橡胶专用二氧化钛制备方法技术

本发明专利技术提出橡胶专用二氧化钛制备方法，工业钛白粉进行两级除铁后，与碱液在高压高温条件下反应，制得二氧化钛纳米管；对二氧化钛纳米管进行载银处理后，在极性有机溶剂中，用氨丙基三甲氧基硅烷对载银二氧化钛纳米管进行表面有机处理，即得橡胶专用二氧化钛。本发明专利技术通过对工业钛白粉进行两级除铁，解决了因钛白粉中铁元素含量过高，以至于引入橡胶中过多的铁元素导致橡胶的机械性能、耐老化性能下降的问题，同时改善了钛白粉在橡胶生产中的分散性能，提高了橡胶制品的机械性能和耐老化性能。

Preparation method of titanium dioxide for rubber

The invention provides a preparation method of titanium dioxide special rubber industry, titanium dioxide is two after iron removal reaction with alkali solution under high pressure and high temperature, made of silver loaded titanium oxide nanotubes; treatment on titania nanotubes, in a polar organic solvent, organic surface treatment on Ag / TiO2 nanotubes with aminopropyl methyl three silane, the rubber for titanium dioxide. Through the two levels of iron removal of industrial titanium dioxide, titanium dioxide solved because the iron content is too high, so that the introduction of iron excess in rubber so that the mechanical properties of rubber and aging resistant performance decline, while improving the production of titanium dioxide in the rubber dispersion performance, improves the mechanical properties of rubber and aging resistance of the products.

【技术实现步骤摘要】
橡胶专用二氧化钛制备方法
本专利技术涉及橡胶专用二氧化钛制备方法。
技术介绍
通常，在橡胶行业中为了改善橡胶的加工性能和使用性能，需要加入硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂、补强剂、着色剂等助剂，使橡胶发生物理和化学变化，达到人们预期的要求。而钛白粉是一种很好的着色剂，物理化学性能稳定，颗粒小，不含损害硫化过程的锰、铜、镉、钴等杂质，耐温性能比较好，硫化时不泛黄，由于钛白粉消色力和遮盖力高，使用很少量即能达到很好的着色效果；同时橡胶制品使用的防老剂防护作用较弱，光照下很容易老化，而钛白粉对阳光中破坏力最大的紫外线有较强的吸收能力，加钛白粉的制品抗老化能力加强了，使得橡胶在使用过程中不易龟裂、变色。在橡胶的实际生产过程中，通常使用工业钛白粉，而工业钛白粉由于产品质量良莠不齐，尤其是当工业钛白粉中的铁元素含量过高时，相对的会使提高橡胶中铁元素含量，而铁元素作为变价金属，会加速橡胶的氧化过程，使得橡胶制品的耐老化性能降低，同时也不利于提高橡胶制品的机械性能；另外由于工业钛白粉在橡胶的加工生产过程中，分散性能较差，在橡胶内部容易发生团聚，不仅影响钛白粉的着色性能，而且不利于提高橡胶的机械性能，影响橡胶制品的产品质量。申请号为CN201410611526.3的专利文件公开了一种改性二氧化钛阻燃耐磨抗撕裂橡胶，其原料按重量份包括：羧基丁腈橡胶70-73，氯磺化聚乙烯18-21，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS6-9，铝锆偶联剂TL-51.1-1.4，2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷0.8-1.5，N,N'-间苯基双马来酰亚胺0.8-1.1，硫磺粉3-4，氧化镁3-6，改性二氧化钛15-18，超细碳酸钙17-20，煅烧高岭土3-6，海泡石粉8-11，氢氧化镁20-23，三聚氰胺磷酸酯2.8-3.1，磷酸三甲苯酯3-4，邻苯二甲酸二异癸酯4-5，环氧妥尔油酸辛酯5-8，防老剂MBZ1.3-1.6，防老剂6161-1.3。但该申请在对二氧化钛改性的过程中，并未对钛白粉中掺杂的铁元素含量进行限制，不利于降低橡胶中铁元素的含量，从而导致橡胶制品的耐老化性能和机械性能较差；同时由于该申请中二氧化钛的改性为无机包覆过程，从而使得二氧化钛在橡胶加工生产过程中的分散性问题得不到较好的解决，不仅影响钛白粉的着色性能，而且不利于提高橡胶的机械性能，影响橡胶制品的产品质量。申请号为CN201610918319.1的专利文件公开了一种抗老化橡胶及其制备方法，涉及橡胶
，主要由环氧天然橡胶、丁钠橡胶、氟硅橡胶、硬脂酸钕、纳米白玉石、枫香树脂、戊二酸二乙酯、沥青焦、维生素C镧配合物、氧化镁、过氧化二异丙苯、二硫化二苯并噻唑、硫化镉、纳米二氧化钛、芳烃油等原料制成。但该申请中并未对二氧化钛进行相应的处理，使得二氧化钛在应用于橡胶的生产过程中，依然存在二氧化钛铁元素含量较高、分散性能较差等问题，从而不利于提高橡胶制品的耐老化性能和机械性能，影响橡胶制品的产品质量。申请号为CN201611010234.X的专利文件公开了一种轮胎用耐磨耐滑橡胶材料及其制备方法，所述轮胎用耐磨耐滑橡胶材料，按照重量份的主要原料为：天然橡胶30-40份、聚异戊二烯15-25份、聚丙烯酰胺9-15份、秸秆纤维5-10份、聚四氢呋喃醚二醇5-12份、二氧化钛0.8-1.5份、助剂4-6份、硫化剂1-3份、碳酸钙2-4份；所述助剂包括聚乙烯吡咯烷酮5-10份、氧化锡2-4份、三(羟甲基)氨基甲烷5-10份、硅酸锌2-4份、2-巯基苯并咪唑锌盐8-10份、N-乙酰甘氨酸6-12份；所述硫化剂为三唑二巯基胺盐。但该申请中并未对二氧化钛进行相应的处理，使得二氧化钛在应用于橡胶的生产过程中，依然存在二氧化钛中铁元素含量较高、分散性能较差等问题，从而不利于提高橡胶制品的耐老化性能和机械性能，影响橡胶制品的产品质量。
技术实现思路
本专利技术为了解决二氧化钛在橡胶的生产过程中，尤其是指工业钛白粉在橡胶的生产过程中，因工业钛白粉中铁元素含量较高、分散性能较差，所导致的橡胶制品耐老化性能和机械性能较差等问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：橡胶专用二氧化钛制备方法，工业钛白粉进行两级除铁后，与碱液在高压高温条件下反应，制得二氧化钛纳米管；对二氧化钛纳米管进行载银处理后，在极性有机溶剂中，用氨丙基三甲氧基硅烷对载银二氧化钛纳米管进行表面有机处理，即得橡胶专用二氧化钛。进一步的，包括以下步骤：S1、将工业钛白粉加入除铁装置中，进行一级除铁和研磨筛分，对筛分合格的钛白粉进行二级除铁；S2、将二级除铁后的钛白粉与碱溶液加入反应釜中，混合分散后在高压环境下对混合液加热，进行水热反应；将水热反应后的产物进行离心，水洗至中性，过滤后获得二氧化钛纳米管；S3、将二氧化钛纳米管加入硝酸银溶液中，调节体系pH值为6.8～7.3，搅拌至二氧化钛纳米管均匀分散后，进行离心分离，洗涤过滤，并对滤饼进行低温烘干处理，得到载银二氧化钛纳米管；S4、在极性有机溶剂中，将载银二氧化钛纳米管和过量的氨丙基三甲氧基硅烷混合并回流3-5h后，过滤，将滤饼陈化2-3h后，对滤饼进行干燥，粉碎后即得橡胶专用二氧化钛。优选的，在步骤S1中，所述筛分合格的钛白粉的中位粒径在70-90nm之间，二级除铁后钛白粉的铁元素含量≤10ppm。作为优选，在步骤S2中，加入钛白粉的质量与碱溶液的体积之比为15-25g/L；所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱溶液浓度为3.0-4.0mol/L；所述水热反应的压力为0.36-0.50MPa，温度为132-140℃。进一步的，在步骤S5中，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。进一步的，在步骤S1中所述的除铁装置包括：一级除铁釜，用于对工业钛白粉进行一级除铁；行星球磨机，与一级除铁釜的出料管连接；振动筛，分别于行星球磨机的出料口，行星球磨机的进料口，集料仓的进料口连接；二级除铁釜，内部设置有搅拌装置，所述二级除铁釜分别与集料仓、稀酸槽、滤洗装置连接；滤洗装置，分别与废液槽、稀酸槽、水箱连接。优选的，所述一级除铁釜包括：进料口，设置在一级除铁釜的壳体上，所述进料口与下料管连接；传送机构，所述传送机构包括驱动装置、主动辊、从动辊、传送带，所述驱动装置与主动辊或者从动辊连接，为传送机构提供动力，主动辊与从动辊之间通过传送带连接，在所述从动辊的轴向外沿上设置有永磁套，所述永磁套具有磁性；所述传送机构在靠近主动辊的一侧为进料端，位于下料管的下方，并通过传送带承接物料，所述传送机构在靠近从动辊的一侧为出料端，从动辊下方设置废料箱和出料口，废料箱位于从动辊中心轴线靠近主动辊的一侧，出料口位于从动辊中心轴线远离主动辊的一侧，所述出料口与出料管连接；除铁机构，所述除铁机构包括电磁体，在传送机构的进料端与出料端之间，电磁体设置在传送带上方，所述电磁体在通电的情况下具有磁性。作为优选，所述滤洗装置上部设置滤洗区，滤洗装置下部设置集液槽；所述集液槽包括滤液槽、冲洗液槽、物料收集槽；所述滤液槽与废酸管路连接，废酸管路上设置有废酸阀门；在所述滤液槽上部连接有稀酸管路，滤液槽通过稀酸管路与稀酸槽连接，稀酸管路上设置有稀酸阀门；滤液槽上方设置有物料管路的出料端，物料管路上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，工业钛白粉进行两级除铁后，与碱液在高压高温条件下反应，制得二氧化钛纳米管；对二氧化钛纳米管进行载银处理后，在极性有机溶剂中，用氨丙基三甲氧基硅烷对载银二氧化钛纳米管进行表面有机处理，即得橡胶专用二氧化钛。

【技术特征摘要】
1.橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，工业钛白粉进行两级除铁后，与碱液在高压高温条件下反应，制得二氧化钛纳米管；对二氧化钛纳米管进行载银处理后，在极性有机溶剂中，用氨丙基三甲氧基硅烷对载银二氧化钛纳米管进行表面有机处理，即得橡胶专用二氧化钛。2.如权利要求1所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将工业钛白粉加入除铁装置中，进行一级除铁和研磨筛分，对筛分合格的钛白粉进行二级除铁；S2、将二级除铁后的钛白粉与碱溶液加入反应釜中，混合分散后在高压环境下对混合液加热，进行水热反应；将水热反应后的产物进行离心，水洗至中性，过滤后获得二氧化钛纳米管；S3、将二氧化钛纳米管加入硝酸银溶液中，调节体系pH值为6.8～7.3，搅拌至二氧化钛纳米管均匀分散后，进行离心分离，洗涤过滤，并对滤饼进行低温烘干处理，得到载银二氧化钛纳米管；S4、在极性有机溶剂中，将载银二氧化钛纳米管和过量的氨丙基三甲氧基硅烷混合并回流3-5h后，过滤，将滤饼陈化2-3h后，对滤饼进行干燥，粉碎后即得橡胶专用二氧化钛。3.如权利要求1或2所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述筛分合格的钛白粉的中位粒径在70-90nm之间，二级除铁后钛白粉的铁元素含量≤10ppm。4.如权利要求2所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，在步骤S2中，加入钛白粉的质量与碱溶液的体积之比为15-25g/L；所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述碱溶液浓度为3.0-4.0mol/L；所述水热反应的压力为0.36-0.50MPa，温度为132-140℃。5.如权利要求2所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述极性有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。6.如权利要求2所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，在步骤S1中所述的除铁装置包括：一级除铁釜(1)，用于对工业钛白粉进行一级除铁；行星球磨机(2)，与一级除铁釜(1)的出料管(110)连接；振动筛(3)，分别于行星球磨机(2)的出料口，行星球磨机(2)的进料口，集料仓(4)的进料口连接；二级除铁釜(5)，内部设置有搅拌装置，所述二级除铁釜(5)分别与集料仓(4)、稀酸槽(8)、滤洗装置(6)连接；滤洗装置(6)，分别与废液槽(7)、稀酸槽(8)、水箱(9)连接。7.如权利要求6所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，所述一级除铁釜(1)包括：进料口(101)，设置在一级除铁釜(1)的壳体上，所述进料口(101)与下料管(102)连接；传送机构，所述传送机构包括驱动装置(105)、主动辊(104)、从动辊(107)、传送带(106)，所述驱动装置(105)与主动辊(104)或者从动辊(107)连接，为传送机构提供动力，主动辊(104)与从动辊(107)之间通过传送带(106)连接，在所述从动辊(107)的轴向外沿上设置有永磁套(1071)，所述永磁套(1071)具有磁性；所述传送机构在靠近主动辊(104)的一侧为进料端，位于下料管(102)的下方，并通过传送带(106)承接物料，所述传送机构在靠近从动辊(107)的一侧为出料端，从动辊(107)下方设置废料箱(109)和出料口(108)，废料箱(109)位于从动辊(107)中心轴线靠近主动辊(104)的一侧，出料口(108)位于从动辊(107)中心轴线远离主动辊(104)的一侧，所述出料口(108)与出料管(110)连接；除铁机构，所述除铁机构包括电磁体(103)，在传送机构的进料端与出料端之间，电磁体(103)设置在传送带(106)上方，所述电磁体(103)在通电的情况下具有磁性。8.如权利要求6所述的橡胶专用二氧化钛制备方法，其特征在于，所述滤洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐英杰，徐英豪，
申请(专利权)人：中钛化工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41