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·592· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷
式包覆在白炭黑颗粒的周围，增加其表面有机组分。
此时，由于硅烷偶联剂的空间位阻作用使得白炭黑
粒子之间存在一定的空间稳定性，不易发生团聚现
象，因此其平均粒径减小，Zeta 电位增加 [17] 。然而，
继续增加体系中 APTES 的添加量，体系中会引起多
官能团的硅烷分子的团聚或交联反应，或者通过桥
连作用使粒子间发生更多的交联，平均粒径增加。
然而，其 Zeta 电位并未因为粒径增大而降低，这与
其表面化学性质有一定关联 [18] 。
不同 MPTES/SiO 2 物质的量比下改性白炭黑的
图 6 MPTES/SiO 2 物质的量比对白炭黑粒径和 Zeta 电位
FTIR 图谱（a）和—SH 负载量（b）结果如图 5 所
的影响（pH=10）
示。由于在 MPTES/SiO 2 物质的量比大于 1.0∶1.0 Fig. 6 Effect of n(MPTES)∶n(SiO 2 ) on the particle size
后，MPTES 瞬间水解，发生自缩聚反应，形成不溶 and zeta potential of modified white carbon black
性胶状物，在 MPTES/SiO 2 物质的量比大于 1.0∶1.0 (pH=10)
后，并未得到改性白炭黑，因此并未列于图 5。由
由图 6 可知，随着 MPTES/SiO 2 物质的量比的
图 5 可知，当 MPTES/SiO 2 物质的量比为 1.0∶1.0 时，
增加，粒子的 Zeta 电位逐渐增大，从 22.80 mV 增加
—SH 的负载量最大。从红外图谱上可以观察到，随
到 36.43 mV，说明其分散稳定性逐渐增强。随着
着 MPTES/SiO 2 物质的量比的增加，特征吸收峰并
MPTES/SiO 2 物质的量比的增加，平均粒径逐渐减
未明显增强。然而，元素分析结果说明，改性白炭
黑表面—SH 的含量随着 MPTES/ SiO 2 物质的量比的 小，与 Zeta 电位绝对值的变化相吻合。当 MPTES/SiO 2
物质的量比为 1.0∶1.0 时，硅烷偶联剂的空间位阻
增加而增加，最高为 2.10 mmol/g。
效应占主导地位，减缓了颗粒之间的聚合，粒径变小
[19] 。
不同 GPTES/SiO 2 物质的量比下改性白炭黑的
FTIR 图谱（a）和环氧负载量〔通过元素分析仪测
试改性后白炭黑中 C 元素质量分数，改性后 GPTES
接枝于白炭黑表面，形成 Si—CH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 —
(C 2 H 3 O)，根据环氧基（—C 2 H 3 O）中 C 元素在整个
分子结构中所占比例计算环氧含量〕结果如图 7（b）
所示。
由图 7a 可知，随着 GPTES/SiO 2 物质的量比的
–1
增加，位于 913 cm 处属于环氧的特征吸收峰并没
有明显的增强。元素分析结果表明，改性白炭黑表
面环氧的含量随着 GPTES/SiO 2 物质的量比的增加
而增加，最高为 1.45 mmol/g。
不同 GPTES/SiO 2 物质的量比对改性白炭黑粒
径和 Zeta 电位的影响如图 8 所示。由图 8 可知，随
着 GPTES/SiO 2 物质的量比的增加，平均粒径先降低
后增加。当 GPTES/SiO 2 物质的量比为 1.0∶1.0 时，
平均粒径最小为 547 nm。相应地，粒子的 Zeta 电位
呈现出先增加后降低的趋势，当 GPTES/SiO 2 物质的
图 5 不同 MPTES/SiO 2 物质的量比下改性白炭黑 FTIR 量比为 1.0∶1.0 时，Zeta 电位最大为 19.37 mV。出现
谱图（a）和—SH 负载量（b） 这种现象是由于白炭黑表面的硅羟基与有机硅醇的
Fig. 5 FTIR spectra (a) and —SH loading (b) of modified 活性均很强，存在着 3 种反应：（1）粒子之间的相
white carbon black with various n(MPTES)∶n(SiO 2 )
互作用；（2）粒子与有机硅之间的表面改性；（3）
对不同 MPTES/SiO 2 物质的量比下改性白炭黑 水解产生的有机硅醇之间的自缩合反应。随着
进行粒径和 Zeta 电位分析，结果如图 6 所示。 GPTES/SiO 2 物质的量比的变化，三者竞争的结果可
