专利名称：一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备白炭黑的技术，具体的说涉及一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法。
背景技术：
白炭黑又名为水合二氧化硅，分子式为SiO2 TiH2O，相对密度为2. 319 2. 653，熔点1750°C，是一种白色、无毒、无定形微粉，具有多孔、质轻、高分散、耐高温、不燃烧、化学稳定及电绝缘性好等优异性能。白炭黑是一种多功能添加剂，广泛用于硅橡胶、涂料、油墨、医药、造纸、食品、化妆品、化学机械抛光等行业，可起到补强、增稠、触变、消光等作用。目前白炭黑主要生产方法有两种气相法和沉淀法，前者主要采用有机硅化合物、氯硅烷和氯化硅等原料来制取，产品质优而价高；后者是利用硅酸盐和无机酸反应来制取，产品价格低廉， 增长，采用沉淀法制取的白炭黑在未来几年内将以10%的速度增长。有机硅树脂主要是从氯硅烷出发，经水解、水洗、浓缩和缩聚等几个工序制得。而制备有机硅树脂这个过程会产生大量的废盐酸。随着我国有机硅树脂产量逐年增加，废酸的量也越来越大，而这些废酸中含有有机溶剂、有机硅小分子和其它助剂，难以处理，是一个极大的安全隐患，如果直接排放也是很大的污染源。因此，需要找到一种能够充分利用废酸，不仅工艺简单，设备投资少，能转化生产附加值高的产品的方法，而且又能综合利用废酸，以满足有机硅行业可持续发展，同时解决环境污染问题。CN1031821A的中国专利公开了一种利用硫酸烷基化酸渣制造白炭黑技术，该发明利用酸渣中分离出的硫酸代替以往沉淀法制造白炭黑所需市场紧缺的纯净硫酸或盐酸，大大降低生产成本，同时消除废酸对环境的污染。首先将酸渣与水混合，静置分层后得到稀硫酸和油，油可作燃料油。然后按沉淀法制造白炭黑方法，用分离到的稀硫酸与硅酸钠进行中和反应，再老化、过滤、洗涤、干燥、粉碎即得透明白炭黑产品。但是该方法只能用于硫酸烷基化的酸渣处理，而其得到的产品中会含有Na2S和Na2SR,难以完全清理干净，当使用过程遇酸释放硫化氢和硫醇出现恶臭，使用受到限制。
发明内容
为解决有机硅树脂制备过程中产生大量的废盐酸污染环境的问题，本发明提供一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，该方法对环境友好、工艺简单，并且生产成本低，而且可以很好的解决废酸带来的环境污染。本发明是通过以下技术方案实现的一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，所述的制备方法为以下步骤
(1)、在反应釜内加入硅树脂工业废酸，搅拌加热升温至50 60°C；
(2)、在I I.5小时内往反应釜中添加质量百分比浓度为15 30%的水玻璃，滴加完毕后用硅树脂工业废酸将反应液的PH值调节至6. 5 8后搅拌均匀；常规情况下搅拌时间最大为0. 5小时左右。(3)、将反应液升温至75 90°C，陈化2 4小时，采用离心或板框式过滤，打浆洗涤若干次后进行干燥，粉碎得到白炭黑；
其中，硅树脂工业废酸与水玻璃的质量比为I :1. 075 3. 15。步骤(I)中所述的硅树脂工业废酸选自氯硅烷单体或有机硅高沸物生产有机硅树脂所产生的废酸，作为优选，硅树脂工业废酸选自生产有机基团与硅原子摩尔比(R/Si)为
0.95 I. 3的氯硅烷单体或有机硅高沸物生产有机硅树脂所产生的废酸，硅树脂工业废酸的质量百分比浓度为8 20%，作为优选为10 20%。硅树脂工业废盐酸中可以含有机溶剂，硅树脂工业废盐酸中含有的机溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇或异丙醇中一种或几种任意比例的混合物。步骤(2)中所述的水玻璃的模数为2. 0 3. 2，作为优选，模数为2. 5 3. O。本发明采用由氯硅烷单体或有机硅高沸物来生产有机硅树脂所产生的废酸，由于废酸中存在少量的有机硅预聚体和活性溶剂，无需另加相关助剂即可以克服因凝胶而产生强烈的聚集性而产生分散性差的问题，从而得到性能更佳白炭黑。整个工艺简单，而且可以很好减少废酸带来的环境污染。产品可用于橡胶制品、胶结剂和涂料等领域。与现有技术相比，本发明的有益效果是
(I)本发明的制备方法对环境友好、工艺简单，并且生产成本低，设备投资少，能转化生产附加值高的产品。(2)可以综合利用废酸，以满足有机硅行业可持续发展，同时解决环境污染问题。具体实施方法
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，所需原料均可市购。实施例I :
在5L的反应釜中加入使用R/Si为0. 95的有机硅树脂所产生的工业废酸2000g，将其配制成质量百分比浓度为20%，搅拌加热至50°C，I. 5个小时内将模数为3及质量百分比浓度为30%的水玻璃2150g滴加至反应釜内，滴加完毕后，用20%工业废酸将pH调节至
7.5后再搅拌均匀。将反应液升温至75°C，陈化2小时。经离心过滤、打浆洗涤2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。该白炭黑的二氧化硅含量96. 4%，比表面积125m2/g，粒径195nm。实施例2:
在5L的反应釜中加入使用R/Si为I. 3的有机硅树脂所产生的工业废酸IOOOgdf其配制成质量百分比浓度为10%，搅拌加热至60°C，I个小时内将模数为2及浓度为15%的水玻璃3150g滴加至反应釜内，滴加完毕后，用10%的工业废酸将pH调节至8后再搅拌均匀。升温至90°C，陈化4小时。经离心过滤、打浆洗涤2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。该白炭黑的二氧化硅含量97. 6%，比表面积185m2/g，粒径135nm。
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实施例3:
在5L的反应釜中加入使用R/Si为I. I的有机硅树脂所产生的工业废酸1300g，将其配制成质量百分比浓度为15%，搅拌加热至55°C，I个小时内将模数为2. 6及浓度为20%的水玻璃2950g滴加至反应釜内，滴加完毕后，用15%的工业废酸将pH调节至6. 5后再搅拌均匀。升温至90°C，陈化4小时。经离心过滤、打浆洗涤2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。
该白炭黑的二氧化硅含量97. 3%，比表面积225m2/g，粒径85nm。实施例4:
在100L的反应釜中加入使用R/Si为I. 2的有机硅树脂所产生的工业废酸26Kg，将其配制成质量百分比浓度为8%，搅拌加热至55°C，I. 5个小时内将模数为2. 5及浓度为10%的水玻璃60. 4Kg滴加至反应釜内，滴加完毕后，用8%的工业废酸将pH控制在7后继续搅拌均匀。升温至85°C，陈化3小时。经板框式过滤、打浆洗涤3次、干燥、粉碎后得到白炭黑。
该白炭黑的二氧化硅含量97. 7%，比表面积245m2/g，粒径80nm。
权利要求
1.一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，其特征在于，所述的方法为以下步骤 (1)、在反应釜内加入硅树脂工业废酸，搅拌条件下加热升温至50 60°C； (2)、在I I.5小时内往反应釜中滴加质量百分比浓度为10 30%的水玻璃，滴加完毕后用硅树脂工业废酸将反应液的PH值调节到6. 5 8后搅拌均匀； (3)、将反应液升温至75 90°C，陈化2 4小时，采用离心或板框式过滤，打浆洗涤若干次后进行干燥、粉碎得到白炭黑； 其中，硅树脂工业废酸与水玻璃的质量比为I :1. 075 3. 15。
2.根据权利I所述的一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，其特征在于步骤(I)中所述的硅树脂工业废酸选自氯硅烷单体或有机硅高沸物生产有机硅树脂所产生的废酸。
3.根据权利2所述的一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，其特征在于硅树脂工业废酸选自生产有机基团与硅原子摩尔比为0. 95 I. 3的氯硅烷单体或有机硅高沸物生产有机硅树脂所产生的废酸。
4.根据权利I至3中任一项所述的一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，其特征在于硅树脂工业废酸的质量百分比浓度为8 20%。
5.根据权利I至3中任一项所述的一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，其特征在于步骤(2)中所述的水玻璃的模数为2. 0 3. 2。
全文摘要
本发明涉及一种制备白炭黑的技术，为解决有机硅树脂制备过程中产生大量的废盐酸污染环境的问题，本发明提供一种利用硅树脂工业废酸制备白炭黑的方法，在反应釜内加入硅树脂工业废酸，搅拌加热升温至50～60℃；在1～1.5小时内往反应釜中滴加质量百分比浓度为10～30%的水玻璃，滴加完毕后用工业废酸将反应液的pH值调节到6.5～8后搅拌均匀；将反应液升温至75～90℃，陈化2～4小时，采用离心或板框式过滤，打浆洗涤若干次后进行干燥、粉碎得到白炭黑；该方法对环境友好、工艺简单，并且生产成本低，而且可以很好的解决废酸带来的环境污染。
文档编号C01B33/12GK102674371SQ201210116359
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者倪勇, 吴连斌, 蒋剑雄, 陈利民 申请人:杭州硅畅科技有限公司