一种白炭黑橡胶补强剂及其制备方法，涉及橡胶补强剂。白炭黑橡胶补强剂为白炭黑粉体，按质量百分比，白炭黑粉体中的纳米颗粒占白炭黑粉体总量的80%以上。将硅酸钠水溶液加入反应釜中，再加入表面活性剂和硅烷偶联剂，加热后将二氧化碳经预热器预热后加入反应釜中反应，得到反应液；将反应釜减压至常压，并将反应釜中的反应液转移至老化槽中老化得到老化浆料；将老化浆料洗涤和过滤后，进行固液分离，得到滤饼，再将滤饼洗涤后加入水制浆，然后加入硫酸溶液进行酸化，使酸化后的浆料的pH值为3~7，继续过滤洗涤，至饱和氢氧化钡溶液检测滤液无沉淀为止，将洗涤后的滤饼制成浆料，干燥后即得白炭黑橡胶补强剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及橡胶补强剂，尤其是涉及。
技术介绍
白炭黑即水合二氧化硅，它具有良好的分散性、补强性、消光性、增稠性等，因此被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、日用化工等行业，是化工行业最热门的产品之一。白炭黑作为橡胶工业的重要补强剂，其比表面积大、粒径小，表面有较多的自由羟基，这些自由羟基能够与橡胶分子形成物理或化学结合，从而达到补强的效果。近十几年来，由于欧洲和北美对环保和节能的要求日益严格，将白炭黑用于轮胎胎面，可以显著降低轮胎的滚动阻力，同时又能保持较好的抗冰滑性和抗湿滑性。1981年Rhone Poulenc公司申请了轮胎用高分散性白炭黑专利；1991年人们提出“绿色轮胎”的概念；1992年，米其林公司率先制造出全用白炭黑的“绿色轮胎”，其滚动阻力较一般轮胎降低30%，节油及减少汽车废气效果显著；而后易分散或高分散性白炭黑普及。但是由于传统白炭黑品种的分散·性不好，配用白炭黑的胎面胶，虽然滚动阻力比配用炭黑的低，但其耐磨性能却比配用炭黑的差得多。为了适应绿色轮胎快速发展对白炭黑的要求，国外几家主要制造商都已经生产供应、并仍在进一步研究开发分散性较好的白炭黑产品。目前，白炭黑已经发展了以下三代产品第一代是传统的或被称为“标准”的白炭黑品种。第二代被称为易分散性白炭黑(Easy Dispersible Silica,简称EDS)。第三代被称为高分散性白炭黑(High DispersibleSilica,简称HDS)，分散性和补强性更好(参见专利文献EP0607253A1, W02004065299A1, EP1577264A1, US5403570, US5547502, US7494636, US7628971 等)。在工业上生产白炭黑的方法主要有液相沉淀法和气相法(CVD)。沉淀法以水玻璃和无机酸为原料，经沉淀反应、老化、洗涤、干燥和造粒得到白炭黑产品，该生产工艺简单、原料便宜易得，所需设备投入少、能耗相对较低，是国内企业普遍采用的方法。但是，沉淀法制备得到的白炭黑产品分散性不足，难以达到轮胎橡胶或高档硅橡胶的使用要求，存在结构化严重、补强效果差、易黄变等问题，需要通过其他工艺的控制才能制备得到高分散性的白炭黑，而这些技术主要垄断于国外企业。气相法是采用四氯化硅为原料，在高温下反应生产二氧化硅，所得产品粒径小、纯度高、性能优越，但是该生产方法设备投入大、能耗高、生产效率较低，因此产品价格较为昂贵，不利于气相白炭黑的普及应用。自上世纪五十年代，我国就开始工业化生产二氧化硅，由于生产技术水平的提高和其他行业的需求带动，国内沉淀二氧化硅的产量和品种发展迅猛，目前，我国沉淀二氧化硅的产能已经突破百万吨，品种多达几十种。虽然我国是沉淀二氧化硅的生产大国，生产的产品不仅满足国内需求，还有相当部分出口到东南亚等国家，但是主要都是一些中低档的二氧化硅产品，对于一些高档二氧化硅如轮胎胎面胶补强剂、高档硅橡胶补强剂等都需要从国外进口，并且呈现逐年增长的趋势。因此，开发并生产自有的高分散性橡胶补强剂是国内企业面临的机遇与挑战。碳化法生产白炭黑的工艺属于传统沉淀法的一种，以水玻璃和二氧化碳为原料，经过沉淀反应、陈化、洗涤、干燥、粉碎后得到二氧化硅产品。该方法采用二氧化碳替代其他无机酸的使用，不仅可以实现二氧化碳的固定，还可以回收副产物碳酸钠，碳酸钠本身又是制备水玻璃所需的原料，因此该方法符合我国的可持续发展战略，具有其他无机酸所不具备的优势。我国在碳化法的工艺研究上较早，在20世纪80年代就进行了鼓泡碳化法的工业试验，鼓泡碳化法受到气液传质的影响，所需反应时间长，收率也不是很高。后来有人研究了喷雾碳化法、超重力碳化法等特殊的碳化工艺，这些方法可以有效克服鼓泡碳化法的不足，但是由于所得产品性能不足以及生产技术的限制，一直没应用于实际生产，因此，有必要开发一种生产过程易于控制、产品性能优越、质量稳定的碳化工艺。近些年出现超临界二氧化碳参与反应制备纳米二氧化娃如Chattopadhyay等(Chattopadhyay P, Gupta RB, Supercritical CO2-based formation of silica nanoparticles using water—in—oilmicroemulsions, Ind Eng Chem Res, 2003，42，465)用超临界二氧化碳与微乳液中的娃酸钠反应表明可以得到纳米球状二氧化娃；Zhang等(Zhang J L, Liu Z M, Han B X, etal, A simple and inexpensive route to synthesize porous silica microflowers bysupercritical CO2, Micropor Mesopor Mater, 2005，87，10.)用超临界二氧化碳与娃酸钠反应表明可以得到二氧化硅纳米花。然而这些涉及二氧化碳与硅酸钠反应的方法均没有针对高分散产品在工艺上探索。申请人之前申请了一种二氧化硅的制备方法(李军，胡晓慧，吕文生等，一种二氧化硅的制备方法，201110006153. 3，CN102020284A)，主要在于用超/亚临界碳化反应与超临界干燥作为一个整体得到高孔容、高分散的高性能二氧化硅产品。然而，得到的高分散二氧化硅是在压力4 30MPa，温度31 100° C，醇类等添加剂作用下进行的高压碳化反应，产品为一次粒径约IOOnm的球形颗粒，其分散性系数WK值还较大(约2.7)，国外主流产品Rhodia的Zeosil 1165MP其WK值约为2. 8。另外，也有报道用常压鼓泡的二氧化碳作为酸化剂来获取高分散的白炭黑的方法(US20120041128A1)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不仅可保持良好的拉力、撕力，而且延伸率可显著提高的白炭黑橡胶补强剂及其制备方法。本专利技术所述白炭黑橡胶补强剂为白炭黑粉体，按质量百分比，白炭黑粉体中的纳米颗粒占白炭黑粉体总量的80%以上。所述白炭黑橡胶补强剂在水中超声解聚后，形成水中包含粒径<50nm的纳米颗粒的均匀液体。本专利技术所述白炭黑橡胶补强剂的制备方法，包括以下步骤I)将硅酸钠水溶液加入反应釜中，再加入表面活性剂和硅烷偶联剂，加热后将二氧化碳经预热器预热后加入反应釜中反应，得到反应液；所述反应的方程式为Na2Si03+C02 — Si02+Na2C03 ；Na2C03+C02+H20 — 2NaHC03 ；2)将反应釜减压至常压，并将反应釜中的反应液转移至老化槽中老化得到老化浆料；3)将老化浆料洗涤和过滤后，进行固液分离，得到滤饼，再将滤饼洗涤后加入水制浆，然后加入硫酸溶液进行酸化，使酸化后的浆料的PH值为3 7，继续过滤洗涤，至饱和氢氧化钡溶液检测滤液无沉淀为止，将洗涤后的滤饼制成浆料，干燥后即得白炭黑橡胶补强剂。在步骤I)中，所述的硅酸钠水溶液的浓度可为O. 5 2. Omol/L ;所述反应的条件可为压力O. 05 3. OMPa，反应温度50 95° C ;所述表面活性剂可为阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂中的至少一种，所述阴离子表面活性剂可选自烷基磺酸铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种白炭黑橡胶补强剂，其特征在于为白炭黑粉体，按质量百分比，白炭黑粉体中的纳米颗粒占白炭黑粉体总量的80%以上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李军，庄艺伟，祝宝，胡晓慧，王宏涛，苏玉忠，洪艳珍，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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