PE隔板用白炭黑的制备方法技术

本发明专利技术涉及用于启动型铅酸蓄电池PE隔板用白炭黑的制备方法。步骤如下：(1)原料：水玻璃和硫酸；(2)反应：底料加反应水玻璃总量的30‑45％，反应釜中搅拌，升温至84‑87℃，加酸反应，反应时间30‑40分钟，pH值10‑10.7时，再用40‑55分钟时间，将剩余的70‑55％水玻璃全部加入，pH值不变；用10‑25分钟的时间继续加硫酸，将水玻璃全部反应完，pH值6.0，保温，陈化30‑60分钟；(3)过滤洗涤；(4)浆化；(5)喷雾干燥，产品水分4.0‑5.5％。本发明专利技术是针对PE隔板的特殊需求而制备的白炭黑，工艺合理、可行，可以满足PE隔板在纯度、物理性能、电性能、孔隙率等方面的技术要求。

Method for preparing white carbon black for PE partition board

The invention relates to a preparation method of white carbon black used for a PE partition of a lead acid accumulator. The steps are as follows: (1) material: water glass and sulfuric acid; (2) reaction: the reaction of water glass base together 30 of the total 45%, stirred reactor, heated to 84 87 DEG C, adding acid reaction, the reaction time is 30 40 minutes, pH value of 10 10.7, 40 and 55 70 minutes, 55% water glass remaining all join, pH constant; 10 25 minutes to add sulfuric acid, water glass reaction, pH value 6, insulation, aging 30 60 minutes; (3) filtering and washing; (4) slurry; (5) spray drying, moisture 4 5.5%. The invention relates to a method for preparing white carbon black, which is suitable for the special needs of the PE separator, which is reasonable and feasible, and can meet the technical requirements of the purity, physical property, electrical property and porosity of the PE separator.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化工原料的制备方法，即用于启动型铅酸蓄电池PE隔板用白炭黑的制备方法。
技术介绍
在现有技术中，PE隔板是超高分子量聚乙烯蓄电池隔板的简称。它是以超高分子量聚乙烯为主料，配以白炭黑、轻质硬脂酸钙、工艺油、三氯乙烯为辅料，经过复杂的工艺过程精制而成，其配方中白炭黑的用量在60％以上。PE隔板相对于传统隔板(PVC)具有以下优点：孔径小于0.1μm，孔隙率大于60％、高纯度、高抗氧化性、高防穿刺性、高防撕裂性，低酸置换性、低电阻、耐候性在-40℃-+80℃，是目前蓄电池隔板中性能最佳的品种。PE隔板技术的应用，使启动型铅酸蓄电池的各项技术性能指标有了质的提高。主要表现在：电阻低、高孔隙率，提高了汽车的启动性能；耐氧化、孔径小而极大的延长了电池的寿命；高强度、可制袋，从根本上避免了极板物质的脱落而造成短路；容量体积比大，而使电池更小型化。因此，在欧美、日本等发达国家PE隔板的采用率达到80％以上。而我国目前采用的PE隔板用率约为10％，这就为PE隔板在我国的生产和应用提供了巨大的发展空间，也为这种专用白炭黑提供了商机。目前世界上可生产PE隔板专用白炭黑有两家大公司，他们是德国德固萨公司和美国PPG公司。这种专用白炭黑都是采用沉淀法生产的。目前我国尚不能生产这种专用白炭黑。沉淀法白炭黑一般采用水玻璃和硫酸在碱性条件下进行酸碱反应，生成二氧化硅产品和硫酸钠副产品，经过水洗，洗掉硫酸钠，然后进行干燥得到产品白炭黑(二氧化硅)。而PE隔板的优良特性，在很大程度上是由添加的白炭黑性能决定的，因而普通的沉淀法白炭黑不能满足PE隔板的使用要求，必须采用特殊的工艺条件和制备方法，生产这种白炭黑。目前在现有公开的技术中，德国德固萨公司的ZL96109937.2专利《沉淀二氧化硅、其制备方法和用途》，在说明中介绍了一种二氧化硅的制备方法，该专利产品主要用于PE隔板。该专利所采用的水玻璃为市购品，除模数外没有提出其它质量要求，而在反应过程中，底料采用加水方法，用浓水玻璃和浓硫酸反应，其产品为低BET表面积和较高的DBP吸收值，对产品中的硫酸钠含量没有要求。德国德固萨公司的ZL96106958.9专利《沉淀二氧化硅》，该专利产品也是用于PE隔板。与ZL96109937.2不同之处是产品中的硫酸钠量有要求，而DBP吸收值较低。它们的制备方法基本一样，只是在工艺条件上做了一些修改。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述普通白炭黑的不足而提供一种满足PE隔板用白炭黑技术指标要求的PE隔板用白炭黑的制备方法。本专利技术的技术解决方案是：PE隔板用白炭黑的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)原料：a、水玻璃：模数3.3-3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度1.085-1.090g/cm3；b、18-20％硫酸；(2)反应底料加反应水玻璃总量的30-45％，加入反应釜中，开动搅拌，升温至84-87℃，开始加酸反应，反应时间30-40分钟，悬浮液PH值达到10-10.7时，再同时向反应釜中加水玻璃和硫酸，并采用等当量反应，保持釜中悬浮液PH值不变，用40-55分钟时间，将剩余的70-55％水玻璃全部加入反应釜中；用10-25分钟的时间继续向反应釜中加硫酸，将釜中没反应的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值用酸调整到6.0，反应全程温度保持在反应的初始温度上；悬浮液在保温的状态下，陈化30-60分钟；(3)过滤洗涤反应获得的悬浮液，用过滤机滤掉母液，滤饼用经过处理后的净水(无悬浮物的水)进行洗涤，当滤液的电导率达到250-300μs/cm时停止洗涤；(4)浆化滤饼用打浆机打成浆液，在打浆过程中，每1000kg滤饼加2-3kg无水硫酸钠，无水硫酸钠事先用热水溶为饱和溶液，缓慢加入液浆中，并搅拌均匀；(5)喷雾干燥浆液采用高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，热风温度控制在500-550℃，产品水分控制在4.0-5.5％。上述反应中，反应采用低底料水玻璃，是为第一步加硫酸反应生成较少的硅酸初级粒子创造有利条件，确保后续反应将比表面积和DBP值，控制在预期范围内。第一步加酸反应的终点PH值控制在10.0-10.7，可使生成的初级粒子数量控制在预期范围内，同时此PH值是在较强碱性范围内，反应处于动态平衡，即反应是可逆的，有些细小的粒子可以和碱反应，确保第一步加酸生成的粒子均匀。第二步同时加硫酸和水玻璃反应，是等当量反应，其目的是将第一步加酸生成的粒子长大，降低产品的比表面积，提高DBP值。因是等当量反应，悬浮液的PH值不变，仍保持在碱性范围，确保最终产品粒子的均匀性。第三步加酸反应，是将底料没完全反应的水玻璃全部反应完，并调整PH值，满足最终产品PH值的要求。在二氧化硅滤饼的浆化过程中，补加一部分无水硫酸钠，是保证产品中硫酸钠的一定含量，满足PE隔板的特殊需求。产品干燥采用喷雾干燥，使产品具有高分散性，防止PE隔板出现白花点。本专利技术专利除对水玻璃模数提出要求外，还要求铁含量在100ppm以下，确保了产品的优良电性能，在反应过程中是采用低浓度水玻璃和硫酸，反应加酸分三步进行，各工艺条件控制的参数也不同，在滤饼打浆过程中为了产品性能要求补加了硫酸钠。本专利技术的优点是：1、原料采用低铁水玻璃，确保了产品的优良电性能。本专利技术方法得到的产品用于PE隔板生产时，由于堆积密度适中，白炭黑在筛分时，漂浮粉尘少，生产环境好，而且过筛快；在配料搅拌时，分散快，而均匀；由于控制产品的DBP吸收值，在满足PE隔板生产工艺要求的前提下，可降低工艺油的用量，缩短了后续回收工艺油的流程，降低了PE隔板的成本；PE隔板由于使用要求的不同，可分为宽幅和窄幅。在同一台设备上调幅，是由白炭黑的DBP吸收值决定的能否调幅，本专利技术的白炭黑制备方法，可以满足调幅要求。2、本专利技术方法得到的产品是针对PE隔板的特殊需求而制备的，工艺合理、可行，可以满足PE隔板在纯度、物理性能、电性能、孔隙率等方面的技术要求。下面将结合实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。具体实施方式实施例1用500L带搅拌的不锈钢反应釜，加入密度1.085g/cm3的水玻璃123L，开动搅拌，用直接蒸汽升温至85℃，用40min滴加20％的硫酸，当PH至达到10.5时，再将227L水玻璃用55min滴加到反应釜中，同时加入20％的硫酸，此过程始终保持PH值10.5不变，再用20min加20％的硫酸，将反应釜中没反应的水玻璃全部反应完，并用酸将PH值调至6.0，陈化30min.反应悬浮液用泵打入板框过滤机中，滤掉母液，然后用净水洗涤滤饼，洗至滤液的电导率到200-300μm/cm时，停止水洗，用压缩空气将滤饼吹压，降低滤饼含水量。滤饼用打浆机打成浆液，加入0.35kg无水硫酸钠制备的饱和水溶液，并均匀的搅拌在浆液中，浆液用喷雾干燥机进行干燥。实施例2与实施例1不同的是将底料水玻璃加到136L，第二步加酸时，水玻璃加量214L。实施例3与实施例1不同的是反应用的水玻璃密度为1.088g/cm3。实施例4与实施例1不同的是底料加水玻璃231L，第二步加酸时，水玻璃加量119L，打浆不加无水硫酸钠。实施例4的产品主要用于橡胶填充补强剂。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PE隔板用白炭黑的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)原料：a、水玻璃：模数3.3‑3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度1.085‑1.090g/cm3；b、18‑20％硫酸；(2)反应：底料加反应水玻璃总量的30‑45％，加入反应釜中，开动搅拌，升温至84‑87℃，开始加酸反应，反应时间30‑40分钟，悬浮液pH值达到10‑10.7时，再同时向反应釜中加水玻璃和硫酸，并采用等当量反应，保持釜中悬浮液pH值不变，用40‑55分钟时间，将剩余的70‑55％水玻璃全部加入反应釜中；用10‑25分钟的时间继续向反应釜中加硫酸，将釜中没反应的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的pH值用酸调整到6.0，反应全程温度保持在反应的初始温度上；悬浮液在保温的状态下，陈化30‑60分钟；(3)过滤洗涤：反应获得的悬浮液，用过滤机滤掉母液，滤饼用经过处理后的净水进行洗涤，当滤液的电导率达到250‑300μs/cm时停止洗涤；(4)浆化：滤饼用打浆机打成浆液，在打浆过程中，每1000kg滤饼加2‑3kg无水硫酸钠，无水硫酸钠事先用热水溶为饱和溶液，缓慢加入浆液中，并搅拌均匀；(5)喷雾干燥：浆液采用高速离心喷雾干燥机进行喷雾干燥，热风温度控制在500‑550℃，产品水分控制在4.0‑5.5％。...

【技术特征摘要】
1.一种PE隔板用白炭黑的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)原料：a、水玻璃：模数3.3-3.4，铁含量100ppm以下，水溶液密度1.085-1.090g/cm3；b、18-20％硫酸；(2)反应：底料加反应水玻璃总量的30-45％，加入反应釜中，开动搅拌，升温至84-87℃，开始加酸反应，反应时间30-40分钟，悬浮液pH值达到10-10.7时，再同时向反应釜中加水玻璃和硫酸，并采用等当量反应，保持釜中悬浮液pH值不变，用40-55分钟时间，将剩余的70-55％水玻璃全部加入反应釜中；用10-25分钟的时间继续向反应釜中加硫酸，将釜中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志杰，朱彬，朱茂文，
申请(专利权)人：镇江奥美机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32