1、白炭黑改性的機(jī)理

白炭黑在各種橡膠上的補強(qiáng) 效果優(yōu)于其他白色填料，僅次于炭黑。與炭黑填充的硫化橡膠相比，二氧化硅/橡膠復(fù)合材料具有絕緣性好，發(fā)熱少，撕裂強(qiáng)度高，滾動阻力低和耐濕滑的優(yōu)點。在二氧化硅增強(qiáng)的復(fù)合材料中，二氧化硅顆粒通常以松散的“星云”次級聚集體形式存在。然而，SiO 2是極性顆粒，與非極性聚合物的相容性差，并且具有強(qiáng)的吸附和聚集趨勢。因此，白色炭黑顆?？偸莾A向于聚集兩次并且產(chǎn)生氫鍵締合。在混合過程中難以均勻地分散在橡膠中，并且不能獲得所需的復(fù)合效果。

因此，有必要對SiO 2的表面進(jìn)行改性以改善其與聚合物的相容性和結(jié)合力，以制備具有良好分散性和強(qiáng)界面作用的納米復(fù)合材料。因此，通常添加硅烷偶聯(lián)劑來修飾白炭黑的表面，以彌補其性能不足，增加其與橡膠基體的相容性并削弱填料與填料之間的相互作用。

硅烷偶聯(lián)劑可通過化學(xué)改性改善二氧化硅表面與聚合物之間的相互作用，并弱化填料-填料的相互作用。常用的表面改性的硅烷偶聯(lián)劑是雙-[3-（三乙氧基甲硅烷基）-丙基]四硫化物。偶聯(lián)劑與納米SiO2表面的羥基反應(yīng)，減少SiO2表面的羥基數(shù)量，改變SiO2表面的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其從親水性變?yōu)槭杷?，并改善其性能。相容性和與橡膠的相容性。關(guān)聯(lián)性。硅烷偶聯(lián)劑對天然橡膠復(fù)合材料的基本性能的影響，例如硫化性能，機(jī)械性能和應(yīng)力軟化效果，與二氧化硅的粒徑非常明顯相關(guān)。

2、白炭黑的表面改性工藝

一般的表面改性過程根據(jù)表面改性方法，設(shè)備和粉末制備方法而變化。目前，工業(yè)上使用的表面改性方法主要包括干法，濕法和復(fù)合法。

1、干法

這是使用較廣泛的非金屬礦物粉末表面改性工藝。當(dāng)前用于非金屬礦物填料和顏料，例如重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣，高嶺土和煅燒高嶺土，滑石，硅灰石，二氧化硅粉末，玻璃珠，氫氧化鋁和輕質(zhì)氧化鎂，粘土，陶瓷顏料等采用干式表面改性工藝。原因是干法工藝簡單，操作靈活，投資少，改性劑適應(yīng)性好。

（1）間歇干燥過程

其特點是可以在較大范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)表面改性時間（即停留時間），但顆粒表面改性劑難以均勻涂覆，單位產(chǎn)品消耗大，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大。高。揚塵污染難以適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，通常用于小規(guī)模生產(chǎn)。

（2）連續(xù)修改過程

它的特點是粉末和表面改性劑的分散性更好，顆粒表面涂層均勻，單位產(chǎn)品的改性劑消耗量少，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。通常在干粉制備過程之后進(jìn)行連續(xù)的干表面改性過程，以連續(xù)大量生產(chǎn)各種非金屬礦物活性粉末，特別是用于聚合物基復(fù)合材料的無機(jī)材料，例如塑料，橡膠和粘合劑。填料和顏料。

2、濕表面有機(jī)改性工藝

與干法相比，它具有表面改性劑分散性好和表面涂層均勻的特點，但需要隨后的脫水（過濾和干燥）操作。通常用于水溶性或可水解的有機(jī)表面改性劑，其中頭一步是濕法粉磨（包括濕式機(jī)械超細(xì)粉碎和化學(xué)粉磨），而后期則需要干燥，例如輕質(zhì)碳酸鈣（特別是表面改性） （納米碳酸鈣），濕磨的重質(zhì)碳酸鈣，超細(xì)氫氧化鋁和氫氧化鎂，超細(xì)二氧化硅等。這是因為化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生的漿液不濕方法表面改性也應(yīng)過濾曬干表面改性應(yīng)在過濾和干燥之前進(jìn)行，以使材料在干燥后不會形成硬附聚物，并改善其分散性。

無機(jī)沉淀涂層改性也是濕法改性過程。它包括制漿，水解，沉淀反應(yīng)以及隨后的洗滌，脫水，煅燒或焙燒等過程。

3、機(jī)械化學(xué)/化學(xué)涂料復(fù)合改性工藝

在機(jī)械力或精細(xì)研磨和超精細(xì)研磨過程中添加表面改性劑，以化學(xué)涂覆顆粒表面，同時減小粉末的粒度。該復(fù)合表面改性工藝的特點是可以簡化工藝，某些表面改性劑還具有一定程度的助磨效果，可以在一定程度上提高粉化效率。

缺點是溫度不易控制。另外，因為在改性過程中顆粒被連續(xù)壓碎，所以產(chǎn)生了新的表面，并且顆粒涂層難以均勻。需要添加表面改性劑，以確保均勻的涂層和高強(qiáng)度。此外，如果破碎設(shè)備的散熱不好，則在強(qiáng)大的機(jī)械力作用下局部高溫升高可能會使表面改性劑分解或破壞。分子結(jié)構(gòu)。

4、無機(jī)沉淀反應(yīng)/化學(xué)涂料復(fù)合改性工藝

在沉淀反應(yīng)改性之后進(jìn)行表面化學(xué)涂層改性，其本質(zhì)上是無機(jī)/有機(jī)復(fù)合改性過程。該復(fù)合改性方法已被廣泛用于復(fù)合二氧化鈦的表面改性，即在沉淀涂覆SiO2或Al2O3薄膜的基礎(chǔ)上，鈦酸酯，硅烷和其他有機(jī)表面改性劑用于改性TiO2 / SiO2或Al2O3。復(fù)合顆粒經(jīng)歷表面有機(jī)涂層改性。

5、物理涂層/化學(xué)涂層復(fù)合改性工藝

在物理地涂覆顆粒（例如金屬鍍層或涂層）之后，執(zhí)行表面有機(jī)化學(xué)改性工藝。

3、白炭黑改性效果的評價方法

改性二氧化硅的目的是將其起初的親水性改變?yōu)槭杷院陀H脂性，并改變其潤濕性和與有機(jī)相的相容性。

二氧化硅改性的效果可以通過測量改性二氧化硅的鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）的吸收，改性二氧化硅的活化指數(shù)和二氧化硅表面上的羥基數(shù)來確定評估。