炭黑氧化改性的方法_李兰英.pdfVIP

698 橡 　胶 　工 　业 　　　　　　　　　　　　　 　　2004 年第 5 1 卷 炭黑氧化改性的方法 李兰英 , 肖　英 , 尚书勇 ,戴晓雁 ,印永祥 ( 四川大学 化工学院 , 四川 成都 　6 10065) 　　摘要 :介绍炭黑氧化改性的3 种方法 ———气相法 、液相法和等离子法及改性后炭黑性质的变化 。气相法的氧化剂 主要为氧气 、二氧化碳和臭氧等 ,反应温度一般为 200～700 ℃。液相法是 目前常用的炭黑改性方法 ,氧化剂主要为硝 酸 、过氧化氢溶液 、饱和过硫酸铵溶液和高氯酸等 ,反应温度为室温～氧化剂沸点温度 。等离子法是最有前途的炭黑 改性方法 ,氧化剂主要为氧气等离子体 ,反应可在室温下进行 。氧化改性后炭黑的表面含氧基团增多、比表面积增大 、 分散性提高 。 关键词 :炭黑 ;氧化改性 ;气相法 ;液相法 ;等离子法 + + ( ) 中图分类号 : TQ330 38 1 ; TQ 127 1 1 　　文献标识码 :B 　　文章编号 :1000890X 2004 　　炭黑由于具有着色 、耐候 、补强 、导电、孔隙率 R C 等[7 ] 分别在 400 和 600 ℃下氧化改性炭黑 大等优点而广泛用作高分子材料的补强剂 、医药 N 326 ,工艺过程为 :将炭黑放入反应管中 ,先在通 载体 、催化剂载体及用于油墨 、涂料的制造 。在各 氦气的条件下于 1 h 内升温至 100 ℃,然后升温 种应用中 ,提高炭黑在基质中的分散性是保证材 至反应温度 ,通氧气反应 1 h ,切断氧气 ,再通氦 料性能的关键 。近年来 ,多采用对炭黑表面进行 气 ,冷却至室温 。反应温度对炭黑B E T 比表面积 改性 ,如氧化改性的方法来增加炭黑表面的含氧 和表面氧含量的影响见表 1 。从表 1 可以看出 , ( 改性后炭黑的B E T 比表面积增大 ,但表面氧含量 极性基 团 如羟基 、羧基 、羰基 、醌基和 内酯基 等) [ 1 ] , 以减小炭黑粒子间吸附力 、增大炭黑粒子 减小 ,且反应温度越高 ,炭黑的B E T 比表面积越 与基质的结合力来提高炭黑的分散性 。 大 ,表面氧含量越小 。分析认为 ,在氧化反应初始 炭黑的氧化改性方法主要有气相法 、液相法 阶段 ,随着氧化时间的延长 ,炭黑表面氧含量可能 和等离子法 。本文简要介绍这 3 种改性方法及改 增大 ,但反应进行到一定程度 ,炭黑表面的苯羧酸 性后炭黑性质的变化 。 和酚羟基分解 ,生成一氧化碳和二氧化碳 ,因此高 温过度氧化不但不会增加炭黑表面的含氧基团 , 1 　气相法 反而会降低其氧含量 。 气相法[2～6 ] 是一种 比较传统的炭黑氧化改 性方法 ,其氧化剂主要为氧气 、氧气加氮氧化物 、 表 1 　反应温度对炭黑 N326 的 BET 比表面积和 二氧化碳和臭氧等 。工艺过程是先在密闭条件下 表面氧含量的影响 反应温度/ ℃ ( ) 通入惰性气体 如氦气 、氮气等 ,然后升温至反应