一种改性白炭黑的制备方法及由其得到的改性白炭黑技术

本发明专利技术提供了一种改性白炭黑的制备方法及由其得到的改性白炭黑，所述制备方法包括如下步骤：(1)将分散剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；(2)将含有阳离子表面活性剂的硫酸溶液滴加到步骤(1)得到的混合液中进行反应；(3)反应结束后进行陈化，得到改性白炭黑混合液。利用本发明专利技术提供的制备方法制备得到的改性白炭黑的比表面积为195‑245m2/g，DBP吸油值为2.46‑2.62mL/g，产品的结构性高，分散性好，当用于丁苯橡胶改性时，降低了橡胶的硫化时间，提高了硫化橡胶的耐磨性和拉伸强度等性能，提升了传统白炭黑的补强性能。 1

Preparation method of modified white carbon black and modified white carbon black obtained therefrom

The invention provides a preparation method of modified white carbon black and the modified white carbon black obtained by it. The preparation method comprises the following steps: (1) adding a dispersant to a water glass solution, stirring up the heating, and (2) adding a sulphuric acid solution containing the cationic surfactant to the mixed solution obtained by a step (1); (3) After aging, the modified silica white mixture can be obtained. The specific surface area of the modified silica prepared by this method is 195 245m2/g, and the DBP oil absorption value is 2.46 2.62mL/g. The structure of the product is high and the dispersion is good. When used in the modification of styrene butadiene rubber, the vulcanization time of rubber is reduced, the wear resistance and tensile strength of vulcanized rubber are improved. The reinforcing performance of the traditional white carbon black is improved. One

【技术实现步骤摘要】
一种改性白炭黑的制备方法及由其得到的改性白炭黑
本专利技术属于白炭黑制备领域，涉及一种改性白炭黑的制备方法及由其得到的改性白炭黑。
技术介绍
白炭黑即纳米二氧化硅，由于其价格低廉、补强性能好及填充量大等特点，成为仅次于炭黑的第二大橡胶补强剂。白炭黑胎面胶相比炭黑胎面胶的摩擦阻力降低20％左右，有利于节能环保，对于轮胎橡胶工业的发展具有重要的现实意义和工业价值。因此随着现代人们环保和节能意识的增强，轮胎生产商逐渐应用白炭黑替代炭黑。但由于硅羟基的存在，使得白炭黑具有强极性，易形成团聚，导致白炭黑在橡胶胶料中的分散性差，进而影响了橡胶的应用范围。选择合适的改性剂对白炭黑的表面羟基进行改性，降低羟基含量，从而达到提高白炭黑分散性以及与橡胶基体相容性的目的，这对沉淀白炭黑在轮胎橡胶工业的应用具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性白炭黑的制备方法及由其得到的改性白炭黑。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种改性白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将分散剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；(2)将含有阳离子表面活性剂的硫酸溶液滴加到步骤(1)得到的混合液中进行反应；(3)反应结束后进行陈化，得到改性白炭黑混合液。本专利技术在传统硫酸沉淀白炭黑工艺的基础上，在硫酸溶液中加入阳离子表面活性剂，配置得到含有表面活性剂的硫酸溶液。由于白炭黑颗粒表面有很多羟基，会在水溶液中呈现出一定的电负性；而硫酸溶液中含有的阳离子表面活性剂溶于水后会带正电荷，白炭黑表面的负电荷便会与阳离子表面活性剂表面的正电荷之间相互作用，形成库伦力，进而达到包覆改性的效果，因此可以提高白炭黑颗粒的稳定性和分散性，并且本专利技术提供的制备方法可以使白炭黑颗粒表面的羟基含量大量降低，从而可以提高改性白炭黑与橡胶基体之间的相容性，这对白炭黑在轮胎橡胶工业的应用具有重大的意义。在反应过程中采取滴加含有阳离子表面活性剂的硫酸溶液的形式，这样可以使阳离子表面活性剂均匀的加入反应过程中，而反应过程消耗掉的阳离子表面活性剂会得到及时地补充，达到均匀包覆的效果；而如果将阳离子表面活性剂提前全部加入到反应底液中，会造成反应前期阳离子表面活性剂量过多而导致前期生成的白炭黑粒子团聚严重。在本专利技术中，步骤(1)所述分散剂为硫酸钠。优选地，步骤(1)所述分散剂的用量为1.1-1.2g(例如1.1g、1.12g、1.15g、1.17g、1.2g等)，进一步优选1.14g。在本专利技术中，步骤(1)所述水玻璃的模数为3-4(例如3、3.2、3.4、3.6、3.8、4等)，进一步优选3.3。优选地，步骤(1)所述水玻璃溶液中的SiO2浓度为1-1.5mol/L(例如1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L等)，进一步优选1.34mol/L。在本专利技术中，步骤(1)所述搅拌的搅拌速度为200-450rpm(例如200rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm等)，进一步优选250rpm。在本专利技术中，步骤(1)所述升温为升温至80-95℃(例如80℃、85℃、90℃、95℃等)，进一步优选85℃。在本专利技术中，步骤(2)所述硫酸溶液中硫酸的浓度为2-3mol/L(例如2mol/L、2.2mol/L、2.4mol/L、2.6mol/L、2.8mol/L、3.0mol/L等)，进一步优选2.5mol/L。优选地，在步骤(2)所述的硫酸溶液中，阳离子表面活性剂的浓度为3-20g/L(例如3g/L、5g/L、10g/L、15g/L、20g/L等)，进一步优选8.5g/L。优选地，步骤(2)所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。在本专利技术中，采用十六烷基三甲基溴化铵添加到水玻璃溶液中，可以在白炭黑表面形成均匀包覆层，从而提高白炭黑颗粒的稳定性和分散性。在本专利技术中，步骤(3)中，反应溶液的pH值为4.0-5.5时停止反应，进一步优选反应溶液的pH值为5.0时停止反应，所述4.0-5.5可以是4.0、4.5、5.0、5.5等。优选地，步骤(3)所述陈化的时间为25-35min(例如25min、27min、30min、32min、35min等)，进一步优选30min。在本专利技术中，步骤(3)之后进行步骤(4)：将改性白炭黑混合液水洗、分离、烘干，得到所述改性白炭黑。优选地，步骤(4)所述分离的方法为压滤或离心过滤。优选地，步骤(4)所述烘干的方法为烘箱干燥或者喷雾干燥，进一步优选烘箱干燥。优选地，步骤(4)所述烘干的温度为100-115℃(例如100℃、105℃、110℃、115℃等)，进一步优选105℃。优选地，步骤(4)在进行所述烘干后，改性白炭黑的含水率为3-8wt％(例如3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％等)，进一步优选5.2wt％。本专利技术提供的制备方法简单易行，利用本专利技术提供的制备方法得到的改性白炭黑性质稳定且具有高分散的优点。另一方面，本专利技术提供了如上所述的制备方法制备得到的改性白炭黑。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的制备方法简单易行，在制备过程中，阳离子表面活性剂在白炭黑表面形成包覆层，一方面可以增加白炭黑的分散性和稳定性，另一方面白炭黑表面羟基含量的减少可以增加白炭黑与橡胶基体之间的相容性，进而提高白炭黑改性橡胶的性能。利用本专利技术提供的制备方法制备得到的改性白炭黑的比表面积为195-245m2/g，DBP吸油值为2.46-2.62mL/g，产品的结构性高，分散性好，当用于丁苯橡胶改性时，降低了橡胶的硫化时间，提高了硫化橡胶的耐磨性和拉伸强度等性能，提升了传统白炭黑的补强性能。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例1(1)将1.14g硫酸钠加入到SiO2浓度为1.34mol/L的水玻璃溶液中，在250rpm的搅拌速率下升温至85℃，其中，水玻璃的模数为3.3。(2)将含有8.5g/L的十六烷基三甲基溴化铵的硫酸溶液滴加到步骤(1)得到的混合液中进行反应；其中硫酸溶液中硫酸的浓度为2.5mol/L。(3)反应溶液的pH值为5.0时停止反应，陈化30min，得到改性白炭黑混合液。(4)将步骤(3)得到的改性白炭黑混合液水洗、离心过滤分离、在105℃下烘箱干燥，控制改性白炭黑的含水率为5.2wt％，得到改性白炭黑。实施例2(1)将1.1g硫酸钠加入到SiO2浓度为1mol/L的水玻璃溶液中，在200rpm的搅拌速率下升温至95℃，其中，水玻璃的模数为4。(2)将含有3g/L的十六烷基三甲基溴化铵的硫酸溶液滴加到步骤(1)得到的混合液中进行反应；其中硫酸溶液中硫酸的浓度为2mol/L。(3)反应溶液的pH值为5.5时停止反应，陈化35min，得到改性白炭黑混合液。(4)将步骤(3)得到的改性白炭黑混合液水洗、离心过滤分离、在100℃下烘箱干燥，控制改性白炭黑的含水率为8wt％，得到改性白炭黑。实施例3(1)将1.20g硫酸钠加入到SiO2浓度为1.5mol/L的水玻璃溶液中，在450rpm的搅拌速率下升温至80℃，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性白炭黑的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种改性白炭黑的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将分散剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；(2)将含有阳离子表面活性剂的硫酸溶液滴加到步骤(1)得到的混合液中进行反应；(3)反应结束后进行陈化，得到改性白炭黑混合液。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述分散剂为硫酸钠；优选地，步骤(1)所述分散剂的用量为1.1-1.2g，进一步优选1.14g。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水玻璃的模数为3-4，进一步优选3.3；优选地，步骤(1)所述水玻璃溶液中的SiO2浓度为1-1.5mol/L，进一步优选1.34mol/L。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的搅拌速度为200-450rpm，进一步优选250rpm。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述升温为升温至80-95℃，进一步优选85℃。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硫酸溶液中硫酸的浓度为2-3mol/L，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈南飞，卢爱平，王明贺，
申请(专利权)人：无锡恒诚硅业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32