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纳米炭黑粒子的表征及其在聚合物中的应用 李仙会, 许海燕, 陈静, 吴驰飞∗ 华东理工大学高分子合金研究室，上海 200237 关键词：有机小分子 接枝炭黑 表征 纳米复合材料 炭黑因其具有耐热、耐腐蚀、以及高的导电性、低的热膨胀系数等的特点， 可用于高分子的增强、功能赋予、改善加工性和增量效应等，因而被广泛应用于 橡胶等诸多行业［1］。但因炭黑的原生粒子小，表面积大，表面能高，极易凝集，在 高分子基体或有机溶剂中的均匀分散比较困难，限制了其应用。为了提高炭黑在 高分子基体及溶剂中的分散稳定性，可以使用表面活性剂[2] [3] 或偶联剂 对炭黑进行 [1,4] 处理，或在炭黑表面接枝适当的聚合物 ，但这些方法通常是在溶液中进行的，炭 黑颗粒的尺寸控制困难，且工艺复杂，不利于工业生产。本文采用机械剪切的方 法，利用强大的剪切力打碎炭黑的聚集体，同时在其表面进行有机小分子原位接 技反应。 实验用主要原料为炭黑(N220)和有机小分子AO-80[5] ，其结构式如下。 t-B u t-B u O CH3 O CH2 CH2 O CH3 O HO CH2 CH2 COCH2 C CH C CH C CH2OCCH2 CH2 OH CH3 O CH2 CH2 O CH3 H C CH3 3 在 140℃将炭黑和AO-80 按一定的比例于Hakke 旋转流变仪中混炼得到接枝 炭黑。接枝样品在索氏抽提器中抽提72h ，以除去未接枝的有机小分子。用热失重 分析 （TGA ）、红外分析(FTIR)、 粒径测试和原子力显微镜 （AFM ）等进行表征。 同时用接枝炭黑对聚碳酸酯（PC ）、聚乙烯（HDPE ）和聚丙烯（PP ）改性。 图1 是接枝炭黑 （GCB ）和原炭黑的TG 分析。从图1 可以看出对于原炭黑而 言，其从室温到 800℃的失重约为 3.5% 。这部分失重主要是炭黑表面的挥发份的 ∗ 通讯作者：E_mail : wucf@ecust.edu.cn 失重所致。而经过有机小分子接枝的炭黑，从室温到800℃的失重量约为11% 。而 且有机小分子AO-80 的失重起始温度大约在300--350℃之间，这与接枝炭黑的失 重温度相吻合，说明接枝炭黑的失重是接枝的有机小分子失重所致。 100 original CB CB-Grafted 95 % / t CB-Origin h 90 g i grafted CB e w t 85 s o l 80 75 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 100 200 300 400 500 600 700 800