一种改性炭黑及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种改性炭黑及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种改性炭黑及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于改性材料
，具体涉及一种改性炭黑及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]炭黑又名碳黑，是一种轻
、
松而极细的黑色粉末，是一种无定形碳，是人类最早开发
、
应用和目前产量最大的纳米材料，其基本粒子尺寸在
10
‑
100nm
之间，应用领域较广，包括光固化
3D
打印材料领域
。
[0003]光固化材料中含有炭黑，可以减少物理三维模型在后固化过程中的收缩，使产品尺寸更接近原设计
。
此外，炭黑还有助于提高产品的抗拉强度
、
延展性
、
耐热性
、
导电性和韧性等性能
。
但是由于炭黑在光敏树脂中的分散性较差，导致上述性能的发挥不稳定，同时也使得光敏树脂的稳定性差以及储存期短，限制了光敏树脂在终端市场的应用
。
[0004]现有技术中多采用通过外添加分散剂，并使分散剂吸附在炭黑表面，利用分散剂所形成的空间位阻或静电效应使炭黑在体系中达到稳定分散的效果
。
例如
CN107141740A
公开一种医药用具有优异力学性能的
3D
打印材料，其原料包括改性聚乳酸
、
三元乙丙橡胶
、EVA
树脂
、
四丙氟橡胶
、
聚氟乙烯树脂
、EVAr/>树脂
、
改性环氧树脂
、
古马隆树脂
、
硫酸钙晶须
、
玉石粉
、
氧化锌
、
硼酸锌
、
铝粉
、
高耐磨炭黑
、
木粉
、
聚乙二醇
、
柠檬酸三丁酯
、
分散剂
CNF、
促进剂
DM、
抗氧剂和改性降解助剂
。
本专利技术的
3D
打印材料具有优异的力学性能；但是，外添加分散剂的方法，吸附在炭黑表面的分散剂容易脱附，脱附后的炭黑又易发生团聚，导致材料的稳定性差，保存期短，且对材料各方面性能的提升也有待进一步提高
。
[0005]因此，开发一种在基体树脂中分散性好，性质稳定，不易脱落，延长材料的保质期，提高光敏材料的力学性能
、
导电性以及耐热性的改性炭黑，是本领域亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种改性炭黑及其制备方法和应用
。
所述改性炭黑性质稳定，在基体树脂或低聚物中的分散性好，不会发生脱吸附，能够延长光敏树脂的保质期，提高材料的抗拉强度
、
延展性
、
耐热性
、
导电性以及韧性等
。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种改性炭黑，所述改性炭黑为含巯基炭黑与丙烯酸酯类化合物通过点击化学反应得到的产物
。
[0009]本专利技术中，通过采用特定的原料，使得炭黑与丙烯酸酯类化合物通过化学键相连，提高了炭黑在树脂中的吸附稳定性，与树脂相容性好，能够延长光敏树脂的保质期，得到抗拉强度
、
延展性
、
耐热性
、
导电性以及韧性优异的光敏材料
。
[0010]优选地，所述含巯基炭黑的制备原料包括经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷
。
[0011]优选地，所述表面处理包括等离子体处理
。
[0012]优选地，所述等离子体处理的气氛包括氧气；
[0013]优选地，所述等离子体处理的射频频率为
10
～
20MHz
，例如可以为
10MHz、11MHz、
12MHz、13MHz、14MHz、15MHz、16MHz、17MHz、18MHz、19MHz、20MHz
等
。
[0014]优选地，所述等离子体处理的功率为
50
～
150W
，例如可以为
50W、55W、60W、65W、70W、75W、80W、85W、90W、95W、100W、105W、110W、115W、120W、125W、130W、135W、140W、145W、150W
等
。
[0015]优选地，所述等离子体处理的时间为
10
～
30min
，例如可以为
10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min、30min
等
。
[0016]优选地，所述等离子体处理中，电极间的距离为
60
～
100mm
，例如可以为
60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm、100mm
等
。
[0017]本专利技术中，通过等离子体处理，得到羧基化的炭黑，并且利用氧等离体子氧化炭黑时，一般只发生在炭黑表面，不会影响炭黑主体结构，且反应效率高；同时与液相氧化法比较，等离子体氧化法避免了大量废液的排放，工序简单，成本较低
。
[0018]优选地，所述含巯基硅烷包括巯丙基甲基二甲氧基硅烷和
/
或者巯丙基三甲氧基硅烷
。
[0019]优选地，所述经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷的质量比为
10:(1
～
3)
，其中，
(1
～
3)
中的具体取值例如可以为
1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3
等
。
[0020]优选地，所述含巯基炭黑采用如下方法进行制备，所述方法包括：
[0021]将经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷反应，得到所述含巯基炭黑
。
[0022]优选地，所述反应的时间为6～
12h
，例如可以为
6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h
等
。
[0023]本专利技术中，经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷反应在溶剂中进行，所述溶剂包括乙醇水溶液；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为
(1
～
4):1
；所述反应结束后还包括采用乙醇水溶液进行洗涤
、
干燥的步骤
。
[0024]优选地，所述丙烯酸酯类化合物包括聚乙二醇单丙烯酸酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改性炭黑，其特征在于，所述改性炭黑为含巯基炭黑与丙烯酸酯类化合物通过点击化学反应得到的产物
。2.
根据权利要求1所述的改性炭黑，其特征在于，所述含巯基炭黑的制备原料包括经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷；优选地，所述表面处理包括等离子体处理；优选地，所述等离子体处理的气氛包括氧气；优选地，所述等离子体处理的射频频率为
10
～
20MHz
；优选地，所述等离子体处理的功率为
50
～
150W
；优选地，所述等离子体处理的时间为
10
～
30min。3.
根据权利要求2所述的改性炭黑，其特征在于，所述含巯基硅烷包括巯丙基甲基二甲氧基硅烷和
/
或者巯丙基三甲氧基硅烷；优选地，所述经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷的质量比为
10:(1
～
3)。4.
根据权利要求1～3任一项所述的改性炭黑，其特征在于，所述含巯基炭黑采用如下方法进行制备，所述方法包括：将经过表面处理的炭黑和含巯基硅烷反应，得到所述含巯基炭黑；优选地，所述反应的时间为6～
12h。5.
根据权利要求1～4任一项所述的改性炭黑，其特征在于，所述丙烯酸酯类化合物包括聚乙二醇单丙烯酸酯
、
聚乙二醇单甲基丙烯酸酯
、
乙氧基化甘油三丙烯酸酯
、
乙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯
、
乙氧基化
1,1,1
‑
三羟甲基丙烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文斌，熊杰，
申请(专利权)人：安徽光理智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：