CN104650432A - 一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 - Google Patents
一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104650432A CN104650432A CN201310585189.0A CN201310585189A CN104650432A CN 104650432 A CN104650432 A CN 104650432A CN 201310585189 A CN201310585189 A CN 201310585189A CN 104650432 A CN104650432 A CN 104650432A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano carbon
- carbon white
- dopamine hcl
- white
- modifying according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 16
- 239000005060 rubber Substances 0.000 title claims abstract description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 38
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 title abstract description 32
- 239000000654 additive Substances 0.000 title abstract description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title abstract description 3
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title 1
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 claims description 58
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- FTOAOBMCPZCFFF-UHFFFAOYSA-N 5,5-diethylbarbituric acid Chemical compound CCC1(CC)C(=O)NC(=O)NC1=O FTOAOBMCPZCFFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 16
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 11
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 229960002319 barbital Drugs 0.000 claims description 8
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 8
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 4
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 2
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 abstract 2
- 239000004815 dispersion polymer Substances 0.000 abstract 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- -1 methacryloyl Chemical group 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 3
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006701 autoxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 3
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical group OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229960004502 levodopa Drugs 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000237536 Mytilus edulis Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 235000020638 mussel Nutrition 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- MGBKJKDRMRAZKC-UHFFFAOYSA-N 3-aminobenzene-1,2-diol Chemical group NC1=CC=CC(O)=C1O MGBKJKDRMRAZKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N Propyl levulinate Chemical compound CCCOC(=O)CCC(C)=O QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Cl] Chemical compound [Na].[Cl] DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N chelidonic acid Natural products OC(=O)C1=CC(=O)C=C(C(O)=O)O1 PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- KHDSWONFYIAAPE-UHFFFAOYSA-N silicon sulfide Chemical compound S=[Si]=S KHDSWONFYIAAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000012475 sodium chloride buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法。本发明提供一种高分散的聚合物改性纳米白炭黑的制备方法,具体的方法为:干燥的纳米白炭黑和多巴胺加入碱性缓冲溶液中,室温下反应0.5~4小时后过滤、洗涤和干燥,即得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.05~1。本发明反应条件温和,操作方法简单,以水为溶剂,没有引发剂,减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及合成橡胶助剂的制备方法。
背景技术
白炭黑是多孔性物质,其组成可用SiO2·nH2O表示,其中nH2O是以表面羟基的形式存在,是一种白色、无毒、无定形、多孔的微细粉末,具有内表面积大、可分散、质轻、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等特性,化学性质稳定。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂,主要用于橡胶制品(包括高温硫化硅橡胶)、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。白炭黑和玻璃其主要组成虽然都是二氧化硅,但两者的结构和理化性能存在较大的差异。玻璃是一种透明的固体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料,玻璃的化学组成为Na2O·CaO·6SiO2。而纳米白炭黑表面大量的羟基使其具有亲水性,导致纳米白炭黑易于团聚,在与橡胶材料的混合过程中分散不均匀,削弱了材料的部分性能。现有技术采用聚合物包覆对纳米白炭黑进行改性,利用有机取覆盖白炭黑表面的羟基,改善其在橡胶制品中的分散性和相容性。
海洋生物贻贝可以分泌黏着力极强的足丝,可以吸附在任何物体表面(Science1981,212,1038-1040)。研究表明,贻贝分泌的足丝主要由胶原蛋白组成,含有大量的二羟基苯丙氨酸(DOPA),蛋白中残存的儿茶酚胺结构的高亲和力和化学多功能性使其可以粘附在各类材料表面。多巴胺含有邻苯二酚和氨基官能团,与DOPA的结构极其相似,研究人员证实含有儿茶酚结构的聚多巴胺具有和DOPA类似的性质(Science2007,318,426-430)。多巴胺可以通过“自氧化聚合”在各种基底上组装成聚多巴胺薄膜。
聚合物包覆改性白炭黑主要分为表面接枝法和乳液聚合法。车剑飞等人采用多聚甲醛与一缩二乙二醇缩合聚合制备聚缩醛低聚物,利用甲苯-2,4-二异氰酸酯将二氧化硅表面活化后接枝聚缩醛低聚物(华南理工大学学报2005,29,330-333)。聚缩醛低聚物在纳米粒子表面建立了空间位阻稳定层,提高了纳米粒子的分散稳定性,增强二氧化硅与树脂基体的相容性。但是,该体系反应涉及3个步骤,每一步都会产生大量废弃物,能耗、物耗较高不易大规模推广应用。黄忠兵等人用甲基丙烯酰(3-三甲氧基硅烷)丙酯对二氧化硅表面改性,再通过无皂液聚合在改性二氧化硅表面包覆聚苯乙烯层(高分子学报2004,6,835-838)。偶联剂改性反应需在乙醇中进行,而且反应耗时较长,后续乳液聚合需要较高温度。
专利CN101798473A、CN101817529A、CN101704967A利用硅烷偶联剂、甲苯异氰酸酯、无机矿物、低聚物对白炭黑改性,但与橡胶的相容性较差。
现有技术中作为橡胶助剂的白炭黑容易出现团聚现象、和橡胶基体的结合力差;而利用有机化合物对白炭黑进行改性,存在反应耗时较长,能耗较高,操作复杂的缺点。本发明针提供一种作为橡胶助剂的不易团聚的改性白炭黑,并提供一种反应步骤少,操作简单的改性白炭黑的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法,采用聚多巴胺改性白炭黑得到高分散的改性白炭黑,其改性过程反应步骤少,操作简单,发明的目的在于有效解决橡胶助剂白炭黑的团聚问题、白炭黑和橡胶基体结合力差的问题。
本发明所述的一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法,采用多巴胺改性白炭黑,其具体步骤为:
(1)缓冲溶液的配置:称取弱碱性缓冲剂,加入少量去离子水搅拌使其完全溶解,然后加入无机酸或无机碱调节溶液的pH为7.5~10.5,优选8.5~9.5;缓冲溶液中缓冲剂的浓度为3~15mmol/L,优选5~10mmol/L;
(2)纳米白炭黑的改性:将干燥的纳米白炭黑和多巴胺加入步骤(1)配置的缓冲溶液中,室温下反应0.5~4小时后过滤、洗涤和干燥,得到的聚多巴胺修饰的纳米白炭黑;纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.05~1,优选1:0.1~0.4;纳米白炭黑和缓冲溶液的质量比为1:50~500,优选1:100~300。
本发明所公开的一改性方法,所述的纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.05~1,优选1:0.1~0.4,更优选1:0.1~0.3,这是本发明必须要满足的要求,多巴胺的加入量不能过高或过低,过高或过低都将不能有效解决白炭黑的团聚问题。多巴胺的加入量过少,形成的聚多巴胺层不能有效覆盖白炭黑的表面,达不到抑制白炭黑相互团聚的目的;多巴胺的加入量过多,形成的聚多巴胺层过厚,而且易形成脱离白炭黑表面游离的聚多巴胺,橡胶材料的性能会受到影响。
本发明所述的改性方法,其中的弱碱性缓冲剂为常见的缓冲剂,其和酸性体系的缓冲体系是相对的。弱碱性缓冲剂选自三羟甲基氨基甲烷、巴比妥、巴比妥/氯化钠复合缓冲剂、硼酸/氯化钾复合缓冲剂、硼砂/氯化钙复合缓冲剂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾/磷酸二氢钾复合缓冲剂中的一种,优选三羟甲基氨基甲烷、巴比妥。
本发明所述的改性方法,其中的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种。
本发明所述的改性方法,其中的无机碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
本发明所述的的改性方法,干燥的纳米白炭黑采用本领域的常用技术进行干燥即可,例如将纳米白炭黑在真空100~120℃下烘干。
本发明所述的改性方法,步骤(2)中的将干燥的纳米白炭黑和多巴胺加入步骤(1)配置的缓冲溶液中,最好先将纳米白炭黑加入缓冲溶液中进行预分散,再加入多巴胺。
本发明所述的一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法,以多巴胺单体为原料,在弱碱性缓冲剂水溶液中通过“自氧化聚合”进行,生成的聚多巴胺粘附在白炭黑表面。在选择的反应条件下,如多巴胺加入量不变,随着反应时间的延长,聚多巴胺层厚度增加。最后经洗涤、干燥得到聚多巴胺改性的纳米白炭黑。本发明采用聚多巴胺修饰纳米白炭黑表面,所得的产品中聚多巴胺层的引入降低了白炭黑表面羟基之间的作用力,改变了白炭黑的表面结构,有效解决了纳米白炭黑的易团聚问题。
本发明反应条件温和,操作方法简单,以水为溶剂,减少了环境污染;反应中不用加入引发剂,物料发生自氧化聚合,采用的试剂来源广泛,价格低廉;该方法对设备要求简单,适合工业化生产。
附图说明
图1白炭黑(a)和聚多巴胺改性白炭黑(b)的红外光谱谱图。在a上,在波数为1099cm-1处出现Si-O-Si的不对称伸缩振动吸收峰,在波数为804cm-1处出现Si-O-Si的对称伸缩振动吸收峰,在波数为465cm-1处出现Si-O-Si的弯曲振动吸收峰。在b上出现了苯环(1600~1450cm-1)的微弱吸收峰,可以归属于聚多巴胺中苯环的吸收,说明聚多巴胺已成功沉积在白炭黑表面。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,通过实施例对本发明进一步的说明,但本发明的保护范围不限于实施例。
(1)原料来源:
纳米白炭黑(20~60nm),99.5%,潍坊万利助剂有限公司生产;
多巴胺、三羟甲基氨基甲烷,99.5%,Acros Organics公司生产;
巴比妥、氯化钠、硼砂、氯化钙、硼酸、氯化钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、99%,国药集团化学试剂有限公司生产;
(2)分析方法:
样品红外光谱分析:采用德国Bruker光谱仪器公司红外光谱仪纳米白炭黑改性前后样品进行官能团分析。将样品在100℃下在真空烘箱烘干,利用溴化钾压片,采集波数范围400-4000。
聚合物沉积量差热分析:采用德国NETZSCH公司同步热分析仪(TG/DSC,STA449C)对聚多巴胺的沉积量进行分析。将样品在100℃下在真空烘箱烘干,采集样品在20-600℃范围内的失重数据。
实施例1
将2g纳米白炭黑在真空100℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.1g多巴胺加入100mL配置的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液(pH8,浓度5mmol/L)中,室温下反应2小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占3%。
实施例2
将2g纳米白炭黑在真空110℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.3g多巴胺加入200mL配置的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液(pH10.0,浓度10mmol/L)中,室温下反应1小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占10%。
实施例3
将2g纳米白炭黑在真空120℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.2g多巴胺加入500mL配置的巴比妥/氯化钠缓冲溶液(pH7.8,浓度6mmol/L)中,室温下反应3小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占6%。
实施例4
将2g纳米白炭黑在真空100℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.5g多巴胺加入600mL配置的硼砂/氯化钙缓冲溶液(pH8.0,浓度4mmol/L)中,室温下反应2小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占15%。
实施例5
将2g纳米白炭黑在真空120℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.6g多巴胺加入700mL配置的硼酸/氯化钾缓冲溶液(pH9.0,浓度8mmol/L)中,室温下反应3小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占20%。
实施例6
将2g纳米白炭黑在真空100℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.4g多巴胺加入800mL配置的磷酸氢二钾/磷酸二氢钾缓冲溶液(pH8.0,浓度8mmol/L)中,室温下反应1小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占13%。
实施例7
将2g纳米白炭黑在真空110℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和0.5g多巴胺加入1000mL配置的磷酸氢二钠缓冲溶液(pH7.8,浓度4mmol/L)中,室温下反应3小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占12%。
实施例8
将2g纳米白炭黑在真空120℃下烘干。将干燥的纳米白炭黑和2g多巴胺加入1000mL配置的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液(pH8.5,浓度10mmol/L)中,室温下反应4小时后过滤、洗涤和干燥,得到聚多巴胺修饰的纳米白炭黑,差热分析结果表明改性复合物中聚多巴胺约占37%。
Claims (12)
1.一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法,特征在于其具体步骤为:
(1)缓冲溶液的配置:称取弱碱性缓冲剂,加入少量去离子水搅拌使其完全溶解,然后加入无机酸或无机碱调节溶液的pH值为7.5~10.5;缓冲溶液中缓冲剂的浓度为3~15mmol/L;
(2)纳米白炭黑的改性:将干燥的纳米白炭黑和多巴胺加入步骤(1)配置的缓冲溶液中,室温下反应0.5~4小时后过滤、洗涤和干燥,得到的聚多巴胺修饰的纳米白炭黑;纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.05~1;纳米白炭黑和缓冲溶液的质量比为1:50~500。
2.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于溶液的pH值为8.5~9.5。
3.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于缓冲溶液中缓冲剂的浓度为5~10mmol/L。
4.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.1~0.4。
5.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于纳米白炭黑和多巴胺的质量比为1:0.1~0.3。
6.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于纳米白炭黑和缓冲溶液的质量比为1:100~300。
7.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于纳米白炭黑的粒径范围20~60nm。
8.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于弱碱性缓冲剂选自三羟甲基氨基甲烷、巴比妥、巴比妥/氯化钠复合缓冲剂、硼酸/氯化钾复合缓冲剂、硼砂/氯化钙复合缓冲剂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾/磷酸二氢钾复合缓冲剂中的一种。
9.根据权利要求8所述的改性方法,其特征在于弱碱性缓冲剂选自三羟甲基氨基甲烷、巴比妥。
10.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于无机酸为盐酸、硝酸、硫酸、磷酸中的一种;无机碱为氢氧化钾或氢氧化钠。
11.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于干燥的纳米白炭黑在真空100~120℃下烘干。
12.根据权利要求1所述的改性方法,其特征在于步骤(2)中的将干燥的纳米白炭黑和多巴胺加入步骤(1)配置的缓冲溶液中,先将纳米白炭黑加入缓冲溶液中进行预分散,再加入多巴胺。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310585189.0A CN104650432B (zh) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | 一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310585189.0A CN104650432B (zh) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | 一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104650432A true CN104650432A (zh) | 2015-05-27 |
CN104650432B CN104650432B (zh) | 2017-05-10 |
Family
ID=53242098
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310585189.0A Active CN104650432B (zh) | 2013-11-19 | 2013-11-19 | 一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104650432B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105462070A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 华东理工大学 | 一种高性能亲水聚丙烯复合材料及其制备方法 |
CN106380848A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 北京石油化工学院 | 一种低介电常数高导热系数硅橡胶复合材料及其制备方法 |
CN109054399A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-21 | 莆田市涵江华源电子有限公司 | 一种耐热混炼硅橡胶及其制备方法 |
CN109266016A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-25 | 莆田市涵江华源电子有限公司 | 一种按键绝缘硅胶及其制备方法 |
CN113789069A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-14 | 浦林成山(青岛)工业研究设计有限公司 | 一种白炭黑分散助剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008049108A1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-04-24 | Northwestern University | Surface-independent, surface-modifying, multifunctional coatings and applications thereof |
CN101812678A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-08-25 | 北京化工大学 | 一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法 |
CN102000658A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-06 | 西南交通大学 | 一种基于聚多巴胺的生物功能化改性方法 |
CN103242733A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-08-14 | 苏州大学 | 一种制备光响应性超疏水表面的简易方法 |
-
2013
- 2013-11-19 CN CN201310585189.0A patent/CN104650432B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008049108A1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-04-24 | Northwestern University | Surface-independent, surface-modifying, multifunctional coatings and applications thereof |
CN101812678A (zh) * | 2010-03-05 | 2010-08-25 | 北京化工大学 | 一种通过多巴胺制备表面包覆银的复合材料的方法 |
CN102000658A (zh) * | 2010-12-15 | 2011-04-06 | 西南交通大学 | 一种基于聚多巴胺的生物功能化改性方法 |
CN103242733A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-08-14 | 苏州大学 | 一种制备光响应性超疏水表面的简易方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
HAESHIN LEE ET AL.: ""Mussel-Inspired Surface Chemistry for Multifunctional Coatings"", 《SCIENCE》, vol. 318, 19 October 2007 (2007-10-19), pages 426 - 430, XP 003031222, DOI: doi:10.1126/SCIENCE.1147241 * |
许图远: "《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》", 15 October 2012 * |
陈铭忆等: ""聚多巴胺修饰固体材料表面研究进展"", 《中国塑料》, vol. 27, no. 6, 30 June 2013 (2013-06-30), pages 7 - 12 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105462070A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 华东理工大学 | 一种高性能亲水聚丙烯复合材料及其制备方法 |
CN106380848A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 北京石油化工学院 | 一种低介电常数高导热系数硅橡胶复合材料及其制备方法 |
CN109054399A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-21 | 莆田市涵江华源电子有限公司 | 一种耐热混炼硅橡胶及其制备方法 |
CN109266016A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-25 | 莆田市涵江华源电子有限公司 | 一种按键绝缘硅胶及其制备方法 |
CN113789069A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-14 | 浦林成山(青岛)工业研究设计有限公司 | 一种白炭黑分散助剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104650432B (zh) | 2017-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104650432A (zh) | 一种用做橡胶助剂的纳米白炭黑的改性方法 | |
CN101955631B (zh) | 聚苯胺改性多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法 | |
CN101514263A (zh) | 一种改性白炭黑及其制备方法 | |
CN111607283B (zh) | 改性埃洛石、基于改性埃洛石的复合涂层及其制备方法 | |
CN108641050A (zh) | 一种水性超疏水材料的制备方法 | |
CN102604332A (zh) | 一种SiO2纳米粒子接枝氧化石墨烯改性环氧树脂的方法 | |
CN102850905A (zh) | 水性膨胀型钢结构防火涂料及其制备方法 | |
CN102634242A (zh) | 埃洛石纳米管的改性处理及与水性聚氨酯复合制备复合材料的方法 | |
CN113527964B (zh) | 一种水性丙烯酸防护涂料 | |
CN104650420A (zh) | 一种含改性白炭黑的橡胶组合物的制备方法 | |
CN109880500A (zh) | 纳米碳化硼改性水性聚氨酯高耐磨涂料的制备方法 | |
CN110172180A (zh) | 无机纤维/二氧化硅纳米材料及其制备方法和应用 | |
CN115216993A (zh) | 一种涂布制备疏水阻燃纸的方法 | |
CN101891936B (zh) | 基于环氧树脂和膦腈纳米管的复合材料的制备方法 | |
CN106590179B (zh) | 一种cnc/peg复合涂层及其制备方法 | |
CN107760072A (zh) | 一种硅溶胶与石墨烯聚合建筑外墙纳米自洁涂料及制备技术 | |
CN102942584B (zh) | 低聚体化合物、疏水性组合物及其制备方法和应用 | |
CN111303727B (zh) | 一种无溶剂超厚浆有机-无机杂化纳米改性重防腐涂料及其制备方法 | |
CN100398441C (zh) | 一种制备纳米硼酸锌的方法 | |
CN101239725A (zh) | 一种纳米级硼酸钙及其用途 | |
CN102134363B (zh) | 一种聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料及其制备方法 | |
CN112778885A (zh) | 一种超疏水涂层材料及其制备方法、超疏水涂层 | |
CN110218027B (zh) | 一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆及其制备方法 | |
CN103936014B (zh) | 一种白炭黑的制备方法 | |
CN105504878A (zh) | 一种有机改性α-ZrP及其改性方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |