炭黑表面接枝改性及其分散液稳定性研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
炭黑表面接枝改性及其分散液稳定性的研究
姓名:谢扬
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:姚素薇
20040101
中文摘要炭黑是一种介观结构、粒子形态和表面性能都极为特殊的碳素材料,不仅具有良好的化学稳定性和耐光、热、气候稳定性,还具有优异的着色性能,是一种在ǖ幕∩希τ盟峒罘从Φ幕驹斫刑亢诘谋砻婀倌芡欧析,通过采用滴定法确定反应终点,使测量的准确性和重现性均得到提高。该方本文通过氧化、羟甲基化反应,在炭黑表面引入羟甲基,并与槌梢体系,引发丙烯酸丁酯在炭黑表面进行接枝聚合,使炭黑在无水乙醇中的分散稳接枝炭黑分散液具有优异耐高温性。为了避免粒子返粗和获得高分散稳定性,本实验引入超声波,利用超声场的分散作用将团聚的粒子粉碎到初级粒子,然后进行接枝反应。通过甲醛与炭黑表面接枝的聚乙烯醇反应,生成聚乙烯醇缩甲醛,使亲水性对热处理后的炭黑和接枝炭黑进行化学镀,并通过湎哐苌以及借助红外光谱、透射电镜炔馐允侄味越又μ亢诮辛吮碚鳌关键词:炭黑,表征,接枝,丙烯酸丁酯,聚乙烯醇缩甲醛,化学镀铜理想的黑色颜料。法可求出炭黑表面含氧官能团的含量。定性大大提高。炭黑转化为亲油性炭黑,接枝炭黑在丙酮中具有良好的分散性。聚乙烯醇缩甲醛接枝炭黑的丙酮分散液具有很强的耐温性能。透射电镜碚髁硕仆蟮奶亢凇
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导师繇蚓一犯签字日期珈辏日学位论文作者签名:确刁构蹰寸怕年卵救签字日期:诳赺年论淙签字日期:上。。吁学位论文版权使用授权书独创性声明特授权鑫壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨洼盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:
第一章文献综述炭黑的微观结构引言通过对炭黑用湎哐苌Ⅺ①⑼干涞缱酉晕⒕、高分辨电子显微炭黑是一种介观结构、粒子形态和表面性能都极为特殊的碳素材料,是利用烃类物质屠嗷蛱烊黄忍记饣衔裂解和不完全燃烧而生成的细小的黑色粉末状物质病俊早在公元三世纪,中国人和印度人就已采用炭黑作墨汁中的着色剂了。但是直到年,才实现了炭黑的工业化生产,同时出现了“炭黑”这一术语。目前,炭黑通常是指炉黑、槽黑、热裂黑和灯烟黑,主要应用于橡胶、次世界大战前后,合成橡胶工业的发展,带动了炉法炭黑的研制成功。年代初期,炉法新工艺炭黑迅速地发展,逐渐取代了传统的炭黑生产工艺旷。炭黑约有一半用于印刷油墨,%用于涂料和油漆,%用于塑料,ビ糜诨药品,ビ糜谠熘剑溆嗟ビ糜谥钊缪樟咸砑蛹痢⒒逼贰⒌绯睾驼ㄒ┫粉鸺烫逋平等。炭黑还是~种氧化、还原催化荆,也可称为催化剂的载体:它可以加快过氧化氢分解,使碘化钾溶液析出碘,乙烯氧化成水和二氧化碳或氧化成醋酸,萘酚和苯二胺氧化成靛粉,以及硫化氢氧化成硫的反应。后还发现,炭黑作为烃类裂解催化剂时,其活性相当于硅酸铝,它也是烃类异构化的催化剂,是乙烯基分析仁侄我约岸匝趸褪ɑ难芯糠⑾郑禾亢谥刑吭右詓杂化轨道合成大缱悠矫婀查钐逑担.。,在平面层的每一个碳原子与其邻近的碳原子形成三个。键和一个渲姓銎矫娌闾荚庸灿胣电子,缱釉谡銎矫娌隳诔史獗兆刺植迹浠疃衫┏涞秸銎矫娌这是炭黑能传导电荷的根本原因L疾忝嫖薰嬷氐俳岷铣赏娜∠虻牧W雍聚集体。不饱和键的存在,使得碳原子的力场尚有剩余价力。碳层边沿及内部存在的官能团和杂质,使得聚集物表面弯曲畸变和非均一化,造成开放孔隙和内封涂料、塑料、电炭等行业。自年发现了炭黑对橡胶的补强作用以来,炭黑的产量和用量迅速增长。直到年,槽黑仍是炭黑生产中的主导产品。第二橡胶工业是炭黑最大的用户,其消耗量约占全部炭黑的%左右。非橡胶用化合物在聚合过程中间金属催化剂的载体】。闭孔隙。
.奂宓纳珊吞蓟炭黑的生长机理”·,所有碳原子的大部分共轭价键呈碳一碳键而闭合:在增长的炭黑的生长过程大致可以分为四个阶段:诱导反应、晶核形成、晶核生长、聚集体的生成和碳化。烃原料分子在高温下裂解、缩和、脱氢,经过一定的诱导期后,出现炭黑晶核。对于石蜡烃分子,首先经断裂、脱氢变为较简单的烷烃,烯烃,生成乙炔或芳烃等中间产物,而后脱氢缩合成大分子的活性芳烃基团。芳烃分子由于具有稳炭黑晶核生成过程包括本身的自由基一晶核的链锁形成过程