現(xiàn)代分析測試方法對炭黑微觀結構和表面性能的研究.pdf

1、本文應用各種現(xiàn)代分析測試方法對炭黑的表面性能和微觀結構進行了分析，發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)的工業(yè)化表征手段不能檢測出的理化性能上的差別，并初步探索了炭黑微觀區(qū)域的精細結構和表面特性與色散自由能之間的關系。 利用反氣相色譜法（IGC）對炭黑樣品的表面自由能進行了研究，發(fā)現(xiàn)經抽濾后國內炭黑樣品的色散自由能明顯偏大，這很有可能造成炭黑在橡膠基體中分散效果變差，從而影響炭黑的使用效果。另外研究發(fā)現(xiàn)不同原料油對炭黑的表面自由能影響不大。 利用激

2、光拉曼光譜和XRD分析對炭黑微觀區(qū)域的精細結構進行了研究。其中激光拉曼光譜可以表征炭黑微觀區(qū)域內各種結晶度的晶體的晶面特征尺寸，XRD分析可以表征炭黑微觀區(qū)域內結晶度相對較大的晶體的平面尺寸。根據實驗結果，初步發(fā)現(xiàn)炭黑微觀區(qū)域晶體的晶面特征尺寸與炭黑的色散自由能之間存在反比的經驗關系，而與色散自由能之間不存在線性關系。此結果理論分析基本上是一致的。 利用高分辨電鏡（HRTEM）對炭黑的微觀結構進行了直接觀測，證實原生粒子內部存

3、在類似石墨晶體的片層結構，這些片層結構的排列有一定程度的有序性，并同時證明了激光拉曼光譜和XRD分析的結果。對不同樣品的分析結果與相應的色散自由能的測試結果聯(lián)系起來，發(fā)現(xiàn)炭黑微觀區(qū)域的精細結構越規(guī)整，其色散自由能就越小。這一結論與前面的分析保持一致。 利用元素分析、XPS分析和裂解/氣相/質譜分析發(fā)現(xiàn)國外炭黑樣品C220表面含有更多的長鏈烷烴化合物、含氮雜環(huán)化合物和硅氧環(huán)化物，聯(lián)系抽濾前后炭黑的表面自由能測試結果，可以得出這幾種