白炭黑的表面疏水改性及应用
白炭黑表面改性及应用研究进展
白炭黑表面改性及应用研究进展白炭黑是水合SiO2，外观呈白色，一次粒径为20～40nm，属于纳米材料。
做为橡胶工业用增强填料，2005年世界沉淀法白炭黑消耗70万t，2010年可能会超过80万t。
白炭黑能大幅度提高胶料的物理机械性能，减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力受到广泛的关注[2]。
白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、医药、日用化工诸多领域。
1.1 白炭黑的表面结构白炭黑是二氧化硅的无定形结构，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。
白炭黑表面存在三种羟基：一是孤立的自由羟基；二是连生的、彼此形成氢键的缔合羟基；三是双生的,即两个羟基连在一个Si原子上的羟基，孤立的和双生的羟基都没有形成氢键。
由于表面能较大，聚集体倾向于凝聚，产品的应用性能受到影响：如在橡胶硫化系统里不能与聚合物很好地相容和分散，在轮胎中大量使用需要同时加入硅烷偶联剂等等。
为了提高白炭黑与聚合物之间的相容性，提高炭黑粒子在胶料中的的分散能力，消除粒子表面电荷，需要对白炭黑进行表面改性，以改善其应用效果，提高产品的附加值，拓展产品的应用领域。
1.2 白炭黑表面改性方法白炭黑的表面改性就是利用一定的化学物质通过一定的工艺方法使其与白炭黑表面上的羟基发生反应，消除或减少表面硅醇基的量，接枝或包覆其他化学物质，使产品由亲水性变为疏水，以达到改变表面性质的目的[2]。
主要改性方法如下：（１）表面活性剂改性：采用钛酸酯偶联剂、硬脂酸或硬脂酸盐等覆盖在粒子表面，改变粒子的部分性能；（2）硅烷偶联改性：采用有机基团取代白炭黑的表面羟基，使其有机硅烷化。
（3）包覆改性：在粒子周围均匀地包覆一层其它物质的膜。
2.白炭黑改性研究现状2. 1表面活性剂改性国外白炭黑的表面改性研究起步于20世纪60~70年代，Thammathadanukul[3]等人比较了几种表面改性的沉淀SiO2对天然橡胶混合物的补强性能。
白炭黑为什么要进行表面改性？有哪些方法？效果如何评价？
白炭黑为什么要进行表面改性？有哪些方法？效果如何评价？白炭黑即水合二氧化硅，是橡胶工业中非常重要的补强剂，目前市场上主要是采用沉淀法进行生产。
白炭黑一次粒子粒径在30~50nm，呈近似球形，粒子之间有接触，一次粒子通过范德华力形成聚集体，聚集体之间相互连接形成附聚体，一次粒子表面丰富的氢键是其易于团聚的主要原因。
1、白炭黑为什么要进行表面改性？由于这种特殊的物理化学结构，普通白炭黑粒子在形成聚集体时易产生表面大量吸附水分子、分子间易发生二次聚集、比表面积过大等问题，从而影响其工业应用的效果，具体表现为：（1）表面呈亲水性由于白炭黑聚集体表面含有大量极性的羟基，会对外界水分子产生极强的吸附作用，使其表面吸附大量水分子。
在橡胶制品加工过程中白炭黑粒子表面吸附的大量水分子在混炼胶硫化时会使混炼胶体出现气泡和空洞从而影响胶体的性能。
同时，橡胶制品表面一般不具有极性，而白炭黑表面含有大量的极性羟基，导致两者的相容性较差，从而影响白炭黑的补强效果。
（2）分散性差白炭黑的结构是链枝状聚集体，沉淀法生产出的普通白炭黑在形成聚集体时易发生二次聚集且结构不易被破坏。
相比于气相法制备的白炭黑粒子，沉淀法生产的普通白炭黑粒子在聚集时经常交联成一个整体，从而导致白炭黑粒子的分散性变差。
作为工业补强剂使用时，分散性较差不利于白炭黑与补强基体结合，会降低其补强效果。
（3）比表面积过大白炭黑粒子粒径较小比表面积大，虽然较大的比表面积在橡胶补强过程中通常起促进作用，但过大的比表面积会增强白炭黑粒子间内聚力，导致其在橡胶基体中不易分散，且在橡胶制品的加工过程中容易产生吸附大量促进剂、延迟硫化时间、产生过高的热量、烧焦基体等问题。
因此，白炭黑在工业应用前大多需要进行改性处理，以提高其工业应用性能。
2、白炭黑表面改性方法有哪些？化学改性法具有稳定性高、易于控制、产品性能好等特点，是目前白炭黑改性研究及工业应用的主要方向，主要包括：表面接枝改性、偶联剂改性、离子液改性、大分子界面改性及并用改性等。
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用(一)
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用(一)
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用
亲水白炭黑的应用
•橡胶加强剂：亲水白炭黑可以增加橡胶的强度和硬度，提高橡胶制品的耐磨性和抗老化能力。
•防护材料：亲水白炭黑可以用于制备防水材料，如防水涂料、水泥防水剂等，提高建筑物和地下设施的防水效果。
•膜材料：亲水白炭黑可以用于制备亲水膜材料，如水净化膜、水处理膜等，具有良好的抗污染性能和物理稳定性。
•医疗材料：亲水白炭黑可以用于制备医疗器械和药物包装材料，具有良好的生物相容性和抗菌性能。
疏水白炭黑的应用
•橡胶制品：疏水白炭黑可以用作橡胶制品的填充剂，如胎垫、密封圈等，提高橡胶制品的耐油性和耐久性。
•涂料：疏水白炭黑可以用于制备防水、防腐涂料，如桥梁防腐涂料、船底防污涂料等，具有良好的耐候性和抗腐蚀性能。
•化妆品：疏水白炭黑可以用于制备防水、防污染的化妆品，如防水隔离霜、防水睫毛膏等，增强化妆品的持久性和防水性能。
•纺织品：疏水白炭黑可以用于制备防水、防尘纺织品，如户外衣物、帐篷等，提高纺织品的防水性能和耐久性。
以上是亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的一些应用，它们的特性和功能使得它们在不同行业中有着广泛的应用潜力。
随着科技的发展和需求的增加，亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶制品中的应用将会越来越重要，为人们的生活和产业发展带来更多的便利和创新。
白炭黑的性能因素
疏水白炭黑是经表面改性处理的高纯度疏水二氧化硅粉体，白色透明、无毒、无味、分散性好，具有较大的比表面和孔容。
白炭黑经改性后，阻止了表面二次团聚现象，改善了无机相与有机相的界面相容性，对有机溶剂及油类有很高的吸附能力，具有良好的疏水性。
适用于涂料、硅橡胶、塑料、造纸、印刷、陶瓷、食品、医药、电子、纺织等行业中。
主要质量技术指标项目含量项目含量SiO2(干基)≥99.5％PH值 6.9-7.1 灼烧失重≤3％DBP 吸收值 2.9-3.5ml/g 加热减量≤1％比表面积200-300m2/g 粒度(平均)≤2um 白度≥96 疏水型白炭黑在聚合物基复合材料中获得了广泛应用，主要用于光学、电学及杂化材料、疏水白炭黑填充的丙烯酸酯类粘合剂，用于多孔性材料，性能好，固化时间短，用于纸张的粘合具有高撕裂强度和耐水性。
填充的合成橡胶或热固性树脂粘胶用于化学电镀、印刷电路板具有良好的耐热性能和焊接性能。
疏水型白炭黑具有许多普通填料无可比拟的优越性，在耐高温、高强度材料和电子、光学、生物等领域中有更大的使用价值。
本发明公开了一种高孔容二氧化硅的制备方法，它采用可溶性硅酸钠为原料，通过离子交换生成一定浓度的硅酸，在与氨水进行中和反应时，加入碳酸氢铵作扩孔助剂、聚乙二醇作表面活性剂合成高孔容浆料，经压滤、洗涤、有机溶剂置换、蒸馏脱水干燥时加入正丁醇固孔、煅烧及气流粉碎得到颗粒均匀的高孔容二氧化硅超细粉末，生产的二氧化硅具有杂质少、吸油值及孔容高的特点，用于中、高档涂料中消光性能好、透明度高、不黄变。
又称孔体积。
单位质量多孔固体所具有的细孔总容积，称为孔容或比孔容Vg。
这是多孔结构吸附剂或催化剂的特征值之一。
比孔容常由颗粒密度ρp和真密度ρt按照Vg=1/ρp-1/ρt算出。
式中1/ρp-为1g多孔固体的表观体积；1/ρt为lg多孔固体中骨架的体积；两者之差等于孔容。
孔容一般用四氯化碳法测定，利用在一定的四氯化碳蒸气压力下，四氯化碳在多孔固体的内孔凝聚，把孔充满，此凝聚了四氯化碳的体积就是吸附剂孔的体积。
什么是白炭黑？白炭黑在橡胶中的重要指标应用
什么是白炭黑？白炭黑在橡胶中的重要指标应用很多朋友们都知道白色的二氧化硅粉体有个俗名叫白炭黑，但你是否知道它这个称呼的缘由是什么呢？白炭黑与炭黑的关联在了解白炭黑“WhiteCarbonBlack”之前我们应该了解一下与它的名称来源密切相关的炭黑“CarbonBlack”。
人们早在3000多年前就掌握了烧烟制墨技术，但长期以来炭黑的生产技术发展缓慢，直到1872年，世界上才首次出现了炭黑工业的规模生产，同时产生了“CarbonBlack（炭黑）”这一术语，这就是近代炭黑工业的开端。
1912年英国人莫特（Mottee）发现了炭黑对橡胶的补强作用，特别是显著提高轮胎耐磨性能以后，自此炭黑的需求量迅速增长，并逐渐成为橡胶工业不可缺少的原材料。
炭黑作为橡胶工业的补强材料已有百来年历史在第一次世界大战期间，由于生产炭黑的能源材料紧缺，德国开始使用沉淀法生产的白色二氧化硅替代炭黑，而白色的无定型二氧化硅因物性及用途与炭黑相似而得名白炭黑（WhiteCarbonBlack）。
再后来，由于汽车及其运输业的高速发展、炭黑生产用原料的涨价和节能减排的要求，又使白炭黑成为橡胶行业补强材料的佼佼者。
目前，白炭黑用在彩色橡胶制品中可以完全替代炭黑进行补强，满足白色或半透明产品的需要。
轿车“绿色轮胎”及冬季轮胎的制造是白炭黑的拿手好戏，白炭黑用于轮胎，使其获得更低的滚动阻力和改善轮胎的抓地力，从而提高汽车燃油效率。
这些具有高燃油效能等的节能型轮也被称作“绿色轮胎”。
如今我们所说的白炭黑已经不单纯是一种在橡胶配方中用作炭黑的替代品，而是一种X-射线无定形的硅酸和硅酸盐的白色超细粉体的总称，这类粉体材料具有非常广泛的应用，根据制备路线不同，主要分为沉淀法白炭黑及气相法白炭黑两大类。
一．白炭黑的制造白炭黑的制备多采用两种方法，即煅烧法和沉淀法。
煅烧法制备的白炭黑又称为气相法白炭黑或干法白炭黑，它是以多卤化硅（SiClx）为原料在高温下热分解，进行气相反应制得。
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用
亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的应用亲水白炭黑在橡胶中的应用亲水白炭黑是一种具有亲水性的炭黑颗粒，它在橡胶工业中有着广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：提高橡胶制品的抗磨性能亲水白炭黑可以作为填料添加到橡胶制品中，提高其抗磨性能。
炭黑具有高比表面积和微米级的颗粒尺寸，通过与橡胶相互作用，增加了橡胶制品的抗磨损能力。
增强橡胶制品的抗紫外线性能橡胶制品在户外环境中容易受到紫外线的损伤。
亲水白炭黑的加入可以有效地改善橡胶制品的抗紫外线性能，并延长其使用寿命。
提高橡胶制品的耐候性亲水白炭黑能够提高橡胶制品的耐候性，使其更能够抵抗氧化、热老化以及环境中的化学物质侵蚀。
这使得橡胶制品能够在恶劣的工作环境中长期稳定运行。
亲水白炭黑的加入可以改善橡胶制品的加工性能，提高橡胶的流动性和成型能力。
这对于生产大型橡胶制品，如轮胎等，具有重要意义。
疏水白炭黑在橡胶中的应用疏水白炭黑是一种具有疏水性的炭黑颗粒，它在橡胶工业中也有着重要的应用。
以下是一些主要的应用领域：提高橡胶制品的耐油性能疏水白炭黑可以与橡胶相互作用，增加橡胶制品的疏水性，从而提高其耐油性能。
这在一些需要承受油污染或与液体油接触的橡胶制品中非常关键。
增强橡胶制品的抗溶胀性能疏水白炭黑的加入能够改善橡胶制品的抗溶胀性能。
橡胶制品在接触溶剂或液体时容易发生溶胀，导致性能下降。
疏水白炭黑的引入可以减少橡胶与液体的相互作用，提高其抗溶胀性能。
提高橡胶制品的保温性能疏水白炭黑可以作为绝热材料添加到橡胶制品中，提高其保温性能。
疏水性使其能够阻碍热量和水分的传递，使橡胶制品具有更好的保温效果。
疏水白炭黑的加入可以改善橡胶制品的耐化学性能，提高其对化学物质的抵抗能力。
这对于一些需要与酸、碱等化学物质接触的橡胶制品来说非常重要。
以上是亲水白炭黑和疏水白炭黑在橡胶中的一些主要应用及其详细讲解。
这些应用使得亲水白炭黑和疏水白炭黑成为橡胶工业中不可或缺的材料，为橡胶制品的性能提升和扩展应用领域提供了重要的支持。
疏水白炭黑用途
疏水白炭黑用途
疏水白炭黑是一种特殊的填料，在很多领域有着广泛的应用。
它在净水、环保、建筑等领域都发挥了很好的作用。
下面我们就来详细了解一下疏水白炭黑的用途。
首先，疏水白炭黑在净水领域得到广泛的应用。
净水是当今社会面临的一个重要问题，而疏水白炭黑在净水领域中扮演了重要的角色。
疏水白炭黑可以吸附水中的杂质和有机物质，有效地去除水中的颜色、异味和浑浊物质。
而且，疏水白炭黑对水中的重金属离子等有害物质也有一定的去除效果，可以净化饮用水和废水，保障人们的健康和环境的安全。
其次，疏水白炭黑在环保领域也得到了广泛的应用。
现在的环境问题越来越严重，而疏水白炭黑就成为了环保领域中的一项重要技术。
他可以有效地去除废水中的污染物，使废水得到有效处理。
疏水白炭黑不仅可以净化大气中的有害气体，还能有效地去除土壤中的有毒物质和重金属离子，对土壤污染的治理具有一定的作用。
同时，疏水白炭黑还能有效降解有机废料，减少对环境的污染。
最后，疏水白炭黑在建筑领域中也有着广泛的应用。
一般来说，疏水白炭黑作为空心楼板、墙面等建筑材料的填充材料可以有效降低建筑材料吸水性，提高材料的耐水性能。
同时，在混凝土加工中加入疏水白炭黑可以有效地改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗透性、耐久性等，使其更好地适应不同的建筑环境和使用要求。
总之，疏水白炭黑是一种非常好的材料，在净水、环保、建筑等领域都有着广泛的应用。
它的独特性能和材料特点使其被广泛运用到不同领域的产品和工程上，发挥着重要的作用。
白炭黑表面改性的研究
白炭黑表面改性的研究摘要：白炭黑是现在重要的一种无机化工产品，被大量的用于造纸、橡胶制品、涂料、油漆等多个行业。
本文针对白炭黑的制备方法、表面改性技术以及改性白炭黑的应用作了详细的介绍。
关键词：白炭黑表面改性研究白炭黑是白色的粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐的总称，主要就是二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶、气相二氧化硅，还有粉末状合成硅酸钙和硅酸铝等。
白炭黑为多孔性的物质，化学公式为SiO2·nH2O。
nH2O是表面羟基形式存在的。
白炭黑不溶于水、酸（氢氟酸除外）和溶剂，但是能够溶于氢氟酸与苛性碱。
具有无味，耐高温的特点，同时具有非常好的绝缘性，所以广泛用于轻工业和化工业中。
一、白炭黑解析白炭黑按照生产方法又分为沉淀法白炭黑与气相法白炭黑。
直径颗粒小于100nm，常态时白色无定形的絮状半透明固体胶状纳米粒子就是气相法白炭黑，有巨大的表面积，无毒。
气相法白炭黑就是纳米SIO2，产品纯度能够达到99%，颗粒直径能达到10-20nm，因为制作工艺极为复杂，所以价格比较昂贵。
沉淀法白炭黑分为传统和特殊沉淀法白炭黑，传统沉淀白炭黑主要是盐酸、硫酸、二氧化碳和水玻璃。
最为基本原材料生产出的二氧化硅，特殊沉淀白炭黑是利用超重力技术、化学晶体法、反橡胶束微乳液法、溶胶凝胶法和二次结晶法等方法生产出来的二氧化硅。
沉淀白炭黑普遍用于合成橡胶与天然橡胶的补强剂，气相白炭黑用于硅橡胶的补强剂。
（一）白炭黑的制备制备白炭黑有两种方法，是传统的制备方法和新方法。
传统的制备方法就是利用四氯化硅、硅酸钠和正硅酸乙酯做硅源，这样能够降低成本。
而新的方法是采用价格便宜的非金属矿做硅源，这样就将白炭黑的生产成本降到最低。
传统的制备方法又分气相法和沉淀法。
1、气相法气相法又叫热解法、燃烧法或者干法，主要是化学气相沉积法。
一般是在高温条件下，四氯化硅、氧气和氯气反应而成，化学方程式为：SICL4+2H2+O2SIO2+4HCL，将氯气和氧气经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥，然后除尘过滤送入合成水解炉子。
气相白炭黑 疏水
气相白炭黑疏水气相白炭黑是一种具有疏水性质的材料，它在许多领域中都有广泛的应用。
本文将介绍气相白炭黑的定义、制备方法、表面性质以及其在不同领域中的应用。
首先，我们来了解一下气相白炭黑的定义。
气相白炭黑是一种由纳米级二氧化硅颗粒组成的材料，其表面具有高度的疏水性。
它的制备方法主要有两种：溶胶-凝胶法和热解法。
溶胶-凝胶法是将硅源与溶剂混合，形成胶体溶液后，通过凝胶化和干燥得到气相白炭黑。
热解法则是将硅源在高温下分解，生成气相白炭黑。
接下来，我们来了解一下气相白炭黑的表面性质。
气相白炭黑的表面具有高度的疏水性，这是由于其表面上存在大量的羟基（-OH）和甲基（-CH3）基团。
这些基团使得气相白炭黑的表面能够与水分子形成氢键，从而使其表面具有疏水性。
此外，气相白炭黑的表面还具有较大的比表面积和孔隙结构，这使得其具有较高的吸附能力和催化活性。
气相白炭黑在许多领域中都有广泛的应用。
首先，在材料科学领域，气相白炭黑可以用作增强剂，改善材料的力学性能和热稳定性。
例如，在橡胶制品中添加气相白炭黑可以提高橡胶的强度和耐磨性。
此外，气相白炭黑还可以用作填料，增加材料的体积和密度。
其次，在环境保护领域，气相白炭黑可以用作吸附剂，去除水中的有机污染物和重金属离子。
由于其表面具有高度的疏水性，气相白炭黑可以有效地吸附水中的有机物和金属离子，从而净化水质。
此外，气相白炭黑还可以用作催化剂，促进有机污染物的降解和氧化。
再次，在能源领域，气相白炭黑可以用作催化剂，提高能源转化效率。
例如，在燃料电池中，气相白炭黑可以用作催化剂载体，提高燃料电池的催化活性和稳定性。
此外，气相白炭黑还可以用作光催化剂，促进光能的转化和利用。
最后，在生物医学领域，气相白炭黑可以用作药物载体和生物传感器。
由于其表面具有高度的疏水性，气相白炭黑可以有效地吸附和释放药物，从而提高药物的治疗效果。
此外，气相白炭黑还可以用作生物传感器的基底材料，用于检测生物分子和细胞。
疏水气相法白炭黑的疏水性的常用测试方法
服务有机硅氟行业
开创信息传播新天地
表 1 气相法白炭黑表面改性前后的性能指标
牌号
表面改性剂
比表面积 (m2/g)
pH 值
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水“溶”性
碳含量 (%)
甲醇值
HL-150
未改性
162
4.11
可“溶”
未测得
/
HL-200
未改性
201
4.21
可“溶”
未测得
/
HL-300
未改性
323
4.33
可“溶”
未测得
/
HB-615
72Í GBS 专栏
125
4.61
浮在水面
3.8
46.8
注：HMDS 六甲基二硅氮烷；DMDC 二甲基二氯硅烷；PDMS 聚二甲基硅氧烷；产权、核心技术和自主品牌，是
目前国内产量最大、技术最先进的气相二氧化硅产品供应商。
广州吉必盛（GBS）科技实业有限公司（原广州吉必时科技实业有限公司）是由广州科技 创业投资有限公司和若干自然人股东出资组建的有限责任公司，成立于 2001 年 2 月 28 日，是 专业从事高品质超细粉体和纳米材料的工程开发、生产销售及应用研究的高新技术企业。
GBS 专栏
·有·机·硅·氟·资·讯·
疏水气相法白炭黑的疏水性 的常用测试方法
申士和 蒋丽妍
（广州吉必盛科技实业有限公司，广州 510450）
气相法白炭黑是一种粒径小、比表面积大的 优良的纳米粉体，它是目前最成功工业化生产的 纳米材料之一，其应用引起了广泛的关注。但由 于其表面有大量的羟基，表面极性强，容易吸附 水分，导致它在高分子基体中的分散性不佳，因 此，对气相法白炭黑进行表面改性，以提高其在 高分子基体中的分散性和结合力，扩大气相法白 炭黑的应用领域，是气相法白炭黑表面改性的重 点。
白炭黑的改性原理及其应用
白炭黑干法表面改性工艺流程
N2 白炭黑 600~1000℃ 600~1000 预活化 ℃ 预活化
改性剂、蒸汽 25~650℃ 25~650℃硫 硫化床反应 化床反应
N2
500~250 ℃ 500~250 ℃吹扫 吹扫
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
改性产品 改性产品
湿法改性主要有两种。其一，将干燥的白炭黑与改性剂及一种有机溶剂（苯， 甲苯等）组成的溶液加热煮沸，回流反应，然后分离、干燥。该法的主要特点 是工艺简单，产品质量容易控制，改性剂耗量小。缺点是其产品后处理过程复 杂，且造成有机溶剂污染，较难实现规模化工业生产。其二，将干燥的白炭黑 或洗涤后的沉淀白炭黑滤饼配制成水溶液浆料，加入水溶性有机溶剂如醇类或 表面活性剂等，然后加入改性剂进行有机硅烷反应；再合成沉淀反应完成后的 悬浮液中加入改性剂。该法的主要特点是工艺简单，补助设备少，可以对沉淀 白炭黑尤其是沉淀白炭黑的半成品进行改性，有利于降低成本。例如，在硅酸 钠和硫酸沉淀反应后的悬浊液中加入醋乳浊液，得到的改性白炭黑用于涂料消 光剂，其工艺流程如下: 蜡处理的沉淀白炭黑 改性剂 硅酸钠 反应 硫酸 改性 洗涤 干燥 粉碎 成品
白炭黑的改性原理及其应用
白炭黑的改性原理
白炭黑的表面改性是利用一定的化学物质通过一定的工 艺方法使白炭黑的表面烃基与化学物质发生反应，消除或减少其表面 活性硅醇基的量，已达到改变表面性质的目的。 白炭黑的表面改性又分为无机物改性和有机物改性。无机物改 性，如用Tio2包裹Si02.有机物改性是白炭黑改性的主要方法，该改性方 法的技术关键在于有机基团取代白炭黑的表面烃基，这一步称为有机 硅烷化。 有机物改性常用的方法分为干法、湿法和压热法。干法是应用 干燥的白炭黑与改性剂（有机物）、蒸汽在固体反应器或流化床反应 器中于高温条件下接触反应。目前世界发达国家的气相法白炭黑的表 面改性工艺如下图流程 国外，白炭黑的表面改性研究起步于20世纪60~70年代，研究工作的重 点包括改性的方法、改性工艺、改性剂的选择等。德国、日本、美国 有大量专利问世。
疏水白炭黑用途
疏水白炭黑用途
疏水白炭黑是一种特殊的材料，它具有疏水性和高比表面积的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
疏水白炭黑可以用于制备防水材料。
由于其疏水性，可以将其添加到涂料、油漆等材料中，使其具有防水、防潮的效果。
这种材料广泛应用于建筑、船舶、汽车等领域，可以有效地保护物体不受水的侵蚀。
疏水白炭黑还可以用于制备高效的吸附剂。
由于其高比表面积，可以将其用于吸附有害气体、重金属离子等物质，从而净化环境。
这种材料广泛应用于空气净化、水处理等领域，可以有效地改善环境质量。
疏水白炭黑还可以用于制备高效的催化剂。
由于其特殊的结构和化学性质，可以将其用于催化反应，提高反应速率和选择性。
这种材料广泛应用于化学工业、能源领域等，可以有效地提高生产效率和降低能源消耗。
疏水白炭黑是一种非常有用的材料，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，相信它的应用领域还会不断扩大，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
白炭黑的改性及其工艺研究现状
白炭黑的改性及其工艺研究现状摘要：本文简述了白炭黑的结构性能，重点介绍了目前白炭黑改性的改性剂及改性方法，提出了白炭黑以后的研究发展方向。
关键词：白炭黑改性剂改性工艺现状白炭黑的化学式为SiO2·nH2O，是白色粉末状无定型的硅酸和硅酸盐产品的总称。
白炭黑溶于氢氟酸和强碱，但不溶于水、溶剂和酸（除氢氟酸以外），其化学性质十分稳定，无气味、耐高温、不燃烧，具有很好的电绝缘性，及很好的分散性、补强增粘性。
广泛应用于橡胶、轮胎、涂料、印刷、化妆品等工业领域。
由于白炭黑具有比较特殊的表面结构，带有大量的表面羟基及特殊的颗粒形态，粒径小但比表面积大等，白炭黑在有机相中难以分散，且聚集体常为凝聚态，与有机基体之间易造成界面缺陷，使其应用性能受到很大的影响。
所以在实际的应用中，需要对白炭黑进行改性。
一、改性剂一般通过一定的工艺能与白炭黑的表面羟基发生反应，减少或消除活性羟基的量，达到改变其亲水性的物质均可用作改性剂。
目前常用的白炭黑改性剂主要有几类。
1.偶联剂李静，赵秀英，曹亚君[1]等将Si-69改性的白炭黑和受阻酚AO-80加入到丁腈橡胶（NBR）中，制备出了与纯NBR和NBR/AO-80复合材料相比，具有良好的阻尼性能的NBR/AO-80/白炭黑/Si-69复合材料，且其复合材料力学性能也得到了大幅度的提高。
李建芳[2]以六甲基二硅胺烷（J简称HMDS）作为改性剂，对超细沉淀法白炭黑进行了表面改性的研究，探索出了在100℃下，改性剂用量为12mL时，白炭黑的改性效果最好。
陈义唐[3]通过采取连续的方式，用六甲基二硅氮烷（简称HMDS）在气相法白炭黑的表面改性，较大程度上提高了填充热硫化硅橡胶性能，同时缩短了制备的工艺流程。
时志权，宋洪昌，吴贻珍[4]等利用自制的铝锆偶联剂AZ-M采用湿法工艺对纳米白炭黑进行表面改性，并将其应用在CR/BR胶料中，不仅增大了CR/BR 胶料的ML和MH，而且还缩短焦烧和正硫化时间,明显的提高了硫化胶的撕裂强度和耐疲劳性能。
白炭黑的表面改性技术
白炭黑的表面改性是利用一定的化学物质通 过一定的工艺方法使白炭黑的表面羟基与化学物
质发生反应 ,消除或减少其表面活性硅醇基的量 , 以达到改变表面性质的目的.
国外 ,白炭黑的表面改性研究起步于 20 世纪 60～70 年代 ,研究工作的重点包括改性的方法 、改 性工艺 、改性剂的选择等方面 ,其中 ,德国 、日本 、美 国有大量专利发表[7～9] . 例如 ,1975 年德国在日本 申请了专利“疏水白炭黑的制备方法”[10] ,该方法 首先在反应器中将聚乙烯醇溶解于水中 ,加入硅酸 钠 ,升温到 82 ℃,然后同时加入硫酸和硅酸钠 ,得 到 pH 值为 2. 5 的悬浊液 ,通过过滤 、洗涤 、干燥和 粉碎得到有机改性产品 ,该产品可用作油漆消光 剂 、增稠剂等. 1982 年日本专利通过对改性剂的不 断研究 ,推出一种新型的制备方法[11] ,该方法用有 机卤化硅烷对沉淀白炭黑进行处理 ,把常规所制备 的沉淀白炭黑悬浊液加热到 50～90 ℃,然后加入 有机卤化硅烷 , 再对生成物过滤 、洗涤 、干燥 , 在 300～600 ℃进行热处理 ,得到疏水性沉淀白炭黑产 品 ,该产品可用作橡胶填充剂 、消泡剂助剂等. 1988 年欧洲专利介绍了一种改进的处理工艺[12] ,该工 艺是将 100 质量份的气相白炭黑[ 比表面积 200 m2 ·g - 1 ,含水量 4 %] ,在室温下连续通有机卤化硅烷 [10 份 Me2SiCl2 和 10 份 Me3SiCl ] ,然后在 150 ℃下 保持 3 h ,赶除盐酸后 ,得到疏水气相白炭黑 ,该产 品可用作硅橡胶补强剂. 另外 ,1985 年美国专利[13] 介绍将白炭黑置于流化床中 ,在 300～600 ℃下 ,使 用 Me2SiCl2 、HCl 及表面活性剂配成的混合改性剂 , 得到 Si-OH 含量低于 5. 3 个·nm- 2的疏水白炭黑. 此外 ,若用低聚硅氧烷在加热加压下处理白炭黑 ,
疏水型气相法白炭黑实现规模化生产
中氯化 铵滴 定法 制 备 的 复合 材 料 物理 性 能 最 佳 。
随着沉 淀法 白炭 黑用 量 的增 大 ， 复合 材 料 的定 伸
应 力 、 伸强 度和撕 裂强 度均先 增大 后减 小 ， 拉 当沉 淀 法 白炭黑 用量 为 ８ １ ～ ０份 时 ， 合材 料 的综 合 复 性 能较 好 。
收 稿 日期 ：０ ００ ～８ ２ １ １２
疏 水 型 气 相 法 白炭 黑 实 现 规 模 化 生产
中 图分 类 号 ： ＴＱ３ Ｏ ３ ３ ３．８ 文献 标 识 码 ： Ｄ
涂层 、 Ｃ Ｐ Ｂ油 墨 和 消 泡 剂 等 领 域 。但 长 期 以来 ，
气相 法 白炭 黑 表 面 处 理 技 术 一 直 被 国外 公 司垄
３ 结 论
艺 研 究 ＿］ 广 东 化 工 ，０ ８ ３ （ ）３ —３ Ｊ． ２ ０ ，５ １ ；０３ ． ［ ］Ｋｙ ｏ ｇＹｐ ｌ ｕ ｇ Ｓｕ ｇ ＢｎＰ ｒ ． ｎ ａ ｃｄ ｐ ｏｏｃｉｉ ３ ｅ ｎ ｕ ｎ ， ｅｎ ｉ ａｋ Ｅ ｈｎ ｅ ｈ ｔａｔ ｔ Ｊ ｖｙ
材 料 的研 究 Ｅ］ 弹 性 体 ，０ ７ １ （ ）２ －４ Ｊ． ２ ０ ，７ ６ ： １２ ．
Ｅ ］蒋 利 军 ， ｚ 符 新， 李 光 ， ． 米 ＳＯ ／ 等 纳 ｉ２ ＮＲ 复 合 材 料 制 备 工
ＮＲ 中的分 散不 均 匀 ， 此 浓 缩 胶 乳 制 备 的 复 合 因 材 料物 理性 能低 于鲜胶乳 制备 的复 合材 料 。
发疏水 型气 相法 白炭 黑 ， 过近 ３年 的刻苦 攻关 ， 经 终 于取得 实质性 进展 ， 并于 ２ ０ ０ ６年开 始试 产疏 水
型 气 相 法 白 炭 黑 。２ ０ ０ ７年 ， 必 盛 公 司 在 广 州 生 吉
气相法白炭黑的表面改性
生 产过 程 中 引入表 面处 理剂 ，直接 出 来 的就是 表 面 处理 型 产品 。这 种工 艺 的特 点处 理效 率 高 ，产
品处 理均 匀而 反应尾气 循 环利 用 ，没有 环境污 染 。
复 杂 ，控制 比较 困难 ，但 是它 容 易 与生 产装 置相 连 接 ，易于 实现 工业 化连 续 生产 。气 相法 白炭 黑
气相 法 白炭 黑经 过 表面 处 理 后 ，大大 拓 宽 了
矍嚣
誉煮霁 蔷 曩墨萎
增强 了气 相 法 白炭 黑 的功 能性 、可 设计 性 。表 １
（ 广州吉必盛科技实业有限公司，广州）
气 相法 白炭 黑 （ 学名 气相 二氧 化 硅 ）是一 种
要对 其进 行表 面 改性 ，以拓宽 气相法 白炭黑 的应
用领 域 。表 面改性 就 是使 二氧 化硅粒 子表 面 的活
白色 、无定 形 的无机 超微 颗粒 ，通 常 是利 用氯 硅 烷 在氢 氧焰 中高 温水 解制 得 。气相 法 白炭 黑 的特
＼
—
Ｓｌ
Ｈ ＋
（ ｌ ｉ４ — —一 Ｒｏ） Ｒ ． Ｓ
—
／ （ ）醇类处理 ２
ｓｉ 。Ｈ ＋ Ｒ。Ｈ 一 一
ｓ－ 。Ｒ ＋ ＿
（）胺类 处理 ３
Ｓｉ ＯＨ ＋ ＨＯＮＲ１ Ｒ３ — － Ｒ２ — ｓｔ ——。ＮＲ’ Ｒ Ｒ。＋ Ｈ 。
，
３水相自黑应 疏气法炭的用
硅 氧烷 、三 甲基 氯烷 ，有 机 硅氧 烷 、有机 硅 氮烷 和 有机 卤硅烷 等 ） ，胺 类化合 物和 醇类化 合物 Ｒ４ × Ｓｉ
一
—
亲水性与疏水性白炭黑区别,你知道吗
亲水性与疏水性白炭黑区分，你知道吗亲水性气相白炭黑亲水性气相白炭黑是通过挥发性氯硅烷在氢氧焰中水解而制得的。
从化学角度看，这些松散的白色粉末由高纯度的无定形白炭黑构成。
亲水性白炭黑可用水润湿，并能在水中分散。
除了在传统工业领域，如聚酯、有机硅、油漆和涂料中应用外，亲水性气相白炭黑产品越来越多的成功应用于高科技领域中。
气相法白炭黑的纳米粒子特性和高纯度使其在电子和光纤工业中的应用起了主导作用。
亲水性气相白炭黑产品经射线分析具有无定形结构。
依据市场和应用领域不同，我们可以供给不同粒径的原生颗粒和不同比表面积的产品。
一些气相白炭黑产品可以压缩后供货，一些产品是医药级的。
亲水性气相白炭黑的功能：适于加工处理，调整到最佳的流变性；有机硅弹性体的补强；非极性液体的增稠；食品和工业粉末的助流剂；高化学纯度；即使在高温下仍具有优异的绝缘性能；液体变化成粉末，如医药、化妆品。
疏水性气相白炭黑疏水性气相白炭黑是通过亲水性气相白炭黑与活性硅烷（例如氯硅烷或六甲基二硅胺烷）发生化学反应而制得。
它具有疏水性（憎水性），而且不能在水中分散。
为了解决工业中一些特别的技术问题，各种型号的疏水性气相白炭黑被研发出来。
如通过用硅烷或硅氧烷处理改性亲水级别的气相法白炭黑生产疏水性的气相白炭黑，在最后的产品中，化学处理剂以化学键方式结合在原来的亲水性氧化物上。
除了亲水性产品的上述优点外，疏水性气相白炭黑产品的特点是：低吸湿性、很好的分散性、即使对于极性体系也有流变调整本领。
有些产品，在疏水处理的基础上再经过结构改性，可为客户研发新产品和提高产品的性能供给进一步的帮忙。
例如：在液体体系中，疏水性气相白炭黑可以达到高添加量，而对体系的粘度影响很小。
疏水性气相白炭黑的功能：加工使用中最适合的流变性；极性液体的增稠，如环氧树脂；有机硅弹性体的补强；高添加量，如在模压制品中；良好的疏水性，提高防腐性；改善介电性能，如在电缆复合物中；粉末助流剂，如在粉末涂料及灭火剂等；在涂料和塑料中提高耐划伤性。
白炭黑 表面硅羟基
白炭黑表面硅羟基
白炭黑表面的硅羟基是一种活性基团，具有亲水性，使得白炭黑具有较高的表面能，容易发生凝聚，从而影响产品的性能。
在生产过程中，白炭黑容易团聚、亲水，导致成本偏高、效率低且能源消耗严重。
为了改善这些问题，通常需要对白炭黑的表面进行改性。
白炭黑表面改性的方法主要包括硅烷偶联剂改性、醇酯法改性、聚合物接枝法改性和聚合物包覆改性等。
这些方法可以消除或减少表面硅醇基的数量，使产品由亲水性变为疏水性，以达到改变表面性质的目的。
例如，利用硅烷偶联剂的双反应功能，有机基团的一端与白炭黑表面的羟基反应，另外一端与橡胶等聚合物大分子链发生反应，使得白炭黑表面特性得以改变。
纳米白炭黑粉体表面改性的研究
纳米白炭黑粉体表面改性的研究1 研究目的和意义白炭黑是一种超细微具有活性的二氧化硅粒子，是一种白色、无毒、无定形微细粉状物，具有多孔性、高分散性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能的重要无机硅化合物。
其相对密度为2.319～2.653，熔点为1750℃，是一种重要的精细无机化工产品。
化学名称为水合无定形二氧化硅或胶体二氧化硅，分子式为SiO2 .nH2O，系以Si原子为中心，O原子为顶点所形成的四面体不规则堆积而成的。
它表面上的Si原子并不是规则排列，连在Si原子上的羟基也不是等距离的，它们参与化学反应时也不是完全等价的[1]。
和其他氧化物相似，一旦白炭黑(SiO2)和湿空气接触，表面上的Si原子就会和水"反应"，以保持氧的四面体配位，满足表面Si原子的化合价，也就是说，表面有了羟基。
白炭黑对水有相当强的亲和力，水分子可以不可逆或可逆地吸附在其表面上。
所以SiO2表面通常是由一层羟基和吸附水覆盖着，前者是键合到表面Si原子上的羟基，也就是化学吸附的水；后者是吸附在表面上的水分子，也就是物理吸附的水。
已有的研究成果表明白炭黑表面存在羟基官能团，其羟基主要划分为三种类型[2]：(1)孤立单羟基， SiOH；(2)孤立双羟基，=Si(OH)2；(3)在羟基相互之间有氢键存在的邻位羟基。
当表面硅醇基浓度足够大时白炭黑表面是亲水的。
水分子可以和白炭黑表面的羟基群形成氢键。
白炭黑具有特殊的表面结构(带有表面羟基和吸附水)、特殊的颗粒形态(粒子小，比表面积大等)和独特的物理化学性能, 白炭黑微粉能提高材料和产品固有的物理属性和化学性能，广泛应用于催化剂、催化剂载体、石油化工、脱色剂、消光剂、橡胶补强剂、塑料充填剂、油墨增稠剂、金属软性磨光剂、绝缘绝热填充剂、高级日用化妆品填料及喷涂材料等各种领域，是橡胶、化工、电子、医药等行业提高产品质量所需要的“工业味精”。
然而，由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以湿润和分散，与有机基体之间结合力差, 易造成界面缺陷, 使复合材料性能降低；而且由于其表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚，因而产品的应用性能受到影响。
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８ ０ ｍｉ ｎ后 ， 白炭 黑 的 活 化 度 达 到 ９ Ｏ ％ 以上 并 趋 于 稳 定 。
如图 ３ 所 示 。 图 中谱 线 Ａ 为 改 性 前 白炭 黑 的 红 外 光 谱 图， 由谱 线 Ａ 可 以 看 出 ， １ １ ０ ７ ｃ ｍ＿ １ 处 出现 了 Ｓ ｉ — Ｏ～ Ｓ ｉ
Ｈ。 Ｏ
１
ｒ
Ｉ
（ １ ）
由于 一Ｏ—Ｃ Ｈ 。 基 团本 身 具 有 疏 水 性 ， 因 而 白炭 黑
疏 水 性 增 加 。 随着 取 代 过 程 的 进 行 ， 白 炭 黑 分 子 表 面 的
白炭 黑 具 有 质 轻 、 化学稳定性好 、 电绝 缘 性 好 等 优 异
２ ． ２ ． ２ 反 应 时 间 对 白炭 黑 改 性 的 影 响
仪器： Ｊ Ｊ 一１型数 显 电动搅拌 器 、 Ｂ Ｓ 一３ ０ ０ ＋型 电子
天平 、 Ｓ Ｙ Ｐ型智 能 恒 温 水 浴 、 Ｑ Ｚ ７ ７ —１ ０ ２型 干 燥 箱 、 Ｓ ＨＺ
一
Ｉ １ １ ） 型真 空 泵 、 Ｔ Ｅ Ｎ Ｓ Ｏ Ｒ ２ ７型 红外 光 谱 仪 。
振动 ， ３ ４ ２ １ ｃ ｍ 处 为 Ｏ— Ｈ 基 的 伸 缩 振 动 ， ９ ５ ７ ｃ ｍ～ 处 为 Ｓ ｉ 一０Ｈ 的弯 曲振 动 吸 收 ， ７ ９ ９ ｃ ｍ－ １ 处为 Ｓ ｉ —Ｏ— Ｓ ｉ 键
白炭黑分 子表 面， 当白炭黑被疏水 的烷氧基基本 包覆时 ，
表 １ 正 交 实验 结果
实 验 号
十八 醇
／ ｇ
催 化剂 反 应 温 度 反 应 时 间
／ ｇ
０ ． ４
活 化 度
｝ ｅ
４ Ｏ
／ ｍｌ ｎ
８ ０ ９ ２ ． Ｏ Ｏ
改性剂 用 量 对 白 炭 黑 改 性 的 影 响
２
３ ４ ５ ６ ７ ８
２ ． ５
２ ． ５ ２ ． ０ ２ ． ０ ２ ． ０ １ ． ５ １ ． ５
０ ．３
０ ． ２ ０ ． ４ ０ ． ３ ０ ． ２ Ｏ ． ４ ０ ． ３
３ ０
５ Ｏ ３ Ｏ ５ Ｏ ４Ｏ ５ ０ ４ Ｏ
处的吸收峰减弱 ， １ １ ０ １ 、 ４ ７ １ ｃ ｎ ｌ 处 吸 收 峰 明显 减 弱 。此
外 出现 了 ２ ９ ５ ７ ｃ ｍ＿ 。 一ＣＨ。伸 缩 振 动 吸 收 峰 ， 而 新 出 现
氧基无法继续取 代 白炭 黑分 子表面 活性羟 基 ， 活 化度 维
持 稳 定 。所 以 ， ８ ０ ｍｉ ｎ为 最 佳 反 应 时 间 。
８ ９ ． ５ ６ ７
０ ． ２ ９ １ ． ２ １ ３ ８ ９ ． ６ ８ ０
９ １ ． ２ ４ ３
３ ０ ９ ２ ． ２ ３ Ｏ ９ ０ ． ５ ６ ０
８ ９ ． ３ ４ ７
品的亲油性 、 分 散 性 。 笔 者 采 用 价 格 低 廉 的 十 八 醇 作 为 改 性 剂 对 沉 淀 白炭 黑 进 行 改 性 ， 制 备 过 程 中无 有 毒 有 害 腐蚀性物质生成 ， 制造过 程简单 、 反应条 件温 和 ， 其 改 性
产 品 具 有 良好 的疏 水 性 能 。 １ 实 验 部 分
普 通 型 磷 铵 干 粉 灭 火 剂 而 日益得 到业 内重 视 和发 展 。但 由于 磷 酸 铵 盐 在 超 细 情 况 下 极 易 吸 潮 结 块 ， 因 而 对 干 粉
定 温 度下 ， 十 八 醇 与 白炭 黑 分 子 中 的 活 性 羟 基 反
应， 脱 去 一 分 子水 ， 烷 氧 基 ～ ０一 Ｃ １ ８ Ｈ３ ７取 代 羟 基 而 键 合 到 白炭 黑 分 子 表 面 。其 反应 机理 如 式 （ １ ） 所示 ：
（ Ｉ ） 采用 红 外 光 谱 对 产 品改 性 前 后 进 行 表 征 。
（ ２ ） 采用 活 化 度 法 测 定 改 性 产 品 的疏 水 性 ： 称 取 质 量 为 ｗ 的改 性 白炭 黑 粉 体 加 入 到 装 有 去 离 子 水 的分 液 漏 斗 中， 用玻璃棒搅拌 ２ ｍｉ ｎ以上 ， 静置 ２ ｈ， 取 出漂 浮 部 分 的 白炭 黑 ， 烘干 ， 称 重 得 ｗ。 。活 化 度 一漂 浮 样 品 质 量 ／ 样
的２ ９ １ ９ 、 ２ ８ ５ １ ｃ ｍ 处 的 吸 收 峰 为 一 Ｃ Ｈ 一 的反 对 称 和 对 称 伸 缩 振 动 吸收 峰 。这 表 明 白炭 黑 表 面 的 部 分 羟 基 已 被 十 八 醇 的有 机 烷 基 基 团 所 取 代 ， 即改 性 白 炭 黑 表 面 已 被 成 功 接 枝 上 了十 八 醇 的 烷 基 。
品总 质 量 一Ｗ。 ／ Ｗ 。活 化 度 越 高 表 明其 疏 水 性 能 越 好 。
２ 结 果与 讨 论 ２ ． １ 基 本 原 理
一
文章 编 号 ： １ ０ ０ ９ ～０ ０ ２ ９ （ ２ Ｏ １ ４ ） ０ ２ —０ １ ９ ８ —０ ３
超 细磷 酸 铵 盐 干 粉 灭 火 剂 由于 其 粒 径 小 ， 比 表 面 积 大， 表 面 活性 高 ， 灭 火 速度 快 ， 用量少 ， 灭 火 效 能 可 数 倍 于
原料 ： 沉 淀 白炭 黑 、 十二烷基硫 酸钠（ Ａ Ｒ ） 、 无 水 乙醇
（ ＡＲ） 、 十 一 八醇（ ＡＲ） 。
白炭 黑 的表 面 包 覆 已 经 比 较 完 全 ， 此 时再增加 改性 剂 的 用量 ， 不 能 进 一 步 增 大 白炭 黑 的疏 水 性 ， 而 且 过 多 的十 八 醇 会 在 白炭 黑 粒 子 表 面 形 成 多 层 包 覆 ， 不 仅 造 成 改 性 剂 的浪 费 ， 且 使 抽 滤 过 程 变 得 困难 。结 果 表 明 ， 十 八 醇 用 量 为２ ． ０ ｇ时 ， 改 性 白炭 黑 的 活 化 度 达 到 ９ ４ ． Ｏ ３ ， 其 疏 水 效果最好 。
性能 ， 能 与 硅 油 一 起 在 灭 火 剂 粒 子 周 围形 成 叠 加 斥 水 场 ，
羟 基 被 长 链 的烷 氧 基 一（ ） 一Ｃ Ｈ。 取代得越 多 ， 其 疏 水 性
越好 。
提 高粉 体 的斥 水 性 和 抗 吸 潮 结 块 能 力 ， 是 干 粉 灭 火 剂 的 重要 添 加 剂 。 由于 白炭 黑 是 超 细 微 且 具 有 活性 的 二 氧 化 硅粒子 ， 表面存在大量 羟基 ， 呈 亲水 疏油 的特性 ， 易 吸 水
达 到 最 好 的疏 水 效 果 。继 续 延 长 反 应 时 间 ， 接 枝 上 去 的 烷 氧 基 的空 间位 阻作 用 也 越 来 越 大 ， 大 到一定程度 时 ， 烷
的对称 伸缩振动 ， 这都为 白炭黑 常见基 团； 图中谱 线 Ｂ为 改性后 白炭黑 的红外 光谱 图， 其中３ ４ ２ ０ 、 ９ ５ ７ 、 ８ ０ １ ｃ ｒ ｎ ＿ ＿
键 的反 对 称 伸 缩 振 动 ， ４ ７ ３ ｃ ｍ 处 为 Ｓ ｉ 一０一Ｓ ｉ 键 的 弯 曲
在 反应初期 由于 白炭黑表面存在 大量 的 ｓ ｉ —ＯＨ 活性位
点， 空 间位 阻小 ， Ｃ Ｈ。 ＯＨ 极 易 吸 附 并 键 合 到 白炭 黑 表 面 。继 续 增 加 反 应 时 间 ， 越 来 越 多 的 ～ Ｏ—Ｃ Ｈ。 键 合 到
与 白炭 黑 表 面发 生 了化 学键 合 。 改 性 后 的 疏 水 白炭 黑 在 超 细 干粉 灭 火 剂 中 的应 用 实 验 表 明 其 对 提 高 超 细 干 粉 灭 火 剂 的 斥
水性 能 ， 增加其抗吸湿结块能力有极好的效果 。 关键 词 ： 白炭 黑 ；十八 醇 ；表 面改 性 中 图分 类 号 ： Ｘ ９ ２ ４ ． ４ ， Ｔ Ｑ５ ６ ９ 文献 标 志码 ： Ａ
灭 火 剂 与 阻 燃 材 料
白炭 黑 的表 面疏 水 改性 及 应 用
马红鹏 ，徐卡 秋 ，陈小 康 。卢二 凯
（ 四 川大 学 化 学工 程 学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要 ： 以十 八 醇 为 改 性 荆 ， 对 白 炭 黑 进 行 表 面 改性 研 究 。 考 察 了十 八 醇 用 量 、 反 应 时间等 因素对 改性 效果 的影响 ， 由 正 交 实 验 得 出表 面 改 性 的 最 优 条 件 为 ： 十八 醇 用 量 ２ ． ０ ｇ 、 催化 剂
１ ９８
实验 结 果 如 图 ２ 所 示 。 由 图可 见 ， 在 反应初期 ， 白 炭 黑 的活 化 度 随 着 改 性 时 间 的 延 长 逐 渐 上 升 ， 反 应 进 行 到
Ｆ ｉ ｒ ｅ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｆｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０ １ ４， Ｖｏ ｌ ３ ３， Ｎｏ ２
团 聚 。 为此 ， 需 对 白 炭黑 粒 子 进 行 表 面 疏 水 改 性 ， 提 高 产
２ ． ２ 单 因素 对 白炭 黑 改 性 的影 响 ２ ． ２ ． １ 改 性 剂 用 量 对 白炭 黑 改 性 的影 响 实验 结 果 如 图 １所 示 。 随 着 改 性 剂 Ｃ 。 Ｈ。 ＯＨ 用 量 的增 加 ， 白炭 黑 的 活化 度 呈先 急 剧 上 升 而 后 平 稳 的趋 势 。 由于 白炭黑 表 面 的 活 性 羟 基 很 多 ， 在 改 性 剂 用 量 较 少 的 条件下 ， 极 易 发 生 烷 氧基 取代 羟 基 的反 应 ， 因 而 随着 改 性
剂 用 量 的增 大 取 代 程 度 增 大 ， 白炭 黑 的疏 水 程 度 也 迅 速 增 大 。但 当 十 八 醇 的 量 大 到 一 定 程 度 后 ， 白炭 黑 的表 面
活 性 羟 基 已经 基 本 被 十 八 醇 的烷 基 链 所 取 代 ， 烷 氧 基 对