静电组装法制备CB/CNTs导电复合材料

用表面活性剂分别对炭黑、碳纳米管进行表面修饰，并采用超声波分散仪对其进行分散处理。探讨了添加几种不同分散剂超声分散的效果。利用相反电荷相互吸引原理，将带有相反电荷的炭黑和碳纳米管，静电组装成CB/CNTs导电材料。实验结果表明：表面活性剂可使炭黑、碳纳米管表面附有相应电荷，有效分散炭黑、碳纳米管。且静电组装法制得CB/CNTs复合材料，导电性能得到良好改善。     

炭黑在水性体系中的分散及分散剂结构的影响

研究了表面特性各异的炭黑在水性体系中的分散，发现阴离子和两性聚合物分散剂及疏水端为萘环的非离子表面活性剂的均有分散炭黑的能力，但它们与炭黑粒子表面的结合方式不同，以低选择性的ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌ力和平面分子间的π－π力相结合，有利于炭黑的分散和所形成分散液的稳定。     

炭黑的表面氧化与接枝

为把炉法炭黑作为色素炭黑使用，需要对其进行水性高分子接枝，以提高炭黑在水中的分散稳定性．研完了液相氧化剂氧化两种炭黑前后表面挥发分和pH值的关系及表面官能团组成的变化，并对比了氧化前后炭黑的自由基接枝效果．实验发现，低结构、高比表面的炭黑易被液相氧化剂氧化，且氧化剂的浓度和氧化强度直接影响炭黑的氧化效果．氧化炭黑的挥发分与其pH值之间存在一阶指数衰减函数关系．氧化后炭黑表面的羧基和醌基含量增加造成了炭黑和水亲合力及炭黑接收自由基能力增加，从而提高了炭黑接枝水溶性高分子的接枝率．     

丙烯酸酯在炭黑表面接枝聚合的研究

以炭黑表面大量存在的芳香族稠环化学物为基础,以缩合反应引进羟甲基,并利用羟甲基和铈离子之间的氧化还原引发反应探讨丙烯酸酯单体在炭黑表面的接枝聚合反应,同时考察了接枝炭黑粒子在水介质中的分散效果     

炭黑表面改性及其在聚氨酯密封胶中的应用

在引发剂过氧化苯甲酰存在下,用苯乙烯对普通炭黑进行了有机表面改性,考察了改性后炭黑在有机溶剂中的分散性,再以该改性的炭黑为填充剂,制备聚氨酯密封胶,考察该种改性方法所得到的炭黑对密封胶性能的影响。结果表明,改性后炭黑能够在有机溶剂中较好地分散,当填充于聚氨酯密封胶中,与未用该炭黑填充的密封胶相比,密封胶的伸长率、拉伸强度、剪切强度、邵氏硬度明显提高,抗下垂性明显改善。     

过渡金属化合物对P(SBR/N330)硫化胶的增强作用

用过渡金属及稀土化合物对高耐磨炭黑（N330）进行表面改性，探讨提高高耐磨炭黑填充型粉末丁苯橡胶（SBR）硫化胶的力学性能，结果表明，用Co(OH)3/NH4OH及铈化合物对N330进行表面改性后，能显著提高其硫化胶的300%定伸应力，拉伸断面形貌的SEM分析表明，N330经Co(OH）3/NH4OH及铈化合物改性后，其在SBR基体中的分散良好，界面粘合牢固。     

等离子体处理对炭黑/硅橡胶压阻特性的影响

利用等离子体对炭黑进行表面处理,比较不同气体等离子体处理前后炭黑/硅橡胶的压阻性能.试验表明,炭黑经氩气等离子体处理后,所制备的试样电阻减小；而经氮气等离子体处理后,试样的电阻增大,同时提高了电阻的变化范围.原子力显微镜(AFM)测试表明,等离子体处理后的炭黑表面产生明显的凹凸；由扫描电子显微镜(SEM)图像可知,炭黑在硅橡胶中的粒径较小,分散较均匀,这些均有利于提高炭黑/硅橡胶压阻灵敏性.等离子体处理对于发黑/硅橡胶的压阻重复性和迟滞性能等影响不大.     

炭黑的表面化学改性及其在水介质中的分散性研究

为了提高炭黑在水性介质中的分散性，利用对苯酚磺酸（p—PS）及低聚对苯酚磺酸（SPV）羟基邻位的活泼氢与羟甲基的反应，将炭黑羟甲基化后，研究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、反应溶剂对接枝率的影响，并在水浴90℃，催化剂存在下，水／甲醇为溶剂，反应3h，得到了接枝率为13％的改性炭黑。通过阿R、TEM等手段对P—PS和SPF改性炭黑进行了表征；未经改性的炭黑5min即会完全沉降；P—PS改性炭黑，在自然沉降15d后，分散液透光率从1．5％增加到11．4％；接枝率为13％的SPF改性炭黑，分散液透光率从43．4％变为65．8％。结果表明：改性炭黑在水中的分散稳定性大大提高。     

超声协助引发自由基聚合制备聚合物包覆炭黑及其在环氧树脂中的性能表征

在超声和引发剂的共同作用下,采用乳液聚合法引发单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)在炭黑表面原位包覆聚合,常温下1h内即实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的包覆,并对其表面化学组成和分散状态进行表征。结果表明:改性后炭黑表面PMMA的包覆率为5.7%,O、C原子的物质的量之比由改性前的4.2%增加至改性后的7.5%;在超声破碎作用下,炭黑的平均粒径大大减小,在溶剂中的分散稳定性显著提高。将炭黑与环氧树脂复合并表征其性能,结果表明:与未改性炭黑相比,改性后的炭黑在环氧树脂中的团聚倾向减弱,甚至当添加10phr(phr:每100g树脂添加1g)改性炭黑时团聚现象仍不严重;此外,改性炭黑/环氧树脂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。     

炭黑表面氧化改性及其水分散性研究

在水介质中利用过硫酸铵对炭黑表面进行氧化改性,考察了炭黑种类、氧化剂含量、反应时间和温度等参数对改性效果的影响。采用XPS和pH计测定分析了炭黑表面基团含量变化,通过膜过滤、激光粒度分析、透射电子显微镜(TEM)观察及炭黑水分散液离心分离等方法考察了改性炭黑的水分散性及分散稳定性。结果表明,过硫酸铵质量分数为0.018%,反应温度为30℃,反应时间为20 h时,炭黑粒度由315.6 nm降至146.8 nm,其水分散液的分散性及稳定性最好,静置一年后无表观沉降。     

丙烯酸酯在导电炭黑表面的接枝共聚合

利用导电炭黑表面上引入的过氧酯基与亚铁盐构成的氧化还原体系 ,引发甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸在炭黑表面接枝共聚合。通过透光率的分析表明 ,V(MMA) V(AA)为 7 5 12 5时 ,聚合物接枝炭黑能稳定地分散在水溶液中。     

氧等离子体处理炭黑及其在水中分散性

以氧气为气氛对纳米级炭黑进行等离子体处理,通过改变处理功率、时间和压强等条件,考察处理后发黑在水中的分散稳定性.当改变压强、时间和功率中的某一因素时,炭黑在水中的分散稳定性呈规律性变化,每个因素都存在相应的最适条件(30 Pa,80w,5 min).炭黑经氧等离子体表面改性后,其在水中的分散性大大提高,经过35 d的自然沉降,分散性仍可达87%.经X-射线光电子能谱(XPS)分析发现,炭黑经氧等离子体表面处理以后,其表面引入了C＝O,-OH,-COOH,O-C-O等含氧基团.     

固相原位接枝炭黑的制备及其在涂料中的应用

采用固相原位接枝反应方法将炭黑(CB)与有机小分子在Haake转矩流变仪中进行接枝反应,制得接枝炭黑(GCB)。通过原子力显微镜(AFM)观察发现该接枝炭黑呈单分散分布,粒径为30 nm左右。将接枝炭黑制得涂料并考察其对涂料性能的影响,结果表明:与用未接枝炭黑制得的涂料相比,接枝炭黑制得的涂料在光泽度、附着力等方面均有较大提高。同时,扫描电子显微镜(SEM)也观察到接枝炭黑在涂料中均匀分散,且达到纳米级。     

X光电子能谱法研究色素炭黑的表面化学性质

色素炭黑是炭黑工业中的高性能、高附加值品种，深入认识色素炭黑的表面物理化学性质对于开发利用新品种色素炭黑很重要．通过X光电子能谱法测试表征了用不同方法生产的多种典型色素炭黑的表面元素组成与化学性质，阐明了导致接触法炭黑和炉法炭黑表面性质上差异的主要原因，以及炉法炭黑在臭氧化处理过程中表面化学结构发生的主要变化．研究结果指出，接触法炭黑与氧化炉法炭黑的表面在碳一氧键合结构形式及含量上有很大的差异；炉法炭黑的pH值高于接触法炭黑的主要原因是炉法炭黑表面碳一氧双键结构含量较低；炉法炭黑表面臭氧化过程中主要生成的是表面碳一氧单键结构，进一步氧化为双键的程度很低．此外，实验分析了接触法炭黑表面氮元素的组成，结果表明主要是以氨基和硝基的形式存在．     

原位悬浮聚合制备聚苯乙烯/炭黑复合微球

以磷酸三钙（TCP）和聚乙烯醇（PVA）为分散剂，过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，二乙烯基苯（DVB）为交联剂，对炭黑与苯乙烯进行原位悬浮聚合，制备了聚苯乙烯/炭黑复合粒子。探讨了分散速度和分散时间对炭黑在苯乙烯中均匀分散的影响，研究了反应过程中温度的控制、分散剂的用量对聚合的影响。实验结果表明：利用高速分散机分散，分散速度越大，所需分散时间越短；当选用有机-无机复合分散剂磷酸三钙（TCP）和聚乙烯醇（PVA），质量比为2：1，分段反应升温，先在 75 ℃下反应1.5 h，然后缓慢升温至85 ℃反应4 h，最后在95 ℃下反应0.5 h，可以得到成球率100%、粒径较为理想的黑色有光泽的聚苯乙烯/炭黑复合微球。DSC测试结果表明，在加入炭黑后聚合物的玻璃化转变温度（T_g）提高10 ℃左右，但炭黑用量（质量分数）从0.1%增加到0.5%时，聚合物T_g并不随炭黑用量的增加而增加。     

利用AFM研究炭黑的微观分散

炭黑在橡胶中的分散程度对其补强性能的发挥至关重要,工业生产中用光学显微镜获得的胶料图像仅能判别炭黑粉团的聚集程度,表征混炼工艺是否合格。探究不同炭黑在橡胶中的微观分散程度,有助于从纳米尺度搞清楚炭黑分散程度对炭黑补强性能的贡献。使用原子力显微镜(AFM)获取硫化胶片截面的微观相图,表征出炭黑在橡胶中的分散程度,从分散程度角度解释了不同粒径和结构炭黑的补强性和耐磨性的差异。选取最具代表性的五种炭黑为原料,定量表征炭黑聚集体在天然橡胶中的分散程度,统计评价分析炭黑在橡胶中的聚集体尺寸分布和间距分布。结果发现:(1)炭黑原生粒径越小其炭黑微观分散程度越好;(2)N115粒径最小,在胶料中分布最均匀导致其补强性能最佳,但是粒径太小混炼困难;(3)N300系列炭黑在橡胶中,结构程度对炭黑微观分散程度的影响较小,但随着结构的增高,其补强性能更好。     

新型无酪素颜料膏的制备

介绍了制备无酪素颜料膏的一种新方法.主要对无酪素颜料膏中炭黑改性进行了研究,并做了改性炭黑在颜料膏中的应用实验.得到碳黑改性的最佳工艺条件为:羟甲基化碳黑质量浓度0.22 g/mL、单体浓度6.3 mol/L、硝酸浓度0.66 mol/L、引发剂Ce4 离子浓度16 mmol/L、反应时间4 h、反应温度50℃,接枝率达6%.应用实验表明:表面接枝的炭黑应用于颜料膏中克服了炭黑分散稳定性差的缺点,利用改性炭黑制备的无酪素颜料膏的稳定性得到明显提高.     

凹凸于橡胶表面的炭黑颗粒对轮胎耐磨性的作用

通过采用原子力显微镜研究分散于橡胶中的炭黑微观颗粒,测量了凸出在橡胶表面的炭黑聚集体高度值和包裹于炭黑周围的结合胶厚度值。研究发现其厚度变化范围为3 nm～7 nm,对应的炭黑原生粒径范围为20 nm～70 nm,而宏观耐磨性由大到小依次增强。较大粒径(70 nm左右)炭黑周围几乎观察不到结合胶,炭黑凸出高度值较大(约为20 nm～70 nm)。基于橡胶结合胶理论和磨粒磨损机理,提出一种新颖的炭黑补强解释。该理论的要点认为炭黑补强轮胎耐磨性归因于大量凸出在橡胶基体上的炭黑聚集体颗粒提供的表面硬质点,这些硬质点与地面接触,从而保护了基体橡胶不因高速摩擦而磨损。炭黑原生颗粒和橡胶基体的固定可通过一层结合胶实现。结合胶在受外力产生摩擦时能够提供弹性,能够将部分炭黑颗粒埋藏起来,而另一部分炭黑颗粒则仍然凸出于基体表面抵制耐磨,外力撤除后,其又恢复正常。     

无溶剂条件下氮杂碳黑负载钯催化苯乙醇选择性氧化的研究

以炭黑为载体、双氰胺为氮源,采用一步热解法制得氮杂炭黑(NBC),并用于负载高分散的Pd纳米颗粒(Pd/NBC).在无溶剂条件下、以空气作为氧源的苯乙醇选择性氧化中,Pd/NBC的催化活性明显高于无氮掺杂的炭黑(Pd/H2O2-BC)和活性炭(Pd/H2O2-AC)负载的钯催化剂.表征发现:氮源的添加提高了载体表面Pd纳米颗粒的分散性和缺电子钯的含量.在90℃下反应3 h,α-苯乙醇的转化率达到87.9%,苯乙酮的选择性为95.4%.反应温度可低至70℃,催化剂具有良好的可重复使用性能.     

沉淀法白炭黑的分散性

提高白炭黑在轮胎橡胶中的分散性,有利于提高轮胎橡胶拉伸强度并降低其滚动阻力。本文利用高速湿法研磨,通过正交试验研究了研磨过程工艺参数对白炭黑分散性能的影响。结果表明锆球直径对白炭黑的分散性影响最大,在转速5 000r/min,分散时间80 min,锆球直径0.9mm,白炭黑质量20g,六偏磷酸钠(SHMP)质量分数2%的条件下白炭黑分散最佳,中位径(D50)可降至112nm。