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白炭黑在整合中的作用
发布时间: 2019-7-19
  1、白炭黑的化学结构
  白炭黑即二氧化硅,分子式为SiO2n20。白炭黑粒子实际上通过氢键的作用相互吸附在一起的聚集结构,并具有三维点阵的结构性。其聚集态的形成机理如图1所示.
  
  图1白炭黑的形型态变化机理
  自白炭黑粒子表面化学模型知道,其表面有硅氧烷结构,间隔差劲基结构和相邻基结构。实际上。白炭黑粒子表面是一个反应活性很强的以硅烷醇结构为特征的酸性表面,如下图所示
  
  2、白炭黑在黏合中的作用
  关于白炭黑对橡胶与镀黄铜或纤维织物的黏合作用,可以从试验看出。在加白炭黑的胶料中,有意通过白炭黑粉料表面吸附3%?10%的水.结果发现,尽管各个胶料的含水量有如此大的差异,但是橡胶与镀黄铜的黏合力却无多大差别;与之相反,在不加白炭黑的胶料中,虽然含水量只有0.4%,却导致黏合强力剧烈下降。因此,可以认为,这种未加白炭黑的胶料,尽管含水量不大,但是由于它们大部分是以游离态水存在,而且富集在橡胶与镀黄铜之间的界面上,产生催化作用,形成了若干活性物质,而这些活性物质一方面与界面胶料中的硫黄反应;另一方面与铜反应生成不起黏合反应的硫化铜(CuS),因而导致了橡胶与镀黄铜的黏合强力下降。而在配加白炭黑的胶料中,水分被吸附于白炭黑粒子的活性表面,与硅烷醇产生氢键作用,最终以化学态水存在。由于这是靠氢键作用将水束缚并均匀分布于整个胶料中,这就大大减少了水在镀黄铜界面上的富集,阻止了水对黏合结构的破坏.
  另外,在进行XPS法(X衍射光谱法)试验时,用氧离子轰击含HRH体系黏合剂胶料与镀黄铜的黏合界面时发现,干胶料和含水1%的湿胶料经过硫化反应后,两者的界面层的组成和厚度都发生了极大的差异。湿胶料界面层的厚度为干胶料的6倍,并且界面上没有或很少有硫化锌(ZnS)生成,而是形成了大量的氧化锌(ZnO)。同时,还观察到Cu、Zn、S在干或湿胶料中的电子束缚能差异甚微.这就是说明,在湿胶料中水的净效应表现为所生成的大量氧化锌对界面层的增厚起了促进作用。对两种胶料界面层的反应产物及其厚度的分析结果表示如下.
  干胶料: CuZn+Sg
  湿胶料:CuZn+Sg +H2O
  显然,在湿胶料中,锌与水的反应活性超过锌与硫的反应,结果无硫化锌(ZnS)生成.使胶料中的水分在镀黄铜表面生成大量的氧化锌(znO),并增加了界面层的厚度。实际测定还表明,湿胶料形成的ZnO-CuxS界面层的抗张力总比干胶料形成的ZnS-Cu.rS界面层低。这就是胶料与镀黄铜的黏合力随胶料中水分增加以及随界面厚度增加而降低的原因。 
  以上试验事实证明,白炭黑因氢键作用可以将胶料中游离态水吸附生成化学态水,阻止了水对黏合结构的破坏,从而增进了橡胶与镀黄铜或纤维织物的黏合。
  白炭黑因具弱酸性,还是HRH发生黏合反应的催化剂。
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