[發(fā)明專利]改性白炭黑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410724712.8
• 申請(qǐng)日: 2014-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN105713420B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): C09C1/28
• 分類號(hào): C09C1/28;C09C3/12
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 高龍?chǎng)?梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性白炭黑的制備方法。

背景技術(shù)

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(chǎn)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(gòu)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(chǎn)工藝不同而定)。一般狀態(tài)下，原生粒子以聚集體(agglomerated aggregates或agglomerate)的形態(tài)穩(wěn)定存在，聚集體的粒徑遠(yuǎn)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(qiáng)大的機(jī)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(duì)粒徑降低后的聚集體顆粒及時(shí)進(jìn)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(huì)很快再次團(tuán)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(bǔ)強(qiáng)，尤其是輪胎胎面膠的補(bǔ)強(qiáng)。多年的實(shí)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(dòng)阻力、抗?jié)窕砸约澳湍バ缘耐瑫r(shí)提高，制備出高性能綠色輪胎。然而，白炭黑在輪胎應(yīng)用中遇到的最主要的問題是：目前的市售產(chǎn)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?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的橡膠混煉設(shè)備中，分散白炭黑聚集體的機(jī)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(jī)械力分散的白炭黑聚集體傾向于再次往一起團(tuán)聚，形成大聚集體。這兩點(diǎn)都導(dǎo)致難以制造出白炭黑在橡膠中均勻分散的復(fù)合體。

針對(duì)白炭黑應(yīng)用存在的問題，可行的辦法是，對(duì)白炭黑進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻娓男裕蛊渑c橡膠之間的相互作用增加，自團(tuán)聚力降低。目前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都選擇對(duì)白炭黑表面進(jìn)行硅烷偶聯(lián)劑改性。CN 101555363公開了一種偶聯(lián)劑改性白炭黑產(chǎn)品及工藝：將白炭黑120℃真空干燥去除水分后，將偶聯(lián)劑用乙醇稀釋后噴淋于白炭黑上，然后在低速捏合機(jī)中攪拌混合完成偶聯(lián)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(lián)劑噴霧于白炭黑，適當(dāng)溫度下使偶聯(lián)劑與白炭黑表面羥基發(fā)生縮合反應(yīng)；CN102220036提出一種制備硅烷偶聯(lián)劑改性白炭黑產(chǎn)品及方法，它將偶聯(lián)劑溶于醇類有機(jī)溶劑中，調(diào)節(jié)溶液的pH值，配制成偶聯(lián)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(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)用，具體公開了步驟(1)在縮合條件下，將白炭黑與硅烷偶聯(lián)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(lián)劑的質(zhì)量比優(yōu)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(lián)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(lián)劑與第二有機(jī)溶劑混合。所述第二有機(jī)溶劑可以為C1-C4的醇、甲苯、丙酮、環(huán)己烷和四氫呋喃中的一種或多種。所述白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑與第二有機(jī)溶劑混合的溫度可以為10-40℃，所述白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑與第二有機(jī)溶劑混合的時(shí)問可以為2—8小時(shí)。所述白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑與第二有機(jī)溶劑混合能夠使硅烷偶聯(lián)劑分子通過溶解于第二有機(jī)溶劑與白炭黑充分接觸，從而更好地進(jìn)行縮合反應(yīng)。

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(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)高效隔音材料效果不顯著，會(huì)產(chǎn)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(zhì)：熱塑性樹脂，經(jīng)過偶聯(lián)劑處理液進(jìn)行表面處理過的無機(jī)填料；所述經(jīng)偶聯(lián)劑處理液處理過的無機(jī)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(guī)則，這樣的結(jié)構(gòu)有效地增加了入射聲波的內(nèi)摩擦，存產(chǎn)生弛豫效應(yīng)吸聲。不同粒徑的填料對(duì)應(yīng)不同波段或頻率的聲波，因此對(duì)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(yīng)用。