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          1. 特種炭黑公司新聞

            炭黑表面官能團是什么?

            2020-08-04 10:08:07

            (1) 碳-氧表面基團

            在炭黑粒子表面上,生成的含氧基團是最重要的表而基團,它影響著炭黑的理化性能,如濕潤性、催化活性以及電化學性能。這些含氧基團分為酸性氧化物、堿性氧化物和中性氧化物二類。當碳與氧在溫度達400°C時處理或者在室溫碳與氧化溶液接觸,則生成酸性氧化物。這些表面基團的熱穩定性較差,在300-800T的情性氣氛中或其 空條件下熱處理時便會分解,析出二氧化碳和水蒸氣這些酸性表面基團主要為段基、酚羥基、醍基、內酯基或一氧化碳凝結層,酸性主要來源于氧基。炭黑在氧氣中表而成為極性。

            當炭黑在1000°C的情性氣氛或其空中熱處理時,釋放岀所有表面復合物,之后冷卻至室溫,并與氧氣接觸,此時產生堿性表面氧化物。 加坦和威斯認為其堿性氧化物為毗喃酮型結構, 它們是些弱堿,能生成鹽類,生成的鹽可水解。里文的研究證實,在酸存在下氧化處理過的炭黑表面上存在著陽離子表面點。說明炭黑表面的鍵合氧可產生正電荷,當然也不排除存在碳-氧鍵,如酯氧鍵合的可能,這部分氧在功能也可能參與生成石墨層上的堿性基團。

            中性表面氧化物是由產在碳表面上的不飽和區(烯類)X寸氧的不可逆吸附而形成的。氧原了組成—c—C--O—0—C鍵,在真空熱處理時.分解成CO中性表面氧化物比酸性表面氧化物更為穩定。

            (2)碳-氫表而基團

            氫是以化學吸附水、部分羥基、酚基的方式存在于炭黑中,此外,也有少量的氧原子直接鍵合在碳原子上,構成C-H鍵。 元素分析炭黑中氫含量在0. 01^-0. 7% (質量分數)范圍內.爐法炭黑中,氫含量有隨炭黑比表面積降低而增加的趨勢。炭黑中的氫集中分布在碳的表面上,僅有少量位于碳的晶格內。

            與碳-氧表而復合物相比,碳-氯復合物更為穩定,在惰性氣氛或真空中高溫熱處理時,逸出水和元素氫。當溫度約700P時有少量的氫被解吸。在1000?12001,大量的氧開始解吸。然而,即使在1200T時, 仍然有一定比例的化學吸附氫滯留在炭黑內,直至1600°C時,最后殘留的吸附氫才會被排出。

            (3)其他化學官能團

            除氧和氧以外,炭黑中也存在其他元素與碳形成官能團。這些元素有的是炭黑原料如油和氣帶入的,有的則是炭黑后處理時形成的。

            硫在炭黑中的含量可達1%,并以多種形式存在,如元素硫、無機硫酸鹽和有機疏合物。元素硫約占硫含量的10%.在橡膠應用中,它有助于膠料硫化時的交聯.化學吸附硫以碳-硫表面復合物的形式出現,熱穩定性較高,當用強回流或在真空或惰性氣體中加熱也不會分解。但是,當在500~700°C熱處理時,可完全解吸。

            正常生產的炭黑中不含鹵族元素,碳-鹵素表面復合物是在使用鹵族化合物處理炭黑時生成的。例如,在氣相或水相用鹵素或鹵素化合物處理炭黑,形成穩定的碳-鹵素表面復合物。吸附量取決于碳表面特性、氧和氫含量、實驗條件以及鹵族化合物種類.鹵素對碳的反應性 按氯 >溴> 碘的順序降低,相應的碳-鹵素表面復合物的穩定性亦按相同的次序而變化。但總的來說,碳-鹵素表面復合物的穩定性較髙,如果碳沒有殘余的氫,即使在高達1000°C真空下熱處理也無法解吸,但是當用氨氣或堿處理時部分鹵素被置換岀來。


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