一种调控白炭黑的表观粒径的方法技术

本发明专利技术提供一种调控白炭黑的表观粒径的方法，所述方法包括以下步骤：(1)使用沉淀法制备白炭黑，反应后对得到的反应后液进行酸化，得到白炭黑悬浮液；(2)对步骤(1)得到的白炭黑悬浮液依次进行压滤、洗涤、浆化以及干燥，得到所述白炭黑；所述干燥的方法包括使用喷枪对浆化后的悬浮液进行高压喷雾干燥，所述喷雾干燥的压力为10.0～14.0bar，所述喷枪的口径为2.00～4.00μm。所述制备方法获得粒径可控、网络结构较好的沉淀法白炭黑，提高产品的附加值。

A method to control the apparent particle size of silica

【技术实现步骤摘要】
一种调控白炭黑的表观粒径的方法
本专利技术属于白炭黑制备
，涉及一种白炭黑的制备方法，尤其涉及一种调控白炭黑的表观粒径的方法。
技术介绍
作为补强剂，白炭黑可以提高轮胎橡胶力学性能、降低其滚动阻力，但也会导致加工性能的降低，如硫化速度降低以及门尼粘度的升高，其表现为不容易均匀混炼，加工效率低下。本专利致力于改善白炭黑在轮胎橡胶中的加工性能，提高轮胎企业生产效率，降低能源消耗，在实现“绿色轮胎”的道路上更进一步。由于白炭黑具有一定数量的表面羟基，具有醇的性质，易与活泼氢，酰氯等发生反应，也容易形成氢键。因此，其保持了相当的反应活性。白炭黑也因其特殊的物理和化学性能而倍受关注。其作为补强剂时，能够显著增强聚合物的拉伸、冲击等性能显著提高。白炭黑的制备方法包括气相法、酸性沉淀法、溶胶凝胶法，微乳液法等。不同方法制备出的白炭黑，其结构和性能也有所差异。气相法白炭黑粒子尺寸小，比表面积大，容易对橡胶形成大量的吸附层，增强白炭黑与硅橡胶间的相互作用，因此，其对橡胶的补强性能优异，气相法白炭黑为三维网络结构，能与橡胶形成补强性能优异的复合网络。沉淀法白炭黑粒子尺寸较大，比表面积较小，对橡胶的吸附层较少，因此，其对硅橡胶的补强性能相对较差；另外，溶胶凝胶法多以TEOS为硅源，酸或者碱为催化剂，制备的白炭黑粒子尺寸小，比表面积大，纯度高，具有优良的物理和化学性能。沉淀法白炭黑含有相当数量的二维线性结构与部分三维网状结构，但传统制备方法生产的白炭黑难以与橡胶形成补强性能优异的复合网络。CN105713420A公开了一种改性白炭黑的制备方法，包括：在具备升温和粉碎功能且能将白炭黑粒径研磨至纳米级的研磨机中，加入白炭黑、烃类有机溶剂，在研磨的同时加入含硫硅烷偶联剂，于50～150℃下反应0.25～8小时，使含硫硅烷偶联剂接枝于白炭黑表面，得到改性白炭黑。本专利技术提供另一种改性白炭黑的制备方法，包括：在具有粉碎功能的研磨机中，加入白炭黑，干法研磨白炭黑后，加入烃类有机溶剂，将含硫硅烷偶联剂加入白炭黑浆液中，于50～150℃下研磨改性0.25～8小时，使含硫硅烷偶联剂接枝于白炭黑表面，得到改性白炭黑。CN107603280A公开了一种白炭黑的制备方法，包括以下步骤：在搅拌机中加入白炭黑，在搅拌下向白炭黑中加入碳源物质水溶液，分散均匀并加热，得到表面包覆有碳源物质的白炭黑；将所得表面包覆有碳源物质的白炭黑进行烘干，然后在惰性气氛中，进行碳化处理，得碳包覆白炭黑；将所得碳包覆白炭黑加入反应釜中，抽真空，搅拌下加热，然后向反应釜中通入惰性气体，升压，恒温在90℃～100℃；搅拌下向反应釜中喷入改性剂，升温至170℃～175℃，抽真空，反应3h～4h，然后干燥，即得碳包覆并表面改性的白炭黑。目前多数企业对白炭黑粒径的生长与结构的生成了解太少，没有很好的方法去控制白炭黑的晶种生长环境与提供更好的生长环境，所以生产出的白炭黑粒径粗大，结构度低，三维网状结构比例更少，又或者粒径较小，而导致白炭黑分散性能差，应用在橡胶中的补强性差。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种调控白炭黑的表观粒径的方法，所述方法获得粒径可控、网络结构较好的沉淀法白炭黑，提高产品的附加值。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种调控白炭黑的表观粒径的方法，所述方法包括以下步骤：(1)使用沉淀法制备白炭黑，反应后对得到的反应后液进行酸化，得到白炭黑悬浮液；(2)对步骤(1)得到的白炭黑悬浮液依次进行压滤、洗涤、浆化以及干燥，得到所述白炭黑；所述干燥的方法包括使用喷枪对浆化后的悬浮液进行高压喷雾干燥，所述喷雾干燥的压力为10.0～14.0bar，所述喷枪的口径为2.00～4.00μm。其中，所述喷雾干燥的压力可以是10.5bar、11.0bar、11.5bar、12.0bar、12.5bar、13.0bar或13.5bar等，所述喷枪的口径可以是2.20μm、2.50μm、2.80μm、3.00μm、3.20μm、3.50μm或3.70μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，所述压滤及洗涤步骤包括采用隔膜式压滤机对沉淀反应产生的白炭黑悬浮液进行的过滤和洗涤，形成滤饼。所述浆化步骤包括采用多级搅拌器和湿磨机对压滤产生的滤饼进行研磨，形成白炭黑悬浮液，呈现为流体状。浆化后的悬浮液的固含量为13.0～17.9％，例如13.0wt％、14.0wt％、15.0wt％、17.0wt％或17.9wt％等。所述干燥步骤为通过压力式喷雾器对浆化后的悬浮液进行干燥，通过高压泵将浆化后的悬浮液送至干燥塔顶部，悬浮液在高压的状态下依靠喷枪进行雾化，其中可根据调解高压泵的压力以及喷枪出口直径大小来调解白炭黑产品的表观粒径。作为本专利技术优选的技术方案，所述方法制备得到的白炭黑的表观粒径D50为250～350μm，如260μm、270μm、280μm、290μm、300μm、310μm、320μm、330μm或340μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述沉淀法制备白炭黑的方法包括以下步骤：(a)在维持水温的情况下，向水中添加水玻璃溶液以及水，添加的所述水玻璃溶液以及水的体积比为0.05:1，得到反应底液；(b)向步骤(a)得到的反应底液中加入浓硫酸调节反应底液pH，再向反应底液中同时加入水玻璃溶液以及浓硫酸，所述水玻璃溶液的加入量为步骤(a)水玻璃溶液添加量的2.5～7.0倍，所述水玻璃溶液添加完毕后反应得到反应后液。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(a)所述维持水温至60～80℃，如62℃、65℃、68℃、70℃、72℃、75℃或78℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，步骤(a)所述维持水温恒定的目的是为了保证在配制反应底液的整个过程中反应底液的温度保持恒定。优选地，步骤(a)所述水玻璃溶液的浓度为1.50～1.60g/cm3，如1.51g/cm3、1.52g/cm3、1.53g/cm3、1.54g/cm3、1.55g/cm3、1.56g/cm3、1.57g/cm3、1.58g/cm3或1.59g/cm3等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(b)所述调节反应底液pH至8.0～9.5，如8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9、9.0、9.1、9.2、9.3或9.4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述加入浓硫酸调节反应底液pH的时间不超过30min，如15min、18min、20min、22min、25min或28min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(b)所述水玻璃溶液的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控白炭黑的表观粒径的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)使用沉淀法制备白炭黑，反应后对得到的反应后液进行酸化，得到白炭黑悬浮液；/n(2)对步骤(1)得到的白炭黑悬浮液依次进行压滤、洗涤、浆化以及干燥，得到所述白炭黑；/n所述干燥的方法包括使用喷枪对浆化后的悬浮液进行高压喷雾干燥，所述喷雾干燥的压力为10.0～14.0bar，所述喷枪的口径为2.00～4.00μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控白炭黑的表观粒径的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)使用沉淀法制备白炭黑，反应后对得到的反应后液进行酸化，得到白炭黑悬浮液；
(2)对步骤(1)得到的白炭黑悬浮液依次进行压滤、洗涤、浆化以及干燥，得到所述白炭黑；
所述干燥的方法包括使用喷枪对浆化后的悬浮液进行高压喷雾干燥，所述喷雾干燥的压力为10.0～14.0bar，所述喷枪的口径为2.00～4.00μm。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法制备得到的白炭黑的表观粒径D50为250～350μm。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉淀法制备白炭黑的方法包括以下步骤：
(a)在维持水温的情况下，向水中添加水玻璃溶液以及水，添加的所述水玻璃溶液以及水的体积比为0.05:1，得到反应底液；
(b)向步骤(a)得到的反应底液中加入浓硫酸调节反应底液pH，再向反应底液中同时加入水玻璃溶液以及浓硫酸，所述水玻璃溶液的加入量为步骤(a)水玻璃溶液添加量的2.5～7.0倍，所述水玻璃溶液添加完毕后反应得到反应后液。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(a)所述维持水温至60～80℃；
优选地，步骤(a)所述水玻璃溶液的浓度为1.50～1.60g/cm3。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述调节反应底液pH至8.0～9.5；
优选地，所述加入浓硫酸调节反应底液pH的时间不超过30min。


6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述水玻璃溶液的浓度为1.50～1.60g/cm3。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈南飞，卢爱平，王明贺，陈辰，陈家树，
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