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炭黑及其改性

炭黑及其改性

1炭黑简介

碳黑（CB），也称为炭黑，这是一种\t/_blank无定形的碳。是一种很轻、松而且很细的黑色粉末。它的表面积非常大，范围很广从10~3000m2/g。这是由于在空气不足的条件下燃烧或者是受热分解而得的产物。比重为1.8-2.1。通过天然气制成的称“气黑”，通过\t/_blank油类制成的称“灯黑”，通过\t/_blank乙炔制成的称“乙炔黑”。除此外还有“槽黑”、通过炉法制得的炉黑。按照炭黑的性能可以区分为补强炭黑、\t/_blank导电炭黑、耐磨炭黑等[8]。

炭黑的形态

炭黑的微观构造：炭黑粒子在微观结构中是\t/_blank具有微小的晶体结构的，在炭黑中，碳原子排列的方式和石墨很相似，碳原子会组成一个六角形的平面形状，炭黑原子的每个微晶体都是由三四个这样的层面组成的，但是因为炭黑微晶中，在平面上炭黑排列是有规律的，但是从相邻的碳层上看，炭黑的排列又是无序的。所以又叫作准石墨晶体。

炭黑的粒径：炭黑的粒径范围是很大的，炭黑生产的工艺方法不同，得到的炭黑粒径就不同。用灯黑生产这个工艺得到的产品相对而言是比较粗糙的，用气黑这个生产工艺生产出来的炭黑粒径是比较小的，相对而言是比较精细的。用炉黑这种生产工艺方法生产出来的炭黑粒径分布的范围很大，几乎具有所有粒径的炭黑。即使生产炭黑使用的工艺方法相同，它的粒子大小也并不是完全相同的，而是呈现出一个\t/_blank粒径的分布范围。一般来说，炭黑粒子较细的品种，\t/_blank粒径的分布范围会比较窄。

化学性质：炭黑表面的化学性质跟生产工艺有关。生产炭黑的工艺方法不相同，炭黑表面的化学性质就不一样。炭黑的真实表面积和计算出来的几何表面积并不相同，这是因为炭黑的表面存在着很多小孔，这种小孔大大增加了炭黑的表面积。在炭黑表面，存在着很多种含氧基团。这个理论的研究认为，随着炭黑填充量的增大，炭黑粒子的密度就会变大，炭黑粒子间相互接触的几率就会变大，这样一来，聚合物的导电性能也就会随之上升。因为炭黑表面的含氧基团有很多是极性基团，随着炭黑含量的增加，聚合物的极性也会增加，

CB-X*+单体→CB-R

3)炭黑与聚合物的反应接枝：炭黑表面的活性基团和具有反应性基团的聚合物进行反应。

CB-X+Y-R→CB-R

上式中，*代表自由基，R代表高分子，X、Y代表活性基团。