白炭黑又名二氧化硅，是一種重要的無機(jī)化工原料。白炭黑特殊的表面結(jié)構(gòu)和顆粒形態(tài)使其具有優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性等，從而成為橡膠、涂料和塑料等諸多領(lǐng)域重要的無機(jī)填料。
一．白炭黑的表面改性
白炭黑內(nèi)部的聚硅氧和表面的活性硅醇基，使白炭黑具有親水性，在有機(jī)相中很難濕潤或分散。并且表面存在羥基，表面能較大，聚集體易凝聚，從而影響產(chǎn)品的性能。在生產(chǎn)過程中容易團(tuán)聚、親水、使成本偏高、效率低且能源消耗嚴(yán)重。在環(huán)保重壓下，降低成本，提高效率，改善表面疏水性就變得尤為重要。
白炭黑表面上有三種羥基，一是孤立的、沒受干擾的自由羥基；二是雙生的，兩個羥基連在一個Si原子上；三是連生的、彼此形成氫鍵的締合羥基。
白炭黑的表面改性就是利用改性劑通過化學(xué)工藝使白炭黑表面的羥基與改性劑發(fā)生反應(yīng)，消除或減少表面的硅醇基，以達(dá)到改變表面性質(zhì)的目的。
二．表面改性的工藝
根據(jù)改性劑的性質(zhì)可以將表面改性分為有機(jī)物改性和無機(jī)物改性。其中主要方法是有機(jī)物改性。有機(jī)物改性的技術(shù)關(guān)鍵是有機(jī)硅烷化，即有機(jī)基團(tuán)取代白炭黑表面的羥基。
有機(jī)物改性又分為干法，濕法和壓熱法。目前，世界發(fā)達(dá)國家改性氣相白炭黑均采用干法工藝，流程如下：
干法優(yōu)點(diǎn)：
過程簡單，后處理工序少，改性工藝容易和氣相白炭黑生產(chǎn)工藝相連接，容易規(guī)模化生產(chǎn)。
干法缺點(diǎn)：
改性劑用量多，設(shè)備要求高，操作過程嚴(yán)格，生產(chǎn)成本高。
常用濕法改性有兩種，一是將干燥的白炭黑與改性劑和有機(jī)溶劑組成的溶液一起加熱煮沸，回流，分離，干燥。這種方法改性劑用量小，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量可控制。缺點(diǎn)是后處理復(fù)雜，容易造成污染，較難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。二是在生產(chǎn)沉淀白炭黑的過程中直接改性。具體工藝如下：
這種方法的特點(diǎn)是生產(chǎn)工藝簡單，使用設(shè)備較少，生產(chǎn)成本較低。
三．常用改性劑和改性原理
常用改性劑大致可分為有機(jī)鹵化硅烷、硅烷偶聯(lián)劑、硅氮烷、硅氧烷和醇類化合物。
（1）有機(jī)鹵化硅烷類有二甲基二氯硅烷，三甲基氯硅烷。
（2）硅烷偶聯(lián)劑有六甲基二硅氮烷，六甲基乙基硅氮烷，三甲基乙氧基硅烷，甲基三甲氧基硅烷等。
（3）硅氮烷類有六甲基二硅胺烷等。
（4）硅氧烷類有聚二甲基硅氧烷，六甲基二硅氧烷等。
（5）醇類化合物有丁醇，戊醇，直鏈庚醇等。
四.改性白炭黑的應(yīng)用
在橡膠制品中，改性白炭黑是很重要的補(bǔ)強(qiáng)劑。彌補(bǔ)了炭黑不能用在淺色制品中的空白。輪胎制作中加入改性白炭黑能提高膠料的物理性能、減少膠料滯后、降低輪胎的滾動阻力，同時不損失其抗?jié)窕裕辉诿芊饽z和膠粘劑中使用改性白炭黑可以改善分散性和相容性，增強(qiáng)產(chǎn)品的耐久性；白炭黑是涂料中常用的消光劑，加入改性白炭黑可以改善白炭黑在涂料中的分散性，不容易聚集沉淀。相較來說，改性白炭黑比普通白炭黑的應(yīng)用效果更好，應(yīng)用范圍更廣。
五.總結(jié)
改性后的白炭黑不僅具備普通白炭黑的優(yōu)異性能，同時因?yàn)楦纳屏似涫杷院捅砻嫘再|(zhì)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改性白炭黑市場空間巨大，更環(huán)保更經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)改性白炭黑是白炭黑生產(chǎn)廠家發(fā)展的一個方向。