포면처리에 의한 Carbon Black의 표면물성변화

이창우; 이창일; 홍영호; 홍인권; 장윤호; 함영민

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.7, No.4, 768-776, August, 1996

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포면처리에 의한 Carbon Black의 표면물성변화

A Change of Surface Properties of Carbon Black by Surface Treatment

이창우, 이창일, 홍영호, 홍인권, 장윤호, 함영민

초록

카본블랙은 일반적으로 보강성, 착색성, 내후성, 내화학성 및 전기적 전도성 등의 다양한 특성을 가지고 있으나 매질과의 친화력이 낮아 이용하는데 어려움을 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 카본블랙의 표면특성을 변화시켜 매질과의 친화력을 향상시키기 위하여 표면에 비교적 많은 기능기를 가지고 있는 channel black은 표면 카르복실기의 수소를 알칼리 금속과 치환하였고, 표면 기능기가 거의 존재하지 않는 furnace black은 질산으로 처리하였다. 이와 같이 표면의 특성을 변화시켜 카본블랙의 물성변화를 측정하고, 수용액 속에서의 분산특성을 연구하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 표면처리된 channel black의 경우 치환된 금속(Li, Na, K)의 이온반경이 증가함에 따라 입자 표면의 수화도 증가로 인하여 분산성이 향상되었고, 질산처리한 furnace black의 경우 산의 농도 및 반응온도에 비례하여 표면 기능기의 증대를 가져왔으며 반응시간에는 크게 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 또한 전해질 용액에서 pH 변화에 따른 제타전위를 측정한 결과 카본블랙 입자의 표면 전하밀도가 증가하고, 이에 따른 전기적 반발력 증가로 인한 분산성의 향상과 비교적 안정한 계를 이루고 있음을 확인하였다.

Carbon Black has various advantageous properties such as reinforcement, tinting, weathering, chemical resistance, electrical resistance, etc., but it has poor affinity in the solution. The purpose of this study is to enhance dispersion in the aqueous solution by altering the surface characteristics. Two different treatments were applied for both channel black and furnace black respectively. Channel black was treated in alkaline solution to replace hydrogen of the carboxyl group with alkaline metal, Li, Na, K. Furnace black has few functional groups, and it was treated with HNO3 to increase the number of functional group on carbon black. It was seen that the substitution of alkaline metal on the surface of channel black enhances the degree of dispersion. Also the higher the acid concentration and reaction temperature, the more the number of some functional groups on the furnace black. Reaction time was not seen to be effective.

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