一种改性白炭黑及其制备方法、硅橡胶技术

本发明专利技术涉及一种高效阻尼的改性白炭黑及应用，属于工业填料，解决了现有的改性白炭黑对硅橡胶主要是增强作用，难以明显提高硅橡胶的阻尼性能的技术问题。本发明专利技术提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑、改性剂A、改性剂B、催化剂和溶剂，其中，改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：白炭黑100份；改性剂A 1‑10份；改性剂B 1‑25份；催化剂0.5‑1份；溶剂50‑200份，改性剂A为与白炭黑表面的羟基发生化学反应的硅氧烷、硅氮烷类物质；改性剂B为大体积结构的有机磷杂菲类物质。本发明专利技术提供的高效阻尼白炭黑用于改性硅橡胶，不仅使硅橡胶的力学性能优异，还显著提高了硅橡胶的阻尼性能。

A modified white carbon black and its preparation method, silicone rubber

The invention relates to a modified silica with high damping efficiency and its application, which belongs to industrial filler, and solves the technical problem that the existing modified silica mainly enhances the silicone rubber and is difficult to obviously improve the damping performance of the silicone rubber. The present invention provides a modified silica, including silica, modifier A, modifier B, catalyst and solvent. The content of each component in the modified silica is as follows by weight: 100 phr of silica; 10 phr of modifier A; 1 phr of modifier B; 0.5 phr of catalyst; 50 phr of solvent; and 50 phr of modifier A as solvent. Siloxanes and silazanes, which react with hydroxyl groups on the surface of silica, and modifier B is a large volume organophosphorus phenanthrene. The high-efficiency damping silica provided by the invention is used for modifying silicone rubber, which not only makes the mechanical properties of the silicone rubber excellent, but also significantly improves the damping properties of the silicone rubber.

【技术实现步骤摘要】
一种改性白炭黑及其制备方法、硅橡胶
本专利技术涉及工业填料
，尤其涉及一种高效阻尼改性白炭黑及其制备方法、硅橡胶。
技术介绍
白炭黑是一种人工合成的无定形二氧化硅的总称。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，广泛应用于橡胶制品、纺织、造纸、油漆涂料、农药、食品和化妆品等领域，可起到补强、增稠、抗结块、控制体系流变和触变等作用。现有的改性白炭黑对硅橡胶的主要作用是增强，其可以显著增强硅橡胶的拉伸强度、撕裂强度、硬度等力学性能，但难以明显提高硅橡胶的阻尼性能。目前，现有的硅橡胶在力学性能方面已经能够满足市场的需求，但是，无法满足对具有阻尼性能的硅橡胶的需求，并且，通过加入改性白炭黑实现硅橡胶阻尼性能提升的途径鲜有报道。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种高效阻尼的改性白炭黑及其制备方法和应用，在保证硅橡胶力学强度的基础上提高硅橡胶的阻尼性能，满足市场对高效阻尼硅橡胶需求。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑、改性剂A、改性剂B、催化剂和溶剂，改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：与现有技术相比，本专利技术提供的改性白炭黑具有高力学强度和高效阻尼性，这是因为本专利技术使用改性剂A和改性剂B同时对白炭黑进行了改性处理，其中，改性剂A主要用于与白炭黑表面的羟基作用，使得白炭黑表面由亲水性变为疏水性，改善白炭黑在硅橡胶中的分散性，从而提高改性硅橡胶的力学强度；改性剂B主要用于提高阻尼减振性能，赋予硅橡胶阻尼减振功能；催化剂主要是用于促进改性剂与白炭黑表面的反应性；而溶剂的引入是为了实现改性剂在改性处理过程中与白炭黑的良好分散，避免出现团聚等现象。通过改性剂A和改性剂B同时用于改性白炭黑，使白炭黑获得良好的力学性能和阻尼性能；再将该改性白炭黑进行改性硅橡胶，改性后的硅橡胶同样的获得了良好的力学性能和阻尼性能，从而增大了硅橡胶的应用范围。改性剂A为与白炭黑表面的羟基发生化学反应的硅氧烷或硅氮烷类物质；改性剂B为有机磷杂菲类物质。优选地，改性白炭黑为亲水性白炭黑，比表面积为100-400m2/g。优选地，改性白炭黑为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑中的任一种。优选地，改性剂A为二苯基硅二醇、环硅氧烷、1-10个硅氧链节的低分子量羟基硅油或烷氧基硅烷等硅氧烷类物质中的一种；或者改性剂A为环硅氮烷或六甲基二硅氮烷等硅氮烷类物质中的一种。优选地，改性剂B为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物中的任一种。优选地，催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、醋酸、盐酸、硫酸、三氟甲基磺酸或二月桂酸二丁基锡中的任一种。优选地，溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、环己酮、N,N-二甲基甲酰胺、二氧六环、乙酸乙酯、氯仿、四氢呋喃、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯或间二甲苯中的一种或至少两种任意比例混合。本专利技术还提供了一种改性白炭黑的制备方法，用于制备以上任一项改性白炭黑，包括以下步骤：S1.在搅拌条件下，将改性剂A滴加到白炭黑中，滴加完后进行搅拌和烘干处理，得到预处理白炭黑；S2.在搅拌条件下，将改性剂B、催化剂和溶剂进行混合，混合后将混合物滴加到预处理白炭黑中，滴加完后再次进行搅拌和烘干处理，得到高效阻尼的改性白炭黑。在改性白炭黑的制备过程中，采用改性剂A改性白炭黑的机理是改性剂A能够与白炭黑表面羟基发生反应，并赋予白炭黑一定的疏水性，改善白炭黑在硅橡胶中的分散性，从而提高硅橡胶力学强度。在制备方法的步骤2中，用改性剂B处理步骤1中的改性白炭黑，改性白炭黑经改性剂B处理后，改性白炭黑与改性剂B发生化学键接、物理吸附和氢键缔合等相互作用，使改性白炭黑具备阻尼性能；综上，与现有技术相比，使用本专利技术提供的改性白炭黑方法不仅能够制备力学性能有益的改性白炭黑，同时还提高了改性白炭黑的阻尼性能。优选地，在步骤S1中，搅拌条件为100～400转/分钟的机械搅拌，改性剂A为1～10份，滴加时间为0.5～3h，再搅拌时间为0.5～2h，烘干温度和烘干时间分别为100～150℃条件下烘10～20h；所述步骤S2中，搅拌条件为100～400转/分钟的机械搅拌，改性剂B为1～25份，催化剂为0.5～1份，溶剂为50～200份，滴加时间为0.5～3h；再次搅拌时间为0.5～2h，烘干温度和烘干时间分别为100-150℃条件下烘10～20h。本专利技术还提供了一种硅橡胶，硅橡胶采用以上任一项改性白炭黑进行改性处理。该改性白炭黑明显提高了硅橡胶的阻尼性能，满足了市场上对高阻尼性能的硅橡胶的需求。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：利用白炭黑表面基团与改性剂反应对白炭黑进行改性处理，使得白炭黑性能发生变化，经改性处理后的改性白炭黑可直接混炼添加到硅橡胶中。本专利技术的高效阻尼的改性白炭黑填料不仅可以达到良好的补充增强效果，同时还可以显著提高硅橡胶的阻尼性能。因此，利用本专利技术技术可以简单地制备新型的多功能白炭黑填料，以达到同时改善硅橡胶力学性能和阻尼性能的功效。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明图1为实施例一中乙烯基三甲氧基硅烷、DOPO和DOPO衍生物白炭黑改性剂的核磁氢谱谱图。图2为实施例一中DOPO衍生物白炭黑改性剂及DOPO的核磁磷谱谱图。图3为实施例一中DOPO衍生物白炭黑改性剂的MALDI-TOF-MS谱图。图4为实施例二中四甲基四乙烯基环四硅氧烷、DOPO和DOPO衍生物白炭黑改性剂的核磁氢谱谱图。图5为实施例二中DOPO衍生物白炭黑改性剂及DOPO的核磁磷谱谱图。图6为实施例二中DOPO衍生物白炭黑改性剂的MALDI-TOF-MS谱图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。一方面，本专利技术提供了一种改性白炭黑，包括白炭黑、改性剂A、改性剂B、催化剂和溶剂，改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：白炭黑100份；改性剂A1-10份；改性剂B1-25份；催化剂0.5-1份；溶剂50-200份；改性剂A为能够与白炭黑表面的羟基发生化学反应的硅氧烷、硅氮烷类物质；改性剂B为大体积结构的有机磷杂菲类物质。与现有技术相比，本专利技术提供的改性白炭黑具有高力学强度和高效阻尼性，这是因为本专利技术使用改性剂A和改性剂B同时对白炭黑进行了改性处理，其中，改性剂A主要用于与白炭黑表面的羟基作用，使得白炭黑表面由亲水性变为疏水性，改善白炭黑在硅橡胶中的分散性，从而提高改性硅橡胶的力学强度；改性剂B主要用于提高阻尼减振性能，赋予硅橡胶阻尼减振功能；催化剂主要是用于促进改性剂与白炭黑表面的反应性；而溶剂的引入是为了实现改性剂在改性处理过程中与白炭黑的良好分散，避免出现团聚等现象。通过改性剂A和改性剂B同时用于改性白炭黑，使白炭黑获得良好的力学性能和阻尼性能；再将该改性白炭黑进行改性硅橡胶，改性后的硅橡胶同样的获得了良好的力学性能和阻尼性能，从而增大了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性白炭黑，其特征在于，包括白炭黑、改性剂A、改性剂B、催化剂和溶剂，所述改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：白炭黑100份；改性剂A 1‑10份；改性剂B 1‑25份；催化剂0.5‑1份；溶剂50‑200份；所述改性剂A为与白炭黑表面的羟基发生化学反应的硅氧烷或硅氮烷类物质；所述改性剂B为有机磷杂菲类物质。

【技术特征摘要】
1.一种改性白炭黑，其特征在于，包括白炭黑、改性剂A、改性剂B、催化剂和溶剂，所述改性白炭黑中各组分含量按重量份数计如下：白炭黑100份；改性剂A1-10份；改性剂B1-25份；催化剂0.5-1份；溶剂50-200份；所述改性剂A为与白炭黑表面的羟基发生化学反应的硅氧烷或硅氮烷类物质；所述改性剂B为有机磷杂菲类物质。2.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述改性白炭黑为亲水性白炭黑，比表面积为100-400m2/g。3.根据权利要求2所述的改性白炭黑，其特征在于，所述改性白炭黑为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑中的任一种。4.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述硅氧烷类物质为二苯基硅二醇、环硅氧烷、1-10个硅氧链节的低分子量羟基硅油或烷氧基硅烷中的一种；所述硅氮烷类物质为环硅氮烷或六甲基二硅氮烷中的一种。5.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述改性剂B为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物中的任一种。6.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于，所述的催化剂为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、醋酸、盐酸、硫酸、三氟甲基磺酸或二月桂酸二丁基锡中的任一种。7.根据权利要求1所述的改性白炭黑，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志杰，刘伯峥，张学忠，赵云峰，汪倩，谭永霞，谢择民，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11