称常温离子液体,是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的熔融盐,在100℃以下呈液态。 离子液体改性是用离子液体改性剂代替传统的有机相改性剂对二氧化硅进行改性。 与传统的有机相改性剂相比,离子液体具有常温液态、导电性强、稳定性高、溶解性好、不挥发、不易产生污染等优点。 更符合绿色生产的要求,但改性效果较差。
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离子液体改性的工艺流程比较简单。 在二氧化硅和离子液体的混合体系中加入一定量的无水乙醇,然后放入恒温水浴中进行反应。 反应充分后,干燥即可得到改性二氧化硅。

4. 二氧化硅大分子界面的改性

用于高分子界面改性的改性剂是含有极性基团的高分子聚合物。 在与二氧化硅颗粒的改性反应中,高分子界面改性剂的分子主链在保持基本主链结构的同时引入更多的极性环氧基团,从而提高二氧化硅颗粒与基体的相容性,达到更好的界面改性效果。

这种方法可以用偶联剂对基体进行补强,但单独使用时补强效果较差。

5.白炭黑的改性

复合改性是通过将二氧化硅与其他材料结合,结合各自的优点,提高橡胶制品的综合性能。 这种方法可以结合两种改性剂的优点来增强基体的综合性能,但改性效果与改性剂的配比密切相关。

例如,炭黑和白炭黑都是橡胶工业中良好的补强剂。 其中,炭黑是橡胶工业中最常用的补强剂之一。 炭黑的特殊结构可以增强橡胶材料的拉伸和撕裂强度,提高其耐磨性和耐寒性; 白炭黑作为补强剂,可以显着提高橡胶制品的滚动阻力和抗湿滑性,但其单独作用不如炭黑。 大量研究表明,炭黑和白炭黑作为补强剂结合使用,可以结合各自的优势,提高橡胶制品的综合性能。

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