[發明專利]改性白炭黑的制備方法

有效

• 申請號: 201410724712.8
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN105713420B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王婷;李洪波;張麗洋;徐春燕;華倫松;周雷;杜斌;周豪;楊麗芳
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C09C1/28
• 分類號: C09C1/28;C09C3/12
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 高龍鑫,梁揮

技術領域

本發明涉及一種改性白炭黑的制備方法。

背景技術

白炭黑是粉末狀水合無定型二氧化硅或硅酸的俗稱。按生產方法通常分為沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑。無論是沉淀法還是氣相法白炭黑，構成顆粒的最基本單元都是二氧化硅原生粒子(primary particle)。原生粒子外形為球形，表面能極大，粒徑一般在10nm左右，(按生產工藝不同而定)。一般狀態下，原生粒子以聚集體(agglomerated aggregates或agglomerate)的形態穩定存在，聚集體的粒徑遠大于原生粒子粒徑，通常在200-600μm。要獲得較小顆粒徑的白炭黑聚集體，一方面需要使用強大的機械力去打破原生粒子之間的相互作用，另一方面，需要還需要對粒徑降低后的聚集體顆粒及時進行表面改性，以降低白炭黑粒子之間的相互作用，否則小顆粒聚集體會很快再次團聚成大顆粒聚集體。

白炭黑，特別是沉淀法白炭黑，主要用于橡膠補強，尤其是輪胎胎面膠的補強。多年的實踐和研究表明，如果能提高白炭黑在橡膠中的初始分散和最終分散，則可以帶來輪胎滾動阻力、抗濕滑性以及耐磨性的同時提高，制備出高性能綠色輪胎。然而，白炭黑在輪胎應用中遇到的最主要的問題是：目前的市售產品很難在橡膠中均勻分散至顆粒徑較小的聚集體。一方面，因為在傳統的橡膠混煉設備中，分散白炭黑聚集體的機械剪切力，由于混合體系的粘度因生熱而下降，使得剪切力不能有效地傳遞到聚集體上；另一方面，白炭黑的極性表面和非極性橡膠分子之間的極低的相互作用力，使得被機械力分散的白炭黑聚集體傾向于再次往一起團聚，形成大聚集體。這兩點都導致難以制造出白炭黑在橡膠中均勻分散的復合體。

針對白炭黑應用存在的問題，可行的辦法是，對白炭黑進行適當的表面改性，使其與橡膠之間的相互作用增加，自團聚力降低。目前學術界和工業界都選擇對白炭黑表面進行硅烷偶聯劑改性。CN 101555363公開了一種偶聯劑改性白炭黑產品及工藝：將白炭黑120℃真空干燥去除水分后，將偶聯劑用乙醇稀釋后噴淋于白炭黑上，然后在低速捏合機中攪拌混合完成偶聯劑表面改性。CN 101798473公開了一種類似改性工藝，用乙醇、丙醇或水稀釋的偶聯劑噴霧于白炭黑，適當溫度下使偶聯劑與白炭黑表面羥基發生縮合反應；CN102220036提出一種制備硅烷偶聯劑改性白炭黑產品及方法，它將偶聯劑溶于醇類有機溶劑中，調節溶液的pH值，配制成偶聯劑的溶膠溶液，然后將超聲或剪切分散后的白炭黑與該溶膠混合反應，控制反應條件得到改性白炭黑。

CN103159994A公開了一種母煉膠及其制備方法和硫化橡膠及其應用，具體公開了步驟(1)在縮合條件下，將白炭黑與硅烷偶聯劑接觸可以采用各種公知的方法。所述白炭黑與所述硅烷偶聯劑的質量比優選為1：0.05-0.12。步驟(1)中所述白炭黑的比表面積可以為115-175平方米/克。所述硅烷偶聯劑可以選自雙(v三乙氧基硅丙基)一四硫化物和/或雙-(3-三乙氧基硅丙基)二硫化物。步驟(l)還可以包括在所述接觸前，先將白炭黑、硅烷偶聯劑與第二有機溶劑混合。所述第二有機溶劑可以為C1-C4的醇、甲苯、丙酮、環己烷和四氫呋喃中的一種或多種。所述白炭黑、硅烷偶聯劑與第二有機溶劑混合的溫度可以為10-40℃，所述白炭黑、硅烷偶聯劑與第二有機溶劑混合的時問可以為2—8小時。所述白炭黑、硅烷偶聯劑與第二有機溶劑混合能夠使硅烷偶聯劑分子通過溶解于第二有機溶劑與白炭黑充分接觸，從而更好地進行縮合反應。

CN103897262A公開了一種低成本高效隔音材料及其制作方法，涉及隔音材料領域，解決了現有技術高效隔音材料效果不顯著，會產生有毒害的氣體，危害人體健康，成本太高等問題，提供一種低成本高效隔音材料，包括下述物質：熱塑性樹脂，經過偶聯劑處理液進行表面處理過的無機填料；所述經偶聯劑處理液處理過的無機填料為15-80wt％，其余為熱塑性樹脂。由于各顆粒之間的粘接不規則，這樣的結構有效地增加了入射聲波的內摩擦，存產生弛豫效應吸聲。不同粒徑的填料對應不同波段或頻率的聲波，因此對不確頻率的聲能的三消耗比較全面，隔音效果好，適宜推廣應用。