5つの主な表面改質方法とその特徴ホワイトカーボンブラック
現在、ホワイトカーボンブラックの工業生産は主に沈降法によるものである。 製造されたホワイトカーボンブラックは表面に水酸基などの極性基を多く含むため、水分子の吸着が容易、分散不良、二次凝集が起こりやすいなどの問題が発生し、ホワイトカーボンブラックの産業利用効果に影響を及ぼします。 。 したがって、工業用途の性能を向上させるためには、工業用途の前にホワイトカーボンブラックの表面を改質する必要があります。
現在、化学物質は、ホワイトカーボンブラックの表面改質主に表面グラフト修飾、カップリング剤修飾、イオン液体修飾、高分子界面修飾、ブレンド修飾が含まれます。 各変性プロセスには独自の利点と特徴がありますが、現在の産業用途は主にカップリング剤変性に基づいています。
1. シリカの表面グラフト修飾
表面グラフト改質法の原理は、ホワイトカーボンブラックの表面に、マトリックスポリマー（ゴムなど）と同じ性質をもつ高分子ポリマーをケミカルグラフト法によりグラフトさせるものです。 一方で、粒子とマトリックスの間の力を強化し、粒子表面の極性を変化させることができ、他方では、ホワイトカーボンブラック自体の分散性も向上させることができます。
低分子量のポリマーのグラフト化に適していますが、高分子量のポリマーのグラフト化には条件が厳しくなります。
2. シリカカップリング剤の改質
カップリング剤修飾の原理は、カップリング剤上のいくつかの官能基を使用してホワイトカーボンブラック表面の水酸基と反応させ、ホワイトカーボンブラック表面の基の構造と分布を変化させ、相溶性を向上させることです。マトリックスとその分散を使用します。 カップリング剤修飾は、修飾効果が高く、反応の制御性が高いため、最も広く使用されている修飾法の一つです。
現在、シランカップリング剤、シロキサンカップリング剤、シラザンカップリング剤が広く使用されている。 実際の応用では、カップリング剤修飾の主なプロセスは、混合反応、冷却分離、繰り返し洗浄、沈殿の 4 つのステップに分かれています。
3. ホワイトカーボンブラックのイオン液体による改質
室温イオン液体とも呼ばれるイオン液体は、有機カチオンと有機または無機アニオンで構成され、100 度以下で液体である溶融塩です。 イオン液体は、従来の有機相改質剤をイオン液体改質剤に置き換えることにより、ホワイトカーボンブラックを改質するために使用されます。 従来の有機相改質剤と比較して、イオン液体は室温で液体であること、強い導電性、高い安定性、良好な溶解性という利点があり、揮発性がなく、汚染が生じにくいため、グリーン生産の要件に適合します。 , ただし改造効果は低いです。
イオン液体の修飾プロセスは比較的単純です。 ホワイトカーボンブラックとイオン液体の混合系に無水エタノールを一定量加え、恒温水槽に入れて反応させます。 反応が十分に完了した後、乾燥することにより、改質ホワイトカーボンブラックを得ることができる。
4. シリカ高分子の界面修飾
高分子界面の修飾に使用される修飾剤は、極性基を含む高分子ポリマーです。 ホワイトカーボンブラック粒子との修飾反応中、高分子界面修飾剤の主鎖は基本的な主鎖構造を維持しながら、より極性のエポキシ基を導入することができるため、ホワイトカーボンブラック粒子とマトリックスの相溶性が向上し、より良好な界面が得られます。修正効果。 この方法はカップリング剤と併用してマトリックスを強化することができますが、単独では強化効果が低いです。
5. ホワイトカーボンブラックの配合改質
配合変更は、ホワイトカーボンブラックと他の材料の利点を組み合わせることにより、ゴム製品の総合的な性能を向上させることです。 この方法では、2 つの修飾子の利点を組み合わせてマトリックスの総合的なパフォーマンスを向上させることができますが、修飾効果は修飾子の比率と密接に関係しています。
例えば、カーボン ブラックとホワイト カーボン ブラックは両方ともゴム産業において優れた補強剤であり、中でもカーボン ブラックはゴム産業で最も一般的に使用される補強剤の 1 つです。 カーボンブラックの特殊な構造により、ゴム材料の引張強度と引裂強度が向上し、耐摩耗性、耐寒性などの特性が向上します。 ホワイトカーボンブラックは補強剤としてゴム製品の転がり抵抗とウェットスキッド抵抗を大幅に改善しますが、単独で使用するだけではカーボンブラックほどの効果はありません。 多くの研究により、カーボン ブラックとホワイト カーボン ブラックを強化剤として組み合わせると、それらの利点が組み合わされてゴム製品の全体的な性能が向上することが示されています。