白炭黑的表層有大量的羥基，它們相互影響，進而影響材料整體性能。例如，因為表面羥基的親水性，白炭黑會發(fā)生團聚現(xiàn)象。因為這一現(xiàn)象，當橡膠復合材料承受一定的負荷時，會增加材料內(nèi)部的相對摩擦力，影響復合材料的機械性能。
還有，因為大量的羥基團，其表現(xiàn)為堿性，所以白炭黑也會相應的呈現(xiàn)弱堿性，當遇到一些堿性促進劑時，會與其發(fā)生反應，多少會對橡膠復合材料的硫化過程產(chǎn)生影響，會導致橡膠硫化的時間變長，從而會產(chǎn)生一系列的連鎖反應，例如增加內(nèi)耗，降低交聯(lián)密度等。
由此可看出，為滿足改性要求，非常有必要減少白炭黑表面羥基的數(shù)量，提高相容性和疏水性，降低其在橡膠基質(zhì)中的團聚比例，進而制備出符合要求的材料。
通常情況下，對白炭黑的改性過程中主要是應用相關(guān)化學材料，同時設置適當工藝手段，促使其表面羥基與改性材料反應，從而降低其表面的羥基量。
在傳統(tǒng)的工業(yè)與實際運用中，根據(jù)改性劑的屬性進行劃分，而分為兩種類型，分別為有機物和無機物改性。其中被人們廣泛接受的是有機物的改性方式，其按照工藝方法又可分為三種，干法、濕法還有壓熱法。
對于已經(jīng)確定的改性劑，又可以搭配不同的改性方法，從而達到不同的改性效果。改性的技術(shù)有很多，它們各有各的優(yōu)缺點。
一是通過對白炭黑粒子表面接枝與其性質(zhì)相似的聚合物俗稱為表面接枝改性方法，其適用于接枝較小分子量的聚合物，然而其接枝的條件也非常嚴格；
二是硅烷偶聯(lián)劑改性方法，在制備過程中主要是通過偶聯(lián)劑上的官能團與粒子的親水性基反應，在此基礎(chǔ)上，來進行對材料的改性；
三是離子液改性的方法，將白炭黑放置粒子液中與其反應，提高白炭黑的分散性，這個方法雖然污染低、易操作，但是改性效果差；
四是大分子界面改性，這個改性的方式，單獨使用時效果很差，而特定環(huán)境下能和偶聯(lián)劑相互協(xié)同；
五是并用改性的方法，就是結(jié)合多種改性的手段，分別取其長避其短，整合各自的優(yōu)勢來提高改性的質(zhì)量。例如由米其林最早開發(fā)的原位改性法，大致實現(xiàn)流程為在混煉橡膠時，向其中添加硅烷偶聯(lián)劑與白炭黑等物質(zhì)，一定體系條件下二者反應。在偶聯(lián)劑和橡膠混合物之間有一些作用力，不僅能破壞白炭黑的聚集體，還能做到對白炭黑的疏水改性。然而，該方法需要大量能量，難以進行高效的控制，因而為避免這些缺陷還應該進行適當?shù)母倪M。此外剩余的偶聯(lián)劑很可能會殘留其中，而影響到復合材料的性能。
還有與原位改性相類似的是干改性技術(shù)，其目的主要是在高溫條件下通過硅烷偶聯(lián)劑和白炭黑反應而獲得疏水性強的白炭黑，但是，在此過程中，也要耗費不少的能量。
目前，被人們接受的就是濕法改性技術(shù)，它是要求硅烷偶聯(lián)劑與白炭黑在溶液中進行反應，這個技術(shù)不僅不需要消耗大量的能量，而且相對可控。
喬志川等深入探究了硅烷偶聯(lián)劑Si69對白炭黑的改性的效果，研究發(fā)現(xiàn)，硅烷偶聯(lián)劑Si69
能明顯改善白炭黑作為填料與橡膠基體的相容性。
王兵輝等研究了離子液對白炭黑改性的影響，結(jié)果表明，通過離子液改性對白炭黑的分散性以及吸附基體的能力都有所提高。
王彥等通過用大分子改性手段驗證了多種大分子界面改性劑對白炭黑改性的作用。
當然，也有人通過多種不同的改性方式對白炭黑進行了改性，并用其改性的效果做對比，例如崔凌風等對比了三種不同的改性劑對白炭黑的改性效果，發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑相比其他改性劑，效果更好。
硅烷偶聯(lián)劑在改性過程中主要起到搭橋的作用，它連接了兩個界面本不會相互作用的物質(zhì)。許多研究表明用硅烷偶聯(lián)劑改性后的白炭黑作為填充材料用于橡膠制備的時候，能夠極大的提升材料的綜合性能。
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，聚合物改性成為了一種新的發(fā)展趨勢。因為，這種新的復合材料結(jié)合了兩種或兩種以上材料的優(yōu)點，并且具有非常優(yōu)越的粘結(jié)性能，并且解決了兩種實驗材料高溫高壓下膨脹系數(shù)不統(tǒng)一的問題，為橡膠復合材料力學行為的研究做了良好鋪墊。就硅橡膠來說，以納米碳酸鈣改性后的白炭黑作為補強劑，不僅可以滿足增強的效果，還可以改善硅橡膠的流變性能，從而能達到了改善成型品加工的效果。
資料來源：《關(guān)新欣.改性白炭黑填充橡膠復合材料性能及溫度相關(guān)性本構(gòu)關(guān)系研究[D].青島科技大學,2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
