本發(fā)明涉及納米材料，特別涉及一種炭黑納米材料的制備方法。
背景技術(shù)：
碳是自然界分布最普遍的元素之一，其原子間除了以sp3雜化形成單鍵，還能以sp2及sp雜化形成穩(wěn)定的雙鍵和三鍵，因此可以形成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)迥然不同的同素異形體，如零維的炭黑和富勒烯，一維的碳納米管(CNT)和碳納米纖維(CNF)，二維的石墨烯等，從傳統(tǒng)的炭黑到最新的二維石墨烯，碳材料一直以獨(dú)特而優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)等性質(zhì)在納米材料科學(xué)領(lǐng)域占有不可替代的地位和作用。碳納米材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，以及優(yōu)異的力學(xué)性能，導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能使其成為橡膠補(bǔ)強(qiáng)的理想填料，因此納米復(fù)合材料的制備與應(yīng)用研究，并且如何實(shí)現(xiàn)納米材料的規(guī)模化應(yīng)用日益成為人們的研究重點(diǎn)。
碳納米管表面為規(guī)整的石墨晶片結(jié)構(gòu)，表面化學(xué)惰性較大，與聚合物親和性差，這使得碳納米管與基團(tuán)不存在界面作用，因此如何達(dá)到碳管的均勻分散并強(qiáng)化碳管與基體之間的界面作用，是充分發(fā)揮碳管自身優(yōu)異力學(xué)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，并且制備具有優(yōu)異性能復(fù)合材料的關(guān)鍵。石墨烯具有優(yōu)秀的熱力學(xué)性能和電學(xué)性能，而石墨烯表面又呈惰性狀態(tài)，與其他介質(zhì)的界面相容性較差，且石墨烯層與層間有較強(qiáng)的范德華力，相互間容易聚集，所以難以均勻分散在有機(jī)基體中。
現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決納米材料在聚合物中的分散及與橡膠基體的結(jié)合能力，一些科學(xué)家將納米材料表面改性，引入一些基團(tuán)來提高二者的相容性。如采用雙(三乙氧基硅丙基)四硫化物表面改性氧化石墨烯，再添加至NR，得到石墨烯/NR復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)其拉伸強(qiáng)度及拉伸模量顯著提高，如將CNT表面羧基化后利用乳液沉淀法制備了CNT/天然橡膠復(fù)合材料，當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.3％的改性CNT后，硫化膠的拉伸強(qiáng)度和儲能模量分別是空白膠的2倍和60倍；此碳納米材料與橡膠的復(fù)合方法在一定程度上解決了納米材料的分散并強(qiáng)化了與基體之間的界面作用，但這些方法通常適用于低極性甚至無極性的聚合物納米復(fù)合材料，其復(fù)合材料存在伸長率低，粘度高、加工性能差及工藝繁瑣等缺點(diǎn)，并且將復(fù)合納米材料添加到橡膠中分散性差。
為了使納米材料、炭黑與聚合物間的界面連結(jié)在一起，以獲得最佳的潤濕值與分散性，本發(fā)明采用有機(jī)硅化合物對納米材料進(jìn)行了表面處理，并且對將石墨烯粉末進(jìn)行表面熱處理，但是起初發(fā)現(xiàn)，將有機(jī)硅化合物對納米材料進(jìn)行了表面處理，最終效果并不理性，甚至一度放棄了制備炭黑納米材料的最初努力，然而隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，我們驚奇的發(fā)現(xiàn)，采用的特定濃度的機(jī)硅化合物溶液，調(diào)節(jié)特定的pH范圍，并且協(xié)同特定的納米材料和炭黑的質(zhì)量比，可以制得粘度低、加工性能佳，在橡膠中分散性佳的炭黑納米材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的炭黑納米材料粘度高、加工性能差、分散性能差的問題，本發(fā)明提供了一種制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種炭黑納米材料的制備方法，是將有機(jī)硅溶液加入到碳納米管或改性石墨烯納米材料中，得到有機(jī)硅水解溶液，然后將其加入到炭黑或改性炭黑材料中，使納米材料碳納米管或石墨烯鑲嵌在炭黑表面或枝鏈中，制得改性炭黑納米材料，具體包括以下步驟：
(1.1)有機(jī)硅化合物和水、醇混合攪拌得到有機(jī)硅溶液，有機(jī)硅化合物在有機(jī)硅溶液中的重量比為1-20％，然后加入酸性催化劑，并將pH值調(diào)至3.5-5.5，得到有機(jī)硅水解溶液；
(1.2)將碳納米管或改性石墨烯納米材料加入到有機(jī)硅水解溶液中，納米材料在有機(jī)硅溶液中的重量比為1-10％，有機(jī)硅水解溶液經(jīng)高壓、剪切乳化后與炭黑或改性炭黑充分混合反應(yīng)，使納米級碳納米管或改性石墨烯鑲嵌在炭黑表面或者枝鏈中，碳納米管或改性石墨烯占炭黑質(zhì)量的1-10％，干燥后得到改性炭黑納米材料；
其中，有機(jī)硅化合物選自氯代三甲基硅烷、四烷基硅烷、酰氧基有機(jī)硅烷、四烴基硅烷、雙-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基或三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種。
酸性催化劑沒有具體的限制，優(yōu)選地，本發(fā)明的酸性催化劑為冰醋酸或丙酸。
優(yōu)選地，步驟(1.2)的反應(yīng)溫度為150-900℃。
為了使納米材料、炭黑與聚合物間的界面連結(jié)在一起，以獲得最佳的潤濕值與分散性，本發(fā)明將納米材料進(jìn)行了表面處理，表面處理法需將有機(jī)硅化合物制成稀溶液并且將pH調(diào)節(jié)到最佳范圍，以利于炭黑和被處理表面的納米材料進(jìn)行充分接觸；一定程度上解決了納米材料的分散并強(qiáng)化了與基體之間的界面作用，解決了聚合物納米復(fù)合材料的伸長率低，粘度高和加工性能差等缺點(diǎn)。
并且經(jīng)過處理的納米材料與炭黑復(fù)合后具有炭黑葡萄狀結(jié)構(gòu)，其中納米材料相當(dāng)于葡萄串的“?！保?dāng)收到外界應(yīng)力作用時(shí)，不僅使吸附在炭黑之間的橡膠分子鏈的滑動和鍛煉，同時(shí)還使吸附在納米材料和炭黑之間的橡膠分子鏈的滑動和斷裂，這樣使納米材料在炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系中起到骨架和梁的作用，形成統(tǒng)一的、整體的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，從而承受更多的載荷應(yīng)力，達(dá)到整體補(bǔ)強(qiáng)作用。
本發(fā)明提供的納米材料石墨烯的改性方法具體包括以下步驟：
(4.1)石墨烯制備，將石墨烯粉末進(jìn)行表面熱處理，然后加入到有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲分散，得到石墨烯懸浮液，離心、蒸發(fā)去除溶劑，洗滌、過濾及干燥得到黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；優(yōu)選地，表面熱處理的條件為1000℃下灼燒1h；超聲分散的時(shí)間為120min，超聲分散的功率為240W；優(yōu)選地，有機(jī)溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N二甲基甲酰胺、丙酮、四氫呋喃、乙醇，苯乙烯、甲磺酸、異丙醇，甲醇、二氯甲烷、二甲基亞砜的一種。
(4.2)石墨烯改性，將石墨烯粉體和乳化的改性劑混配均勻，在120℃的溫度下保持30-60min，得到有機(jī)改性石墨烯；優(yōu)選地，所述的改性劑選自自甲苯2,4-二異氰酸酯、雙十二烷基二甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉、聚丙烯酰胺、甘膽酸鈉、氨基硼酸酯，脂肪醇醚硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨或聚乙二醇對異辛基苯基醚中一種。
改性后的石墨烯復(fù)合材料降低了其在聚合物基體中的團(tuán)聚現(xiàn)象，可在聚合物基體中達(dá)到良好的分散效果。
本發(fā)明提供的改性炭黑的制備方法為：將粉末狀炭黑與改性材料在混合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，混合機(jī)的加熱系統(tǒng)使炭黑與改性材料在80-200℃之間產(chǎn)生反應(yīng)，干法制得改性炭黑材料；或者將粉末狀炭黑加入到改性材料的溶液中，粉狀炭黑與改性材料的溶液在混合機(jī)中進(jìn)行混合，直接濕法制得改性炭黑材料；
優(yōu)選地，所述改性材料為甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑、四甲基二硫代秋蘭姆、二烯丙基二硫代磷酸ATPA、烯烴基多硫化物、氨基硼酸酯、硅硼偶聯(lián)劑或雙氧水中的一種。
經(jīng)功能基團(tuán)表面改性劑處理的炭黑粒子保持了納米材料的原生特性，應(yīng)用于膠料中具有高導(dǎo)電、高耐磨，高分散等特點(diǎn)，滿足了橡膠復(fù)合材料更高力學(xué)性能的需求。
本發(fā)明提供了一種制備炭黑納米材料的方法，該方法與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比，存在以下優(yōu)點(diǎn)：(一)本發(fā)明將納米材料進(jìn)行了表面處理，以利于炭黑和被處理表面的納米材料進(jìn)行充分接觸，一定程度上解決了納米材料的分散并強(qiáng)化了與基體之間的界面作用，解決了聚合物納米復(fù)合材料的伸長率低，粘度高和加工性能差等缺點(diǎn)；(二)經(jīng)過處理的納米材料與炭黑復(fù)合后具有炭黑葡萄狀結(jié)構(gòu)，其中納米材料相當(dāng)于葡萄串的“梗”，當(dāng)收到外界應(yīng)力作用時(shí)，不僅使吸附在炭黑之間的橡膠分子鏈的滑動和鍛煉，同時(shí)還使吸附在納米材料和炭黑之間的橡膠分子鏈的滑動和斷裂，這樣使納米材料在炭黑補(bǔ)強(qiáng)體系中起到骨架和梁的作用，形成統(tǒng)一的、整體的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，從而承受更多的載荷應(yīng)力，達(dá)到整體補(bǔ)強(qiáng)作用；(三)經(jīng)功能基團(tuán)表面改性劑處理的炭黑粒子保持了納米材料的原生特性，應(yīng)用于膠料中具有高導(dǎo)電、高耐磨，高分散等特點(diǎn)，滿足了橡膠復(fù)合材料更高力學(xué)性能的需求；(四)本發(fā)明在不破壞納米填料性能前提下不僅考慮了納米材料在橡膠基體中的分散，還考慮到了復(fù)合填料間相互作用，大大提高了復(fù)合填料在橡膠中的分散性能；(五)本發(fā)明提供的制備方法在炭黑生產(chǎn)線采用改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合使納米級材料鑲嵌在炭黑表面和炭黑結(jié)構(gòu)的枝鏈中，制備得到納米級炭黑材料，工藝簡單，可批量生產(chǎn)，避免了對炭黑進(jìn)行二次處理的繁瑣工序。
附圖說明
圖1為炭黑、炭黑/橡膠、碳納米管/炭黑/橡膠以及石墨烯/炭黑/橡膠的SEM掃描圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種炭黑納米材料的制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明當(dāng)中。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
實(shí)施例1 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的N-甲基吡咯烷酮分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)乙醇洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行50℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與含雙十二烷基二甲基溴化銨的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例2 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑丙酮中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的丙酮分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)水洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行45℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與含聚乙二醇對異辛基苯基醚的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例3 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑二甲基亞砜中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的二甲基亞砜分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)乙醇洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行40℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與甘膽酸鈉的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例4 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑異丙醇中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的異丙醇分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)乙醇洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行50℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與脂肪醇醚硫酸鈉的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例5 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑四氫呋喃中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的四氫呋喃分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)乙醇洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行50℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與十二烷基氨基丙酸鈉的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例6 改性石墨烯的制備方法
石墨烯制備：取適量的天然石墨粉體在1000度下灼燒1h，取石墨加入到有機(jī)溶劑N-N二甲基甲酰胺中，靜置24h，然后進(jìn)行超聲剝離，超聲功率240W，超聲時(shí)間120min，得到的石墨烯的N-N二甲基甲酰胺分散液，水浴蒸發(fā)去除溶劑，再經(jīng)乙醇洗滌過濾，將濾餅轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中進(jìn)行50℃抽真空干燥即得黑色的片狀結(jié)構(gòu)石墨烯粉體；
石墨烯改性：將石墨烯粉體與氨基硼酸酯的乳化劑進(jìn)行充分混配均勻，在通氮?dú)獾臍夥諣t中升溫至120℃，保持1小時(shí)，得到穩(wěn)定的有機(jī)改性石墨烯。
實(shí)施例7 改性炭黑的制備方法
將粉末狀炭黑與改性材料甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑在混合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，混合機(jī)的加熱系統(tǒng)使炭黑與改性材料在80-200℃之間產(chǎn)生反應(yīng)，干法制得改性炭黑材料。
實(shí)施例8 改性炭黑的制備方法
將粉末狀炭黑加入到二烯丙基二硫代磷酸ATPA改性材料的溶液中，粉狀炭黑與改性材料的溶液在混合機(jī)中進(jìn)行混合，直接濕法制得改性炭黑材料；
實(shí)施例9 改性炭黑的制備方法
將粉末狀炭黑與改性材料氨基硼酸酯在混合機(jī)中進(jìn)行攪拌混合，混合機(jī)的加熱系統(tǒng)使炭黑與改性材料在80-200℃之間產(chǎn)生反應(yīng)，干法制得改性炭黑材料；或者將粉末狀炭黑加入到改性材料的溶液中，粉狀炭黑與改性材料的溶液在混合機(jī)中進(jìn)行混合，直接濕法制得改性炭黑材料。
實(shí)施例10 炭黑納米材料的制備方法
將四烷基硅烷制成有機(jī)硅溶液，四烷基硅烷在有機(jī)硅溶液中的重量比為5％，加入酸性催化劑丙酸調(diào)節(jié)pH值為5，將實(shí)施例1中的改性石墨烯懸浮液和四烷基硅烷有機(jī)硅溶液混合，改性石墨烯占有機(jī)硅溶液重量比的1％；采用高壓泵送，混合溶液流量通過流量計(jì)、變送器及調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動控制，使改性石墨烯納米材料組分占炭黑質(zhì)量的1％，過高壓、剪切乳化后通過壓力泵噴入炭黑造粒系統(tǒng)，載有改性納米材料組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進(jìn)行；脫水與干燥過程中干燥機(jī)煙氣溫度為1100℃；造粒與脫水過程中時(shí)間為30min，制備得到納米級炭黑成品。
實(shí)施例11 炭黑納米材料的制備方法
γ-氨丙基三乙氧基硅烷在有機(jī)硅溶液中的重量比為10％，將γ-氨丙基三乙氧基硅烷有機(jī)硅溶液加入酸性催化劑冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為3.5，將實(shí)施例2中的改性石墨烯懸浮液和γ-氨丙基三乙氧基硅烷有機(jī)硅溶液按混合后乳化，改性石墨烯占有機(jī)硅溶液重量比的10％；并將其通過噴射壓力泵噴入炭黑反應(yīng)器的后部停留段內(nèi)，使改性石墨烯納米材料組分占炭黑質(zhì)量的5％，要求此停留段內(nèi)部的反應(yīng)溫度控制在900度以內(nèi)，噴入停留段的納米材料乳化液經(jīng)高壓噴射泵變?yōu)殪F狀的納米級材料與炭黑煙氣充分反應(yīng)，納米級材料會鑲嵌在炭黑表面和炭黑結(jié)構(gòu)的枝鏈中，使炭黑具有納米級材料和炭黑的雙重特性，最后，經(jīng)過濾、收集、造粒和干燥過程形成納米級炭黑成品。
實(shí)施例12 炭黑納米材料的制備方法
γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)在有機(jī)硅溶液中的重量比為10％，將KH-570有機(jī)硅溶液加入酸性催化劑冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為5.5，將碳納米管和KH-570有機(jī)硅溶液按重量配比混合后乳化(納米材料碳納米管占有機(jī)硅溶液的重量比為5％)；將實(shí)施例6的改性后炭黑與改性后的改性納米材料在高速混合機(jī)內(nèi)混合，使納米材料組分占炭黑質(zhì)量的10％，混合機(jī)帶加熱系統(tǒng)，加熱溫度在150-250℃之間，使改性炭黑與改性納米炭黑產(chǎn)生接枝反應(yīng)，接枝后的炭黑進(jìn)入造粒、干燥系統(tǒng)，最后制得納米炭黑成品制備得到納米級炭黑成品。制備得到納米級炭黑成品的SEM掃描圖見圖1，圖1中的a圖是炭黑的SEM掃描圖，圖1中的b圖是炭黑與橡膠結(jié)合的圖，圖1中的c圖是碳納米管/炭黑復(fù)合材料與橡膠結(jié)合的SEM掃描圖，圖d為改性石墨烯/炭黑復(fù)合材料與橡膠結(jié)合的SEM掃描圖，可以看出炭黑在橡膠基體仍呈‘葡萄串’結(jié)構(gòu)，碳納米管與改性石墨烯比較均勻地分散在橡膠中，在填料補(bǔ)強(qiáng)體系中起到了“橋梁”的作用。
實(shí)施例13 炭黑納米材料的制備方法
3-氨基丙基三乙氧基硅烷在有機(jī)硅溶液中的重量比為15％，將3-氨基丙基三乙氧基硅烷有機(jī)硅溶液加入酸性催化劑丙酸調(diào)節(jié)pH值為4.5，將碳納米管和3-氨基丙基三乙氧基硅烷有機(jī)硅溶液按重量配比混合(其中納米材料占有機(jī)硅溶液中的重量比為7.5％)；采用高壓泵送，混合溶液流量通過流量計(jì)、變送器及調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動控制，使納米材料組分占炭黑質(zhì)量的10％，過高壓、剪切乳化后通過壓力泵噴入炭黑造粒系統(tǒng)，載有改性納米材料組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進(jìn)行；脫水與干燥過程中干燥機(jī)煙氣溫度為1100℃；造粒與脫水過程中時(shí)間為30min,制備得到納米級炭黑成品。
實(shí)施例14 炭黑納米材料的制備方法
氯代三甲基硅烷在有機(jī)硅溶液的重量比為15％，將其加入酸性催化劑冰醋酸調(diào)節(jié)pH值為4，將實(shí)施例1中的改性石墨烯懸浮液和氯代三甲基硅烷有機(jī)硅溶液按重量配比混合乳化(其中納米材料占有機(jī)硅溶液中的重量比為3％)；并將其通過噴射壓力泵噴入炭黑反應(yīng)器的后部停留段內(nèi)，使納米材料組分占炭黑質(zhì)量的5％，要求此停留段內(nèi)部的反應(yīng)溫度控制在900度以內(nèi)，噴入停留段的納米材料乳化液經(jīng)高壓噴射泵變?yōu)殪F狀的納米級材料與實(shí)施例7中制備的改性炭黑煙氣充分反應(yīng)，納米級材料會鑲嵌在炭黑表面和炭黑結(jié)構(gòu)的枝鏈中，使炭黑具有納米級材料和炭黑的雙重特性，最后，經(jīng)過濾、收集、造粒和干燥過程形成納米級炭黑成品。
實(shí)施例15 炭黑納米材料在輪胎胎面膠中的應(yīng)用效果
將實(shí)施例10和實(shí)施例12制備得到的納米級炭黑成品輪胎胎面膠中經(jīng)多次試驗(yàn)，多次測試改進(jìn)，現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展，初步應(yīng)用效果見表1，電阻率測試見表2。
表1 改性炭黑在輪胎胎面膠中的初步應(yīng)用效果
表1數(shù)據(jù)顯示，磨耗量降低18％左右，生熱降低12％，說明本發(fā)明提供的制備方法制備得到的納米級炭黑成品具有高耐磨，低生熱的效益。
表2 改性炭黑在輪胎胎面膠中的電阻率測試
備注：電阻率單位為kΩ/cm·m2
從表2中可以看出，應(yīng)用納米/炭黑復(fù)合填料的胎面膠料的在不同壓力下的電阻率比值即2/9電阻率比值比普通炭黑高，且比值都大于1，說明納米材料在膠料基體中形成導(dǎo)電通路，大大提高了膠料基體的導(dǎo)電性能。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。