炭黑的表面化学改性研究

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1、南京理工大学硕士论文炭黑的表面化学改性研究摘要水性印墨及涂料中广泛应用的着色剂一炭黑需要在水中具有优良的分散稳定性，由于炭黑特殊的结构和其表面化学性质，在使用过程中存在易凝聚，难分散的问题。本文在深入分析和讨论国内外有关炭黑表面化学改性方法的基础上，提出经羟甲基化，再利用对苯酚磺酸(p．PS)和低聚对苯酚磺酸(SPF)上羟基邻位的活泼氢与羟甲基的反应活性，探索了炭黑粒子表面导入亲水性基团的表面化学改性方法。研究了反应时间、反应溶剂、催化剂对反应的影响，并利用TG、FTIR、TEM、分散稳定性实验等手段考察了改性炭黑的有关性能。结果表明，未经改性的炭黑在水中5min即会完全沉降；p

2、—Ps改性炭黑，自然沉降15天后，分散液透光率从1．5％增加到11．4％；接枝率为20％的SPF改性炭黑，分散液透光率从48．2％变为72．2％。说明本文的改性方法可以显著提高炭黑在水中的分散稳定性。本文还研究了炭黑的液相氧化改性，分别以浓硝酸和过氧化氢作为氧化剂对炭黑进行处理，讨论了氧化时问及氧化温度对氧化程度的影响。利用炭黑表面酸性基团对铁离子的吸附性，制备了一种铁／炭黑复合粒子。XRD、EDS、和TEM分析证明，铁／炭黑复合材料中无定形氧化铁在炭黑表面的含量可达40％，且分散均匀。关t词：炭黑表面改性水分散性钳炭黑复合粒子南京理工大学顾十论文炭黑的表面化学改性研究Abstr

3、actCarbonblack(CB)isoneoftheimportantpigmentsincoatingorwritinginkandisrequiredtoshowgooddispersingstabilityinwater．Becauseofitsspecialmicrostructure，particleconfigurationandsurfacebehavior,carbonblackiseasytoconglomerationandhardtodispersionwhileusing．Theintroductionofhydroxymethylgroupsonca

4、rbonblacksurfacewasbasedondeeplyanalysisanddiscussingthewaytomodifycarbonblackinsideandoutsidethecountry．HydroxymethylgroupsCanbereact丽mtheactivehydrogeninP-phenolsulfonicacid(p-PS)andtheoligomerofp-PSandformaldehyde(SPF)．ThenthemodificationofsurfacepropertiesWasinvestigatedbyintroducinghydro

5、philicgroupontocarbonblack．111eeffectsofthereactiontimeandthesolventonthegraftingyieldwereinvestigated．ThegraftedcarbonblackWascharacterizedbyFTIRspectrum，TG，TEManddispersingstabilitytest．CarbonblackinwatersuspensionwithouttreatmentWassedimentatewithin5minute．Dispersingstabilityofmodifiedcarb

6、onblackinwatersuspensionwaswellimproved．After15days’sedimentation,thetransmittanceat720nmofp·PSmodifiedcarbonblackinwatersuspensionwaschangedfrom1．5％to11．4％andSPFmodifiedcarbonblack,whichgrainingyieldw髂20％．waschangedfrom48．2％to72．2％．Inaddition，liquidoxidationofcarbonblackWasalsodiscussed．Nitr

7、icacidandH202wasusedasoxidant．TheeffectofoxidationtimeandtemperatureonthereactionWasinvestigated．Fe／CBcompositeparticleswereobtmnedbypyrolysisofFe”cationexchangedcarbonblack，whichWasoxidized．XRD，EDSandTEMinvestigationdisclosedthatamorphousfer