CN108587186B - 氟硅橡胶补强用的改性白炭黑及其制备方法、氟硅橡胶 - Google Patents

氟硅橡胶补强用的改性白炭黑及其制备方法、氟硅橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性白炭黑及其制备方法、氟硅橡胶，属于无机粉体填料改性技术领域，解决了现有技术中白炭黑在改性氟硅橡胶时无法同时保证氟硅橡胶的高强度和低粘度的技术问题。本发明提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑和改性剂；改性白炭黑中各组分含量按重量份数计为：白炭黑100份；改性剂5～20份，改性剂为含氟硅结构的硅烷或含氟硅结构的硅氧烷。本发明提供的改性白炭黑主要用于改性氟硅橡胶，补强氟硅橡胶的力学性能，降低其粘度，改善其加工工艺性能，满足航空航天领域对高强度氟硅橡胶需求。

Description

氟硅橡胶补强用的改性白炭黑及其制备方法、氟硅橡胶
技术领域
本发明涉及无机粉体填料改性技术领域，尤其涉及一种氟硅橡胶补强用的改性白炭黑。
背景技术
随着现代航空航天技术领域的发展，对氟硅橡胶这一既具有硅橡胶的耐热性、耐寒性、耐候性，又具有氟橡胶的耐油性和耐溶剂性的特种橡胶的需求越来越大。氟硅橡胶与普通的有机硅橡胶一样，氟硅橡胶同样需要使用大量的补强剂才能获得一定的力学性能从而具有使用价值。
目前商品化的白炭黑一般都只针对甲基硅橡胶开发，在应用到氟硅橡胶中时，由于氟硅橡胶中含氟官能团导致相互间的作用力弱，难以获得理想的力学性能。通常在氟硅橡胶的设计中，通过增大补强剂的用量来提升力学性能，却导致粘度剧烈增大引起成型加工困难。
现有的白炭黑经过改性处理的工艺方法一般都是针对甲基硅橡胶、苯基硅橡胶等开发的，尚无针对氟硅橡胶所使用的白炭黑改性方法。在将这类方法直接用于氟硅橡胶的改性白炭黑时，由于氟硅橡胶中含氟官能团导致相互间的作用力弱，从而难以获得理想的力学性能。为了提高氟硅橡胶的力学性能，会加入二苯基硅二醇等结构控制剂，并通过增大改性白炭黑用量来提升力学性能，但却导致粘度剧烈增大引起成型加工困难。另外，加入大量结构控制剂在使用时必须经过高温热处理，从而增加了工艺复杂性，而不进行高温处理，则需要增加硫化剂的用量。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种改性白炭黑，用以解决现有技术中的白炭黑在改性氟硅橡胶时无法同时保证氟硅橡胶的高强度和低粘度的技术问题。本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑和改性剂；改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：
白炭黑 100份；
改性剂 5～20份；
改性剂为含氟硅结构的硅(氧)烷。
本发明针对氟硅橡胶聚合物本征结构，采用含氟硅结构的硅(氧)烷为处理剂，对白炭黑表面进行预处理，在白炭黑表面上接上与氟硅橡胶具有相容性的含氟基团，针对性的对白炭黑进行改性处理，将亲水性的白炭黑改性为疏水性的白炭黑，从而改善白炭黑与氟硅橡胶的相容性，提高其工艺性能，增强氟硅橡胶的力学性能。另外，为了更好地增强硅橡胶的力学性能，将含氟硅结构的硅(氧)烷控制在5～20份，若含氟硅结构的硅(氧)烷小于5份，则无改性效果；若含氟硅结构的硅(氧)烷超过20份，则改性后的改性白炭黑会影响混炼胶的力学性能。
优选地，改性剂为含氟硅结构的硅烷，含氟硅结构的硅烷为含三氟丙基的硅烷，含三氟丙基的硅烷的结构式如式I所示：
Figure GDA0002589143710000021
式中，R1选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基。
优选地，上述含三氟丙基的硅烷为三氟丙基甲基二甲氧基硅烷或三氟丙基甲基二乙氧基硅烷。
优选地，上述三氟丙基甲基二甲氧基硅烷通过三氟丙基甲基二氯硅烷和甲醇进行醇解反应制备；三氟丙基甲基二乙氧基硅烷通过三氟丙基甲基二氯硅烷和乙醇进行醇解反应制备。
优选地，改性剂为含氟硅结构的硅氧烷时，该含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷或含三氟丙基的硅氧烷低聚物；
含三氟丙基的硅氧烷的结构式如式II所示：
Figure GDA0002589143710000031
含三氟丙基的硅氧烷低聚物的结构式如式III所示：
Figure GDA0002589143710000032
式中，R2、R3分别选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基；n为1～18之间的任意整数。
优选地，含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷，含三氟丙基的硅氧烷为1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷或1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷；
优选地，含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷低聚物，含三氟丙基的硅氧烷低聚物为α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷或α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷。
优选地，上述α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷的结构如式Ⅲ-A所示，上述α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷如式Ⅲ-B所示；
Figure GDA0002589143710000041
其中，n为1～9之间的任意整数。
优选地，上述1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷通过三氟丙基甲基二甲氧基硅烷在酸催化下缩合制备；上述1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷通过三氟丙基甲基二乙氧基硅烷在酸催化下缩合制备；上述α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三三氟丙基环三硅氧烷在酸引发下开环反应，使用1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯二硅氧烷封端制备；上述α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三三氟丙基环三硅氧烷在酸引发下开环反应，使用1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氧烷封端制备。
本发明还提供了一种氟硅橡胶的改性白炭黑的制备方法，用于制备以上任一项的氟硅橡胶补强用的改性白炭黑，该制备方法包括以下步骤：将改性剂和白炭黑混合搅拌，加热反应，在120～180℃条件下反应，得到高补强的改性白炭黑。
另外，本发明还提供了一种氟硅橡胶，氟硅橡胶采用以上任一项含氟硅结构硅(氧)烷改性的白炭黑进行补强改性。
与现有技术相比，本发明采用含氟硅结构的硅(氧)烷为白炭黑的改性剂，含氟硅结构的硅(氧)烷能够赋予白炭黑表面含氟的疏水结构，该疏水结构与氟硅橡胶的分子链结构具有相似性，根据相似相容原理，能够实现与氟硅橡胶的相容，改善了白炭黑在氟硅橡胶中分散性能，进而实现氟硅橡胶的工艺性和力学性能的改善。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书中所特别指出的内容中来实现和获得。
具体实施方式
下面来具体描述本发明的优选实施例。
本发明提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑和改性剂；改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：
白炭黑 100份；
改性剂 5～20份；
改性剂为含氟硅结构的硅(氧)烷。
本发明针对氟硅橡胶聚合物本征结构，采用含氟硅结构的硅(氧)烷为处理剂，对白炭黑表面进行预处理，在白炭黑表面上接上与氟硅橡胶具有相容性的含氟基团，针对性的对白炭黑进行改性处理，将亲水性的白炭黑改性为疏水性的白炭黑，从而改善白炭黑与氟硅橡胶的相容性，提高其工艺性能，增强氟硅橡胶的力学性能。另外，为了更好地增强硅橡胶的力学性能，将含氟硅结构的硅(氧)烷控制在5～20份，若含氟硅结构的硅(氧)烷小于5份，则无改性效果；若含氟硅结构的硅(氧)烷超过20份，则改性后的改性白炭黑会影响混炼胶的力学性能。
根据相似相容原则，针对氟硅橡胶中的非极性含氟结构，本发明中的改性剂采用含氟硅结构的硅烷，含氟硅结构的硅烷为含三氟丙基的硅烷，含三氟丙基的硅烷的结构式如式I所示：
Figure GDA0002589143710000061
式中，R1选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基。
本发明提供的含三氟丙基的硅烷能够赋予白炭黑表面含氟的疏水结构，这样的结构与氟硅橡胶的分子链结构具有相似性，根据相似相容原理，能够实现与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中分散性能良好，进而实现氟硅橡胶的工艺性和力学性能的改善。
本发明式Ⅰ中的含氟硅结构的硅烷可通过三氟丙基甲基二氯硅烷经醇解反应制备，在使用甲醇进行醇解反应时得到三氟丙基甲基二甲氧基硅烷(式Ⅰ-A所示)，在使用乙醇进行醇解反应时得到三氟丙基甲基二乙氧基硅烷(式Ⅰ-B所示)。
其中，三氟丙基甲基二甲氧基硅烷的结构如式Ⅰ-A所示，三氟丙基甲基二乙氧基硅烷结构如Ⅰ-B所示；
Figure GDA0002589143710000071
这两种改性剂都是在硅氧烷的链节上连接含氟结构，这样的结构与氟硅橡胶的分子链结构具有相似性，从而改善与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中良好分散，能够增强氟硅橡胶的力学强度和降低其粘度，最后实现氟硅橡胶的工艺性和力学性能的改善。
为了增加白炭黑的改性剂种类，更好的对白炭黑进行改性，根据相似相容原则，针对氟硅橡胶中的非极性含氟结构，本发明还采用了含氟硅结构的硅氧烷改性剂，含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷或含三氟丙基的硅氧烷低聚物；
含三氟丙基的硅氧烷的结构式如式II所示：
Figure GDA0002589143710000072
含三氟丙基的硅氧烷低聚物的结构式如式III所示：
Figure GDA0002589143710000081
式中，R2、R3分别选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基；n为1～18之间的任意整数。
含三氟丙基的硅氧烷和含三氟丙基的硅氧烷低聚物都能够赋予白炭黑表面含氟的疏水结构，这样的结构与氟硅橡胶的分子链结构具有相似性，根据相似相容原理，能够实现与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中分散性能良好，进而实现氟硅橡胶的工艺性和力学性能的改善。
上述式Ⅱ中的含氟硅结构的硅氧烷可通过将三氟丙基甲基二甲氧基硅烷在酸催化下缩合得到1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷，将三氟丙基甲基二乙氧基硅烷在酸催化下缩合得到1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷。
需要说明的是，含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷，其中，1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷的结构如Ⅱ-A所示，1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷的结构如式Ⅱ-B所示；
Figure GDA0002589143710000082
Figure GDA0002589143710000091
同样地，这两种结构的改性剂也是在硅氧烷的链节上连接含氟结构，通过制备与氟硅橡胶的分子链结构相似的改性剂，从而实现其与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中良好分散，能够增强氟硅橡胶的力学强度和降低其粘度，最后实现工艺性和力学性能的改善。
上述Ⅲ中的含氟硅结构的低聚硅氧烷可通过将2,4,6-三甲基-2,4,6-三三氟丙基环三硅氧烷在酸引发下开环反应，当使用1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯二硅氧烷封端时得到α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷，当使用1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氧烷封端时得到α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷。
含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷低聚物，α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷的结构如式Ⅲ-A所示，α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷如式Ⅲ-B所示；
Figure GDA0002589143710000092
其中，n为1～9之间的任意整数。
同样地，这两种结构的改性剂也是在硅氧烷的链节上连接含氟结构，通过制备与氟硅橡胶的分子链结构相似的改性剂，从而实现其与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中良好分散，能够增强氟硅橡胶的力学强度和降低其粘度，最后实现工艺性和力学性能的改善。
另一方面，本发明还提供了一种改性白炭黑的制备方法，采用上述的含氟硅结构的硅(氧)烷的改性剂和白炭黑按照白炭黑100：5～20的质量比在间歇式处理装置或者连续式改性设备中混合，在120℃～180℃条件下反应，完成白炭黑预处理过程。经过改性处理设备改性后的白炭黑，将其用于氟硅橡胶时，在加工过程中氟硅橡胶的吃粉速率快，没有结构化现象，因而可以直观的判断出，上述改性剂在氟硅橡胶中的分散性变好，进而工艺性能变好。
其中，间歇式处理装置为带有搅拌和加热功能的釜式装置、流化床或带有加热功能的可转动釜式装置，白炭黑改性在间歇式处理设备中反应时间为1～24h，该间歇式处理设备适合小批量的、有着特殊需求的生产工艺过程。
需要说明的是，白炭黑的连续式改性设备带有自动计量、控制系统、加热装置、收集装置的改性机系统，且在连续式处理设备中反应时间为10～30min。该连续性的设备适合大规模的生产工艺过程，白炭黑的连续化的改性处理不仅能够提高生产效率，同时还能够降低生产成本。
此外，本发明还提供了一种氟硅橡胶，氟硅橡胶采用以上任一项改性的白炭黑对其进行补强改性。
改性后的白炭黑的结构与氟硅橡胶的分子链结构具有相似性，根据相似相容原理，能够实现与氟硅橡胶的相容性，使得白炭黑在氟硅橡胶中分散性能良好，进而实现氟硅橡胶的工艺性和力学性能的改善。
另外，本发明所使用的白炭黑包括沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。改性后的沉淀法白炭黑和气相法白炭黑都能够解决氟硅橡胶的相容性问题；不过，根据所需制备的氟硅橡胶的性能和对成本的要求，一般情况下，气相法白炭黑的性能好，不过价格偏高。
再一方面，本发明还提供了一种氟硅橡胶，该氟硅橡胶采用上述改性白炭黑进行补强处理。
与现有技术相比，本发明提供的氟硅橡胶的力学性能得到了很大提高，同时由于改性白炭黑的作用，制备过程中的粘度降低，改善了氟硅橡胶的工艺性能。
实施例1
1.制备用三氟丙基甲基二甲氧基硅烷处理的改性白炭黑
称取50g三氟丙基甲基二甲氧基硅烷(式Ⅰ-A所示)，1000g沉淀法白炭黑，加入加热带有搅拌的反应釜中，在120℃下加热反应16h即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为8千)1000g和经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑400g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例1
作为对比例1，将氟硅橡胶生胶(分子量为8千)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑400g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
实施例2
1.制备用三氟丙基甲基二乙氧基硅烷处理的改性白炭黑
称取80g三氟丙基甲基二乙氧基硅烷(式Ⅰ-B所示)，1000g气相法白炭黑，加入带有加热并自转的双锥反应器中，在140℃下加热反应20h即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为8千)1000g和经三氟丙基甲基二乙氧基硅烷预处理的白炭黑300g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例2
作为对比例2，将氟硅橡胶生胶(分子量为8千)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑300g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
实施例3
1.制备用1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1.3-二甲氧基二硅氧烷处理的改性白炭黑
称取480g1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷(式Ⅱ-A所示)，4000g沉淀法白炭黑，加入带有加热的流化床中，在180℃下加热反应1h即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为4千)1000g和经1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷预处理的白炭黑350g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例3
作为对比例3，将氟硅橡胶生胶(分子量为4千)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑350g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
实施例4
1.制备用1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷处理的改性白炭黑
称取600g1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷(式Ⅱ-B所示)，4000g气相法白炭黑，加入带有加热的流化床中，在160℃下加热反应4h即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为4千)1000g和经1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷预处理的白炭黑500g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例4
作为对比例4，将氟硅橡胶生胶(分子量为4千)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑500g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
实施例5
1.制备用α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷处理的改性白炭黑
称取360gα,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷(式Ⅲ-A所示)，2000g沉淀法白炭黑，通过带有加热的改性机中，在200℃下加热反应10min即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为1.1万)1000g和经α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷预处理的白炭黑250g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例5
作为对比例5，将氟硅橡胶生胶(分子量为1.1万)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑250g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
实施例6
1.制备用α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷处理的改性白炭黑
称取400gα,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷(式Ⅲ-B所示)，2000g气相法白炭黑，通过带有加热的改性机中，在180℃下加热反应20min即可得到表面接枝、负载含三氟丙基官能团的氟硅结构的改性白炭黑。
2.制备补强后的氟硅橡胶材料
取上述处理后的白炭黑用于氟硅橡胶的补强，将氟硅橡胶生胶(分子量为1.1万)1000g和经α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷预处理的白炭黑350g，经捏合、混炼后硫化可得补强后的氟硅橡胶材料。
对比例6
作为对比例6，将氟硅橡胶生胶(分子量为1.1万)1000g和未经三氟丙基甲基二甲氧基硅烷预处理的白炭黑350g，经捏合、混炼后硫化后得硅橡胶材料。
上述实施例中的改性后的白炭黑和对比例中改性前的白炭黑在硅橡胶中的加工工艺性能和力学性能如表1所示：
表1实施例和对比例制备的硅橡胶的加工性能和力学性能对比表
Figure GDA0002589143710000141
Figure GDA0002589143710000151
吃粉时间指的是白炭黑完全混入氟硅橡胶中的时间，这个时间越短，说明改性效果好，两者的相容性好，也就是加工工艺性能好，由表中可以看出，实施例中的吃粉时间均小于对比例，这说明改性后的白炭黑与氟硅橡胶的相容性变好，进而其加工工艺性能也变好；另一方面，实施例的粘度要小于对比例的粘度，这说明改性后的氟硅橡胶的粘度下降，表面混炼胶的加工性能改善，氟硅橡胶制品的制备可以适合多种成型工艺。由于改性后的白炭黑的与氟硅橡胶的相容性改善，其在氟硅橡胶中的分散性改善，其力学性能也就相应的得到了提高，适合制备更高性能的氟硅橡胶制品，满足航空领域对高力学性能的氟硅橡胶的需求。
采用上述实施例的改性白炭黑进行改性后的氟硅橡胶的性能如下：吃粉时间的范围为80min～120min，粘度为28万cp～35万cp，拉伸强度为5.87MPa～8.12MPa，断裂伸长率为236％～340％，邵氏硬度为43～48。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氟硅橡胶补强用的改性白炭黑，其特征在于，包括白炭黑和改性剂；
所述改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：
白炭黑 100份；
改性剂 5～20份；
所述改性剂为含氟硅结构的硅烷或含氟硅结构的硅氧烷；
所述含氟硅结构的硅烷为含三氟丙基的硅烷，所述含三氟丙基的硅烷的结构式如式I所示：
Figure FDA0002575897820000011
式中，R1选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基；
所述含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷或含三氟丙基的硅氧烷低聚物；
所述含三氟丙基的硅氧烷的结构式如式II所示：
Figure FDA0002575897820000012
所述含三氟丙基的硅氧烷低聚物的结构式如式III所示：
Figure FDA0002575897820000021
式中，R2、R3分别选自氢原子、C2～C5的烯基、芳基、卤代芳基、氨基、C1～C5的烷基、C1～C5的氰烷基、C1～C5的卤代烷基、C1～C5的氨烷基；n为1～18之间的任意整数。
2.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述含三氟丙基的硅烷为三氟丙基甲基二甲氧基硅烷或三氟丙基甲基二乙氧基硅烷。
3.根据权利要求2所述的改性白炭黑，其特征在于，所述三氟丙基甲基二甲氧基硅烷通过三氟丙基甲基二氯硅烷和甲醇进行醇解反应制备；
所述三氟丙基甲基二乙氧基硅烷通过三氟丙基甲基二氯硅烷和乙醇进行醇解反应制备。
4.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷，所述含三氟丙基的硅氧烷为1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷或1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷；
所述含氟硅结构的硅氧烷为含三氟丙基的硅氧烷低聚物，所述含三氟丙基的硅氧烷低聚物为α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷或α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷。
5.根据权利要求4所述的改性白炭黑，其特征在于，所述α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷的结构如式Ⅲ-A所示，所述α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷如式Ⅲ-B所示；
Figure FDA0002575897820000031
其中，n为1～9之间的任意整数。
6.根据权利要求4所述的改性白炭黑，其特征在于，所述1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二甲氧基二硅氧烷通过三氟丙基甲基二甲氧基硅烷在酸催化下缩合制备；
所述1,3-二甲基-1,3-二三氟丙基-1,3-二乙氧基二硅氧烷通过三氟丙基甲基二乙氧基硅烷在酸催化下缩合制备；
所述α,ω-乙烯基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三三氟丙基环三硅氧烷在酸引发下开环反应，使用1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯二硅氧烷封端制备；
所述α,ω-甲基封端的甲基三氟丙基低聚硅氧烷通过2,4,6-三甲基-2,4,6-三三氟丙基环三硅氧烷在酸引发下开环反应，使用1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氧烷封端制备。
7.一种氟硅橡胶补强用的改性白炭黑的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至6中任一项所述的氟硅橡胶补强用的改性白炭黑，所述制备方法包括以下步骤：将改性剂和白炭黑混合搅拌，加热反应，在120～180℃条件下反应，得到高补强的改性白炭黑。
8.一种氟硅橡胶，其特征在于，所述氟硅橡胶采用如权利要求1至6中任一项氟硅橡胶补强用的改性白炭黑进行表面改性。
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