一种白炭黑及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种白炭黑及其制备方法与应用，所述制备方法包括如下步骤：鼓泡条件下，80

【技术实现步骤摘要】
一种白炭黑及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于橡胶
，涉及一种白炭黑，尤其涉及一种白炭黑及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]采用白炭黑作为补强剂的轮胎，滚动组合和胎面滞后损失降低，湿抓着性提高，胎面的耐磨性也有所改善，因此白炭黑为制造绿色轮胎的关键。
[0003]白炭黑表面含有较多枪机，其表面具有非常强的极性，表面能量较高，具有很强的吸水性，导致出现了颗粒团聚的现象。而且，白炭黑在有机相中难以被分散，且其与高分子复合材料之间难以结合，导致各项性能指标较差，因此需要对白炭黑进行改性处理。
[0004]CN 1081101068A公开了一种高结构度、高补强白炭黑的制备方法及其得到的白炭黑，所述制备方法包括如下步骤：(1)将阴离子表面活性剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；(2)将硫酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，搅拌反应，在反应过程中利用硫酸溶液调节pH；(3)反应结束后进行陈化，得到白炭黑混合液。其用于丁苯橡胶增强剂时，提高了硫化橡胶的耐磨性和拉伸强度等性能，提升了白炭黑的补强性能。该方法所得白炭黑的改性效果有待进一步提升。
[0005]CN 107082910A公开了一种橡胶补强用纳米级白炭黑浆料及其生产工艺，所述橡胶补强用纳米级白炭黑浆料，为含水量5
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55％纳米级白炭黑胶体浆料与占总重量0.01
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5％的表面活性剂、占总重量0.01
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5％的硅烷偶联剂在超声波作用下进行混合，其中纳米级白炭黑胶体浆料与表面活性剂、硅烷偶联剂的混合方式为纳米级白炭黑胶体浆料先与表面活性剂混合，再往混合液中加入硅烷偶联剂或纳米级白炭黑胶体浆料与表面活性剂、硅烷偶联剂一起混合。该方法直接使用硅烷偶联剂对成品纳米白炭黑进行改性，混合效果不佳，而且硅烷偶联剂与表面活性剂同时添加，两种物质直接交联反应导致其利用率不高。
[0006]CN 111073201A公开了一种绿色轮胎用抗湿滑橡胶组合物及其制备方法，其使用聚醚多元醇和硅烷偶联剂进行共聚反应，生成产物有机硅/聚醚多元醇共聚物对纳米白炭黑粒子表面进行多点锚固改性，而后对溶聚丁苯胶浆用极性单体进行接枝聚合，最后通过包覆处理在纳米白炭黑表面形成一种连接强度高的阻碍层达到分散纳米白炭黑离子，最后与溶聚丁苯胶浆直接混合、凝聚来制备用于抗湿滑轮胎胎面的橡胶组合物。其能够避免白炭黑在长期存在、高温、高剪切条件下发生团聚，但硅烷偶联剂与聚醚多元醇的用量极大，不利于后期废水的处理。
[0007]对此，需要提供一种工艺简单，且使所得白炭黑用于橡胶制品时，能够具有优良的抗湿滑性能、耐磨性能与较低的滚动阻力的制备方法。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种白炭黑及其制备方法与应用，所述白炭黑的制备方法通过调节聚醚多元醇与硅烷偶联剂的添加顺序，并配合制备过
程中pH值的变化，使所得白炭黑具有良好的分散性，用于橡胶制品时，能够使其具有优良的抗湿滑性能、耐磨性能与较低的滚动阻力。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0011](1)鼓泡条件下，80
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90℃滴加第一酸液于硅酸钠水溶液，得到pH值为4.5
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5的酸化液；
[0012](2)步骤(1)所得酸化液中滴加碱液，调节pH值为7
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8，陈化，得到陈化液；
[0013](3)滴加第二酸液于步骤(2)所述陈化液，调节pH值为4
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5，沉淀反应后进行固液分离，得到所述白炭黑；
[0014]步骤(2)所述碱液为碱性无机盐与聚醚多元醇的混合；
[0015]步骤(3)所述第二酸液为无机酸与硅烷偶联剂的混合。
[0016]本专利技术提供的制备方法，通过调节聚醚多元醇与硅烷偶联剂的添加顺序，并配合pH值的改变，使最终所得白炭黑不易团聚，用于橡胶制品时，具有优良的抗湿滑性能、耐磨性能与较低的滚动阻力。聚醚多元醇伴随碱液添加时，能够接枝于二氧化硅粒子的表面，抑制二氧化硅的进一步生长与团聚；而后通过添加含有硅烷偶联剂的酸液，在生成白炭黑的同时，利用硅烷偶联剂与聚醚多元醇之间的聚合对白炭黑进行改性，避免白炭黑的团聚，使其用于橡胶制品时，具有优良的抗湿滑性能、耐磨性能与较低的滚动阻力。
[0017]本专利技术步骤(1)调节pH值为4.5
‑
5，例如可以是4.5、4.6、4.7、4.8、4.9或5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]本专利技术步骤(2)调节pH值为7
‑
8，例如可以是7、7.2、7.5、7.6、7.8或8，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]本专利技术步骤(3)调节pH值为4
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5，例如可以是4、4.2、4.5、4.6、4.8或5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(1)所述硅酸钠水溶液的浓度为1
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2mol/L，例如可以是1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L或2mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(1)所述第一酸液为浓度2
‑
6mol/L的硫酸，例如可以是2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L或6mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(1)所述鼓泡条件为使用CO2气体进行鼓泡。
[0023]优选地，步骤(1)所述滴加的时间为10
‑
15min，例如可以是10min、11min、12min、13min、14min或15min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，步骤(2)所述碱液中的碱性无机盐包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0025]优选地，步骤(2)所述碱液中碱性无机盐的浓度为0.5
‑
1mol/L，例如可以是0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L或1mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(2)所述碱液中聚醚多元醇的浓度为0.3
‑
0.8wt％，例如可以是0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％或0.8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0027]优选地，步骤(2)所述滴加碱液的温度为40
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50℃，时间为5
‑
10min。
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白炭黑的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)鼓泡条件下，80
‑
90℃滴加第一酸液于硅酸钠水溶液，得到pH值为4.5
‑
5的酸化液；(2)步骤(1)所得酸化液中滴加碱液，调节pH值为7
‑
8，陈化，得到陈化液；(3)滴加第二酸液于步骤(2)所述陈化液，调节pH值为4
‑
5，沉淀反应后进行固液分离，得到所述白炭黑；步骤(2)所述碱液为碱性无机盐与聚醚多元醇的混合；步骤(3)所述第二酸液为无机酸与硅烷偶联剂的混合。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅酸钠水溶液的浓度为1
‑
2mol/L；优选地，步骤(1)所述第一酸液为浓度2
‑
6mol/L的硫酸。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)所述鼓泡条件为使用CO2气体进行鼓泡；优选地，步骤(1)所述滴加的时间为10
‑
15min。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碱液中的碱性无机盐包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；优选地，步骤(2)所述碱液中碱性无机盐的浓度为0.5
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1mol/L；优选地，步骤(2)所述碱液中聚醚多元醇的浓度为0.3
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0.8wt％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述滴加碱液的温度为40
‑
50℃，时间为5
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10min；优选地，步骤(2)所述陈化的温度为40
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50℃，时间为10
‑
20min。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述滴加的温度为50
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60℃，时间为10
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20min；优选地，步骤(3)所述沉淀反应的温度为80
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90℃，时间为20
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30min；优选地，步骤(3)所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300
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600r/min；优选地，步骤(3)所述固液分离的方法包括喷雾干燥。7.根据权利要求1

【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，史彤，
申请(专利权)人：无锡恒诚硅业有限公司，
类型：发明
国别省市：