[發(fā)明專利]一種淀粉/白炭黑復(fù)合填料的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-04-07
• 公開（公告）號: CN103881420A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王益慶;劉佳音;鄧斯奇;沈家鋒;張莉;張立群
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/10;C08K9/04;C08K3/36;C08L9/06;C08L9/00;C08L7/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種淀粉/白炭黑復(fù)合填料的制備方法，尤其是橡膠領(lǐng)域?qū)Ｓ酶叻稚⑿园滋亢诘闹苽洹?/p>

技術(shù)背景

白炭黑即水合二氧化硅，分子式為SiO₂·nH₂O，是一種白色、無毒、無定型微細(xì)粉末物，具有多孔性、高分散性、質(zhì)輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、不燃燒、電絕緣性好等優(yōu)異性能的重要無機硅化合物。其相對密度為2.319～2.653，熔點1750℃，主要用作橡膠、塑料、合成樹脂以及油漆等產(chǎn)品的填充劑。其中，占總量70%的白炭黑用于橡膠行業(yè)。

白炭黑具有特殊的表面結(jié)構(gòu)(帶有表面羥基和吸附水)、特殊的顆粒形態(tài)(粒子小、比表面積大等)和獨特的物理化學(xué)性能。但由于其內(nèi)部的聚硅氧和外表面存在的活性硅醇基及其吸附水，使其呈親水性，在有機相中難以濕潤和分散，而且，由于其表面存在羥基，表面能較大，聚集體總傾向于凝聚，因而產(chǎn)品的應(yīng)用性能受到影響。為此，需要對白炭黑進(jìn)行表面改性，以改善其應(yīng)用效果，提高產(chǎn)品的附加值，拓展產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。

目前，白炭黑改性的工業(yè)化技術(shù)主要分為濕法改性和干法改性。濕法改性為白炭黑與改性劑及某種溶液一起加熱煮沸，然后分離干燥的過程。常用的改性劑通常為硅烷偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的改性作用可通過混煉過程中的直接添加也可通過混煉前濕法改性白炭黑來完成，二者改性效果相當(dāng)。

本發(fā)明所涉及的淀粉原位改性制備白炭黑復(fù)合填料的相關(guān)技術(shù)目前在國內(nèi)外尚無報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用了淀粉表面的多羥基結(jié)構(gòu)和白炭黑共作用制備復(fù)合填料。淀粉和白炭黑表面的硅羥基發(fā)生物理/化學(xué)作用從而提高其疏水性能。得到的復(fù)合填料粉塵性得到降低，加工性能得到提升；減少了白炭黑的團聚，易于分散；和橡膠的相容性得到增強，填充膠料力學(xué)性能得到提升。

一種淀粉/白炭黑復(fù)合填料的制備方法，其主要步驟為：將白炭黑混入預(yù)先糊化好的淀粉糊中，固形白炭黑與淀粉的質(zhì)量比為20/1-5/1；在60-90℃溫度條件下分散均勻,在60-105℃下烘干，造粒，在180-250℃下處理0.5-24h得到淀粉/白炭黑復(fù)合填料。

作為優(yōu)選：淀粉為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、豌豆淀粉、綠豆淀粉、糯米淀粉、甘薯淀粉、紅薯淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉。

作為優(yōu)選：白炭黑為白炭黑粉末或白炭黑漿液。

作為優(yōu)選：淀粉糊的質(zhì)量濃度為5%-20%。

有益效果

1)本發(fā)明所涉及淀粉/白炭黑復(fù)合填料的制備方法工藝簡單，成本較低且節(jié)能環(huán)保；

2)制得的復(fù)合填料粉塵性得到降低，提高了加工性能；

3)部分降低了白炭黑的團聚，易于分散；

4)復(fù)合填料其填充膠力學(xué)性能相比純白炭黑填充膠得到提升。

具體實施方式

實施例1：

將100g玉米淀粉加入1900g的水中在80℃的條件下糊化1h；取100g糊化好的淀粉溶液，往其中混入100g的白炭黑粉末；在60℃條件下使二者分散均勻；在105℃下烘干，造粒；在180℃下高溫處理24h得到淀粉/白炭黑復(fù)合填料；將復(fù)合填料按指定配方與橡膠混煉并硫化后測其力學(xué)性能。

實施例2：

將100g馬鈴薯淀粉加入900g的水中在80℃的條件下糊化1h；取100g糊化好的淀粉溶液，往其中混入150g的白炭黑粉末；在70℃條件下使二者分散均勻；在90℃下烘干，造粒；在190℃下高溫處理18h得到淀粉/白炭黑復(fù)合填料；將復(fù)合填料按指定配方與橡膠混煉并硫化后測其力學(xué)性能。

實施例3：

將150g豌豆淀粉加入850g的水中在80℃的條件下糊化1h；取100g糊化好的淀粉溶液，往其中混入150g的白炭黑粉末；在80℃條件下使二者分散均勻；在75℃下烘干，造粒；在200℃下高溫處理12h得到淀粉/白炭黑復(fù)合填料；將復(fù)合填料按指定配方與橡膠混煉并硫化后測其力學(xué)性能。

實施例4：

將100g綠豆淀粉加入400g的水中在80℃的條件下糊化1h；取100g糊化好的淀粉溶液，往其中混入100g的白炭黑粉末；在90℃條件下使二者分散均勻；在60℃下烘干，造粒；在250℃下高溫處理2h得到淀粉/白炭黑復(fù)合填料；將復(fù)合填料按指定配方與橡膠混煉并硫化后測其力學(xué)性能。

實施例5：