炭黑氧等离子体处理改性其分散性能

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-01-04

炭黑是重要的工业原料之一，同时也是世界用量最大的黑色着色剂，由于炭黑具有良好的耐候性、抗老化性、耐酸碱性、化学稳定性、着色性、填充性以及导电性，在橡胶、塑料、油墨、导电墨水、涂料以及印染等工业生产中广泛应用。目前，国内炭黑的年生产能力大约为349万吨，其中90%的炭黑用作填料，价格低廉，其余10%则用于油墨、涂料、塑料、导电介质等其他工业，其中用作颜料约20万吨。

炭黑90%以上为碳元素，属于同心石墨层状结构，炭黑表面的含氧官能团含量的多少直接体现了其挥发分和pH的大小。通常炉法炭黑表面含氧官能团较少，其挥发分较小，pH呈现出弱碱性，导致其表面极性较弱。同时炭黑具有大的比表面积及强的分子间作用力，导致炭黑在分散介质中极易团聚成较大的粒子，很难稳定分散于基体中，直接影响炭黑产品的质量，因此改善炭黑的分散性能，一直是国内外学者研究的焦点。为实现炭黑在分散介质体系中的稳定分散，可将炭黑进行等离子表面改性处理，从而改变炭黑表面极性以及与基体的相容性。

低温等离子表面处理

低温的等离子体被广泛应用于材料改性领域，通过溅射、刻蚀、活化、原子沉积实现表面改性，低温等离子体中的高动能粒子能通过电场加速轰击材料表面，而活性物质通过破坏化学键，氧化或还原材料，增加表面官能团。

一般而言,亲水性越好的炭黑在水中的分散性也越好,炭黑经等离子表面氧化处理后，表面极性相应增大，而且炭黑经等离子改性处理后，其表面产生具有极性的含氧官能团，也增强了炭黑与水或其他介质的润湿性和分散性等。

等离子改性后的炭黑溶于10毫升去离子水中的分散效果图-NAENPLASMA

等离子体改性技术目前在材料表面改性中已得到较为广泛的应用，既可用于固体材料的表面改性，又可用于改性各种各样的粉体表面改性。等离子体处理炭黑的主要优势有以下几点：
（1）反应只发生在炭黑表面，不影响炭黑的内部结构,由于等离子体首先与炭黑的表面相接处，所以氧化一般只发生在炭黑的表面；（2）可以使用各种不同类型的等离子体；（3）虽然带电的等离子体在高温下生成，但氧化过程中的气流温度较为温和，炭黑表面的含氧官能团不会因为温度过高而分解为CO和CO2等气体;（4）等离子体处理炭黑的反应时间短，且无需固液分离等工序，改性成本较低。

常规炉法炭黑由于生产工艺问题，表面极性基团较少，与其他介质的分散性及润湿性差，为解决炭黑在分散介质中润湿性及分散性差的问题，可将炭黑进行等离子表面氧化改性处理，常规炉法炭黑经等离子表面氧化处理后表面含氧官能团(如羟基、羰基、羧基等)明显增加，表面极性增强，可以增强炭黑纳米粒子与介质亲和力，能够大幅度的提高炭黑纳米粒子在分散介质中润湿性和分散稳定性。