[发明专利]碳黑表面官能团的定量及定性分析系统及方法

说明书

本发明涉及用于定量及定性分析碳黑表面官能团的系统及方法。根据本发明，相比于以往的分析方法，能够以高准确性及可靠性来定量及定性分析碳黑的表面官能团。

技术领域

本发明涉及定量及定性分析碳黑的表面官能团的系统及方法。

背景技术

最近，为了利用调整碳黑的表面官能团的碳黑或碳黑的表面官能团的化学性质，持续研发与制备及使用表面改性的碳黑有关的技术。

通常，在碳黑的表面具有羧基、内酯、酚羟基及羰基等的表面官能团，众所周知，碳黑的特性将通过这种各种表面官能团的量而产生大变化。

例如，在碳黑的表面具有很多羧基的情况下，碳黑的亲水性提高，与水系溶剂的相容性得到提高，使分散性变好。另一方面，在碳黑的表面具有很多酚基或羟基的情况下，与纤维素类纤维及蛋白质纤维等有关的染着性得到提高。

由此，根据所要的碳黑的用途来调节碳黑的表面官能团的种类及含量尤为重要，为此，尝试定量分析碳黑的表面官能团。

以往的定量分析碳黑的表面官能团的方法有元素分析方法、滴定法、频谱分析方法等。

元素分析方法为在各个温度下对一种碳黑进行热处理之后进行元素分析的方法，属于可通过元素分析结果差异来预测表面官能团的方法。但是，元素分析方法具有无法按照表面官能团进行定量分析的局限性。

并且，代表性的使用最多的滴定(titration)法在按照每个表面官能团选定溶剂之后进行滴定来分析表面官能团的方法，滴定法的分析方法具有如下的局限性，即，步骤复杂，一部分的表面官能团由于没有适当的溶剂而无法进行滴定，且再现性不足。

频谱分析方法具有利用X射线光电子能谱(XPS)或傅立叶红外光谱仪(FT-IR)的分析方法。

利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy)的分析方法为向碳黑照射X射线(X-ray)来检测从原子产生的电子的动能来定量分析表面官能团的方法。但是，X射线不仅照射碳黑表面，还照射碳黑的内部，因此，具有不适合用作仅用于分析表面官能团的方法的问题。

并且，由于碳黑具有吸收光的性质，因此，利用傅立叶红外光谱仪的分析方法具有分析的可靠性低的问题。

因此，急需研发以更高的可靠性定量及定性分析碳黑的表面官能团的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题

由此，本发明的目的在于，提供具有高准确性及可靠性并可弥补以往的分析方法的低再现性的可定量及定性分析碳黑的表面官能团的系统及方法。

技术方案

根据用于解决上述问题的本发明的一实施方式，提供一种碳黑表面官能团的定量及定性分析系统，包括：腔室，收容碳黑试样；温度调节部，调节上述腔室的内部温度；压力检测部，检测上述腔室的内部压力；气体流出部，使在上述腔室中产生的混合气体中的一部分流出；以及质量分析部，分析通过上述气体流出部流出的混合气体的质量。

并且，根据本发明的另一实施方式，提供一种碳黑表面官能团的定量及定性分析方法，包括：步骤(a)，向腔室内投入碳黑试样；步骤(b)，使上述腔室的内部温度分阶段升温及冷却来对每个温度区间的碳黑的表面官能团进行热分解；步骤(c)，检测每个温度区间的上述腔室的内部压力；以及步骤(d)，使上述腔室内的混合气体中的一部分流出并在根据构成原子来划分上述混合气体之后检测与所划分的各气体有关的体积。

有益效果

以往的碳黑表面官能团的分析方法具有无法按照表面官能团进行定量分析或再现性不足的局限性。