湿法改性的白炭黑的制备方法、湿法改性的白炭黑、母胶及硫化胶技术

本发明专利技术公开了一种湿法改性的白炭黑的制备方法、湿法改性的白炭黑、母胶及硫化胶。本发明专利技术湿法改性的白炭黑的制备方法包括：将白炭黑均匀分散在有机溶剂中制成浆液，加入硅烷偶联剂反应完成后再加入茶多酚反应后得到所述湿法改性的白炭黑。本发明专利技术中采用茶多酚与硅烷偶联剂并用，在有机溶剂中对白炭黑进行改性，可改善白炭黑在有机溶剂中分散的均匀性及保持存在的稳定性，降低白炭黑亲水性，减少团聚，改性后的白炭黑在橡胶基体中具有更好的分散，随着茶多酚的加入，硫化胶的耐磨、压缩生热性能有着较高提升，而且具有更高的100％与300％定伸应力，具有更好的应用。具有更好的应用。

【技术实现步骤摘要】
湿法改性的白炭黑的制备方法、湿法改性的白炭黑、母胶及硫化胶


[0001]本专利技术涉及橡胶纳米复合材料
，具体是涉及湿法改性的白炭黑的制备方法、湿法改性的白炭黑、母胶及硫化胶。

技术介绍

[0002]炭黑和白炭黑是弹性体复合材料最常用的增强填料，尤其是白炭黑是替代传统炭黑的一个很有前景的候选者，这对绿色轮胎工业很重要，因为白炭黑已被用作轮胎中的填料，来降低私家车、特型车的燃油消耗。然而，白炭黑表面极性很高，并且表面存在大量羟基；这使其团聚倾向严重，并与橡胶之间产生相互作用。幸运的是，这些可以以有机化合物对白炭黑进行表面改性的方式来克服，减少表面活跃羟基的数量。
[0003]白炭黑的改性工艺可以主要分为三种，分别是原位改性、干法改性和湿法改性。原位改性最为简单，是通过将白炭黑，偶联剂与基体混合在一起，通过一些条件方法如催化剂、真空等使得白炭黑与偶联剂反应完成改性，但是同时也因此使得这种方法改性效果不理想，并且因为三种原料混合均匀反应难以保障，令改性这一过程难以控制，存在多种因素制约。中国专利CN103203810A和中国专利CN105602047A中的湿法改性则是使偶联剂在液体溶剂中与白炭黑混合，一定条件下改性。相比于干法改性，这种改性方法白炭黑与偶联剂的混合会更加均匀，反应可控性较强，但偶联剂反应的活性限制了白炭黑的进一步改性，限制了其在橡胶基体中的分散以及与橡胶的界面作用，因此有必要开发探究出一种新的白炭黑改性方法进一步提高白炭黑在橡胶基体中的分散性，以便制备更高性能的复合材料。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种湿法改性的白炭黑的制备方法、湿法改性的白炭黑、母胶及硫化胶。本专利技术的湿法改性的白炭黑制备方法包括：将白炭黑均匀分散在有机溶剂中制成浆液，加入硅烷偶联剂反应完成后再加入茶多酚反应后得到所述湿法改性的白炭黑。本专利技术中采用茶多酚与硅烷偶联剂并用，在有机溶剂中对白炭黑进行改性，可改善白炭黑在有机溶剂中分散的均匀性及保持存在的稳定性，降低白炭黑亲水性，减少团聚，改性后的白炭黑在橡胶基体中的具有更好的分散，随着茶多酚的加入，硫化胶的耐磨、压缩生热性能有着较高提升，而且具有更高的100％与300％定伸应力，具有更好的应用。
[0005]本专利技术的目的之一是提供一种湿法改性的白炭黑的制备方法。
[0006]所述方法包括：
[0007]将白炭黑均匀分散在有机溶剂中制成浆液，加入硅烷偶联剂反应完成后再加入茶多酚反应后得到所述湿法改性的白炭黑。
[0008]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0009]硅烷偶联剂的加入方式可以为一次加入或滴加。
[0010]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0011]所述白炭黑可采用现有技术中本领域常规的沉淀法或气相法白炭黑，比表面积为50～300m2/g，优选为100～200m2/g，吸油值为0.3～3ml/g，优选为0.5～1.5ml/g；和/或，
[0012]所述有机溶剂为橡胶的良溶剂并可以溶解硅烷偶联剂且不参与反应，优选为环己烷或正己烷。
[0013]本专利技术中选择有机溶剂作为改性溶剂有以下原因：考虑为橡胶在实际的溶液聚合过程中多为有机溶剂，本专利技术选择橡胶生产过程所用溶剂，既可以避免橡胶厂家脱出溶剂，又可避免白炭黑在改性后脱出溶剂，在此过程可以降低能耗，减少橡胶成品成本。
[0014]所述硅烷偶联剂可采用现有技术中本领域常规的硅烷偶联剂，优选为双
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[γ
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(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、双
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[γ
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(三乙氧基硅)丙基]二硫化物(Si75)、3
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硫氰基丙基三乙氧基硅烷、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的至少一种。
[0015]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0016]所述白炭黑在所述有机溶剂中的固含量为5％～20％，优选为14％～16％；
[0017]所述硅烷偶联剂用量为所述白炭黑质量的3％～15％，优选为8％～12％；
[0018]所述茶多酚用量为所述白炭黑质量的1～5％，优选为1～4％，更优选为1.4～2.1％。
[0019]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0020]所述硅烷偶联剂加入后的反应温度为10℃～80℃，反应时间为0.1～5h，优选为0.5～3h，更优选为0.5～1.5h；
[0021]所述茶多酚加入后的反应温度为5℃～50℃，反应时间为0.1～3h，优选为0.1～1.5h，更优选为0.5～1h。
[0022]硅烷偶联剂可溶于有机溶剂，硅烷偶联剂改性白炭黑目前有两种机理，一是硅烷偶联剂上的乙氧基直接与白炭黑上的硅羟基发生反应(活化能高反应困难)，二是乙氧基先发生水解生成硅羟基后与白炭黑上的硅羟基发生反应(反应简单)。如果将茶多酚和硅烷偶联剂同时加入，在白炭黑表面会造成竞争作用：一是茶多酚所具有的羟基与白炭黑上的羟基形成氢键，二是硅烷偶联剂与白炭黑上的羟基反应，白炭黑上的羟基与茶多酚形成氢键后将不会与偶联剂发生反应，造成偶联剂效率降低，进而会造成制备的橡胶性能极大降低。而本申请在有机溶剂中先加入偶联剂反应后再加入茶多酚进一步改性，不影响偶联剂改性效率。茶多酚表面含有相邻酚羟基可以与白炭黑表面形成五元环，并且不会有大分子长链游离在橡胶中起增塑作用。
[0023]湿法改性白炭黑的目的是为进一步在偶联剂改性白炭黑的基础之上进一步提高对白炭黑的改性效果，加入茶多酚可以提高白炭黑的亲油性进一步提高白炭黑与橡胶的相容性，提高白炭黑的分散。单独使用茶多酚改性白炭黑，只能提高白炭黑在橡胶中的分散性，并不能建立橡胶与白炭黑之间的相互作用(茶多酚并不能连在橡胶上)，所制备的硫化胶并不能满足使用需求。本专利技术的湿法改性白炭黑主要作用是在目前主要的生产工艺的基础上进一步提高硫化胶的使用性能。在偶联剂改性白炭黑的基础上加入茶多酚可以进一步提高其性能。
[0024]本专利技术的目的之二是提供一种由本专利技术的目的之一的方法制备的湿法改性的白
炭黑。
[0025]本专利技术的目的之三是提供一种包含本专利技术的目的之二的湿法改性的白炭黑的母胶。
[0026]所述母胶是由橡胶溶液和所述湿法改性的白炭黑制备得到。
[0027]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0028]所述橡胶溶液为溶聚橡胶溶液或橡胶溶于有机溶剂制得的溶液；
[0029]所述溶聚橡胶可采用本领域现有技术中常规的溶聚橡胶，优选为溶聚丁苯橡胶、聚异戊二烯橡胶、顺丁橡胶中的至少一种；和/或，
[0030]所述橡胶可采用本领域现有技术中常规的橡胶，优选为天然橡胶、丁基橡胶中的至少一种，分子量范围为5万～500万，优选为10万～200万；和/或，
[0031]所述有机溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法改性的白炭黑的制备方法，其特征在于所述方法包括：将白炭黑均匀分散在有机溶剂中制成浆液，加入硅烷偶联剂反应完成后再加入茶多酚反应后得到所述湿法改性的白炭黑。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述白炭黑比表面积为50～300m2/g，优选为100～200m2/g，吸油值为0.3～3ml/g，优选为0.5～1.5ml/g；和/或，所述有机溶剂为橡胶的良溶剂，优选为环己烷或正己烷；和/或，所述硅烷偶联剂为双
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[γ
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(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、双
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[γ
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(三乙氧基硅)丙基]二硫化物、3
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硫氰基丙基三乙氧基硅烷、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述白炭黑在所述有机溶剂中的固含量为5％～20％；所述硅烷偶联剂用量为所述白炭黑质量的3％～15％；所述茶多酚用量为所述白炭黑质量的1～5％，优选为1～4％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚红，张建，张立群，田鑫，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：