一种疏水性白炭黑的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水性白炭黑的制备方法，通过改性处理剂和表面处理工艺对亲水白炭黑进行处理，提高了白炭黑表面基团与聚醚改性硅油之间的亲和性，获取的疏水白炭黑与聚醚改性硅油混合后能够抑制沉降的发生，进而改善了消泡剂的外观和应用性能，从而达到了优越消泡性和持久抑泡性的平衡；该制备方法简单安全，步骤少，流程简单。

A preparation method of hydrophobic silica

The invention discloses a hydrophobic silica prepared by modification agent and surface treatment process of hydrophilic silica, improves the surface of silica group and polyether modified silicone oil affinity between the obtained hydrophobic silica and polyether modified silicone oil mixing can inhibit the settlement then, to improve the appearance of consumer and application performance of foaming agent, so as to achieve excellent defoaming and antifoaming of lasting balance; the preparation method is simple and safe, less steps, simple process.

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性白炭黑的制备方法
本专利技术涉及有机化学
，尤其涉及一种疏水性白炭黑的制备方法。
技术介绍
消泡剂根据主要成分的不同，大体可以分为非硅系和硅系两大类。非硅系以消泡剂主要包括聚醚类消泡剂、矿物油消泡剂和高碳醇消泡剂；而硅系消泡剂的主要成分则为硅油、白炭黑硅油膏或特殊改性硅油。硅系消泡剂是目前应用最广的一类消泡剂。在改性硅油消泡剂中，聚醚改性硅油是目前应用和生产最多的一类。聚醚改性硅油是在硅氧烷分子中通过硅氢加成反应引入聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物。相比于简单的将硅油与聚醚及其它助剂混合后得到的聚醚-硅油复配消泡剂，实际应用中发现聚醚类消泡剂的抑泡能力强，但消泡能力较一般聚硅氧烷类消泡剂差很多。在很多应用领域，如造纸、纺织印染、油品加工、污水处理、石油开采及输送等，需要消泡剂同时具备很好的消泡功能和抑泡功能。在聚醚改性硅油里添加白炭黑可大大提高其消泡速度，优化消抑泡平衡性。但是，现有的白炭黑存在以下缺陷：现有的白炭黑在聚醚改姓硅油体系里的抗沉降性差，很容易发生分层析出现象，影响消泡剂的外观和应用性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种疏水白炭黑的制备方法，该疏水白炭黑与聚醚改性硅油之间的亲和性强，与聚醚改性硅油混合后能够抑制沉降的发生，进而改善了消泡剂的外观和应用性能，从而达到了优越消泡性和持久抑泡性的平衡；制备步骤少，流程简单，操作安全。本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种疏水白炭黑的制备方法，按照以下方法制备而成：分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温反应，脱除副产物，即得所述疏水白炭黑；所述处理剂的分子结构式如结构式Ⅰ所示：其中，n＝0-100；R为羟基、羧基、环氧基、氢基或其他与硅羟基有反应活性的基团；R1、R2、R3均为烷烃基。进一步地，n＝10-50；R1、R2、R3均为甲基、乙基或丙基。进一步地，所述亲水白炭黑由气相法或沉淀法制备而成。进一步地，所述第一催化剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲基甲氧基硅烷和3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷中的一种或任意组合。进一步地，所述处理剂的用量为所述亲水白炭黑重量的10-35％；所述第一催化剂的用量为所述亲水白炭黑重量的0.2-3.0％。进一步地，分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温至60-200℃，控制反应时间为2-18h，抽真空脱除副产物，即得所述疏水白炭黑。进一步地，所述处理剂按照以下方法制备而成：一次加入步骤：将羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体加入反应容器中；二次加入步骤：在氮气保护的条件下，加入双官能团硅油，搅拌均匀；反应步骤：加入第二催化剂，升温反应；出料步骤：抽真空，回流冷凝，脱除副产物，降温出料，即得所述处理剂。进一步地，在所述一次加入步骤中，羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体的分子结构式如结构式Ⅱ所示：其中，X1、X2、X3均为甲基、乙基或丙基。进一步地，在所述二次加入步骤中，双官能团硅油与羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体的摩尔比为1:1；所述双官能团硅油的一端带有硅羟基或硅氢基，所述双官能团硅油的另一端带有羟基、羧基、环氧基、氢基或其他与硅羟基有反应活性的基团。进一步地，在所述反应步骤中，升温至40-95℃，反应2-18h；所述第二催化剂的用量为双官能团硅油与羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体重量之和的0.01-2.0％；所述第二催化剂为醋酸、己酸、辛酸、庚酸和氯铂酸中的一种或任意组合。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的疏水性白炭黑的制备方法，通过特殊的改性处理剂和表面处理工艺对亲水白炭黑进行处理，提高了白炭黑表面基团与聚醚改性硅油之间的亲和性，所获取的疏水白炭黑与聚醚改性硅油混合后能够抑制沉降的发生，进而改善了消泡剂的外观和应用性能，从而达到了优越消泡性和持久抑泡性的平衡；该制备方法简单安全，步骤少，流程简单。附图说明图1为本专利技术实施例1所提供的疏水白炭黑与聚醚改姓硅油混合后的效果图；图2为本专利技术对比例1所提供的疏水白炭黑与聚醚改姓硅油混合后的效果图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。一种疏水白炭黑的制备方法，按照以下方法制备而成：分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温至60-200℃，控制反应时间为2-18h，抽真空脱除副产物，即得疏水白炭黑；处理剂的分子结构式如结构式Ⅰ所示：其中，n＝0-100，优选为10-50；R为羟基、羧基、环氧基、氢基或其他与硅羟基有反应活性的基团；R1、R2、R3均为烷烃基，短链烃，优选为甲基、乙基或丙基。作为进一步的实施方式，所述第一催化剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲基甲氧基硅烷和3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷中的一种或任意组合。作为进一步的实施方式，所述处理剂的用量为所述亲水白炭黑重量的10-35％；所述第一催化剂的用量为所述亲水白炭黑重量的0.2-3.0％。作为进一步的实施方式，处理剂按照以下方法制备而成：一次加入步骤：将羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体加入反应容器中；二次加入步骤：在氮气保护的条件下，加入等摩尔比的双官能团硅油，搅拌均匀；反应步骤：加入有机酸催化剂，升温反应；出料步骤：抽真空，回流冷凝，脱除小分子副产物，确保反应进行完全，降温出料，即得处理剂。作为进一步的实施方式，在二次加入步骤中，双官能团硅油的一端带有硅羟基或硅氢基，另一端为带保护基团或不带保护基团的羟基、羧基、环氧基、氢基或与硅羟基有反应活性的基团。作为进一步的实施方式，在反应步骤中，升温至40-95℃，反应2-18h；催化剂的用量为双官能团硅油与羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体重量之和的0.01-2.0％；催化剂为有机酸，优选为醋酸、己酸、辛酸、庚酸和氯铂酸中的一种或任意组合。该用于白炭黑的处理剂的制备流程如反应式Ⅰ所示：其中，X1、X2、X3均为甲基、乙基或丙基；Y为羟基、羧基、环氧基、氢基或其他与硅羟基有反应活性的基团，Z为羟基或氢基。首先把羟基三(三烷基硅氧基)硅烷单体加入反应器中，然后在氮气保护的条件下，加入等摩尔比的双官能团硅油，搅拌均匀；接着加入有机酸催化剂，升温至40-95℃，控制反应时间为2-18h，期间，反应物进行缩合反应，生成目标产品和副产物；最后抽真空，回流冷凝，脱除小分子副产物，确保反应进行完全，降温出料，即得处理剂。以下是本专利技术具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。实施例1一种疏水白炭黑的制备方法，首先制备处理剂，然后利用得到的处理剂对亲水白炭黑进行改性，具体如下：1、将羟基三(三甲硅氧基)硅烷体(结构式Ⅲ)加入反应容器中；2、在氮气保护下，加入等摩尔比的双端硅羟基硅油(结构式Ⅳ)，搅拌均匀；其中n＝40；3、加入总反应物重量0.2％的辛酸作为催化剂，升温至75℃；4、抽真空，回流冷凝9h，脱除小分子产物，确保反应进行完全，降温出料得白炭黑处理剂；反应流程如反应式Ⅱ所示：其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，按照以下方法制备而成：分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温反应，脱除副产物，即得所述疏水白炭黑；所述处理剂的分子结构式如结构式Ⅰ所示：

【技术特征摘要】
1.一种疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，按照以下方法制备而成：分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温反应，脱除副产物，即得所述疏水白炭黑；所述处理剂的分子结构式如结构式Ⅰ所示：其中，n＝0-100；R为羟基、羧基、环氧基或氢基；R1、R2、R3均为烷烃基。2.如权利要求1所述的疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，n＝10-50；R1、R2、R3均为甲基、乙基或丙基。3.如权利要求1所述的疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，所述亲水白炭黑由气相法或沉淀法制备而成。4.如权利要求1所述的疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，所述第一催化剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基二甲基甲氧基硅烷和3-氨丙基二甲基甲氧基硅烷中的一种或任意组合。5.如权利要求1所述的疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，所述处理剂的用量为所述亲水白炭黑重量的10-35％；所述第一催化剂的用量为所述亲水白炭黑重量的0.2-3.0％。6.如权利要求1所述的疏水白炭黑的制备方法，其特征在于，分别将处理剂和亲水白炭黑放入反应器中，混合均匀，加入第一催化剂，升温至60-200℃，控制反应时间为2-18h...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彤，赵虹，
申请(专利权)人：佛山市南海大田化学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44