一种高分散白炭黑生产设备及生产方法
【专利说明】
[00011 本案是以申请日为2014-06-20，申请号为201410279370.3，名称为"一种白炭黑生 产设备及生产方法"的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及白炭黑生产技术领域，具体说是一种高分散白炭黑生产设备及生产方 法。
【背景技术】
[0003] 沉淀法白炭黑通常是可溶性硅酸盐(一般使用水玻璃)和无机酸（多数情况是用硫 酸)在一定温度和PH值下，进行并流化学合成反应生成的水合二氧化硅沉淀，反应式如下：
[0004] Na20 · mSi〇2+H2S〇4^mSi〇2 · nH20+Na2S04
[0005] mSi02 · nH20^mSi02 · n,H20+(n-n, )H2〇T
[0006] 根据反应动力学原理，沉淀法白炭黑反应存在两个反应过程:一、是沉淀白炭黑晶 核的生成和增长过程;二、沉淀白炭黑的聚集过程。目前，沉淀法白炭黑反应装置通用单轴 搅拌，搅拌的强度和效果不理想，根据沉淀法白炭黑反应原理，水玻璃与硫酸反应时，先生 成晶核，晶核的生成速度、晶核的溶解度、溶液过饱和度是生产沉淀法白炭黑关键控制技 术，由于目前单轴反应装置搅拌的强度和效果不理想，造成沉淀法白炭黑反应合成时出现 以下几点问题:一，硫酸和水玻璃未能及时混合均匀，局部PH值偏低，造成反应生产的硅酸 未能及时充分水解，产生凝胶。二，反应浆料混合不均匀，造成反应生成的二氧化硅粒子原 级粒子大小不均匀，二次粒子聚集程度不同，白炭黑的空间网络结构复杂，在橡胶中分散性 能差和物理补强不够。三，未能很好地解决反应过程和酸化时产生的凝胶，造成白炭黑在使 用时分散性能差、橡胶配方中物理性能差。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高分散白 炭黑生产设备及生产方法以制备得到凝胶少、性能好的白炭黑。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供的高分散白炭黑生产设备的技术方案为：
[0009] -种高分散白炭黑生产设备，包括反应容器，所述反应容器的顶部安装有一个以 上的第一搅拌器，所述反应容器的侧面安装有一个以上的第二搅拌器，形成多主轴和多侧 轴搅拌系统；
[0010]所述第一搅拌器包括第一驱动电机、第一搅拌轴和第一搅拌桨，所述第一驱动电 机的驱动端连接所述第一搅拌轴，所述第一搅拌轴垂直伸入所述反应容器内，所述第一搅 拌轴由二个以上的子搅拌轴沿纵向连接组成，每个子搅拌轴上沿轴向设置有一个以上的所 述第一搅拌桨，相邻二个子搅拌轴之间设置有联轴件，所述联轴件包括上锥齿轮、中锥齿轮 和下锥齿轮，所述上锥齿轮水平设置且与相邻二个子搅拌轴中的上方的子搅拌轴连接，所 述下锥齿轮水平设置且与相邻二个子搅拌轴中的下方的子搅拌轴连接，所述中锥齿轮垂直 设置且分别与上锥齿轮和下锥齿轮相啮合；
[0011]所述第二搅拌器包括第二驱动电机、第二搅拌轴和第二搅拌桨，所述第二驱动电 机的驱动端连接所述第二搅拌轴，所述第二搅拌轴水平伸入所述反应容器内，所述第二搅 拌轴上沿轴向设置有一个以上的所述第二搅拌桨；
[0012] 所述第二搅拌器沿所述反应容器的高度方向至少设置有二个，位于同一高度上的 第二搅拌器至少有二个且沿所述反应容器的周向均匀分布;相邻两个高度上的第二搅拌器 错开设置。
[0013] 本发明所提供的高分散白炭黑生产设备，具有以下有益效果:搅拌强度高，搅拌效 果好，采用本发明的高分散白炭黑生产设备可以有效减少白炭黑的凝胶数量，提高白炭黑 的分散性能，从而生产得到空间网络结构合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀法白炭 黑，具有凝胶数量少、分散性能好、能有效提高橡胶的物理性能及综合使用性能等优点。
[0014] 为了解决上述技术问题，本发明提供的高分散白炭黑生产方法的技术方案为：
[0015] -种高分散白炭黑生产方法，采用如上所述的高分散白炭黑生产设备，包括以下 步骤：
[0016] 步骤1、向反应容器内加入40~50体积份的去离子水并加热至90~95°C;
[0017] 步骤2、开启第一搅拌器和第二搅拌器，向反应容器内加入10~15重量份的十二烷 基硫酸钠和1.8~2.5体积份的水玻璃，控制溶液的PH值为7 ± 0.2;
[0018] 步骤3、保持搅拌状态，向反应容器内同时加入浓硫酸和水玻璃进行反应，浓硫酸 的加入速率为0.685~0.85体积份每小时，水玻璃的加入速率为12~15体积份每小时，反应 时控制溶液的PH值为7 ± 0.2，反应时间为90~120min;
[0019] 步骤4、反应完成后，保持搅拌状态，向反应容器内加入15~25重量份的硫酸钠搅 拌10~20min，然后继续加入浓硫酸进行酸化，浓硫酸的加入速率为0.40~0.45体积份每小 时，酸化至溶液的PH值为4~5;
[0020] 步骤5、酸化完成后，停止搅拌，将反应容器内的溶液静置陈化30~60min，然后依 次通过压滤、洗涤、制浆、喷雾干燥，得到白炭黑；
[0021] 其中，所述体积份:重量份=m3: kg。
[0022] 本发明所提供的高分散白炭黑生产方法，具有以下有益效果:采用本发明的高分 散白炭黑生产方法，可以生产得到空间网络结构合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀 法白炭黑，具有凝胶数量少、分散性能好、能有效提高橡胶的物理性能及综合使用性能等优 点。
【附图说明】
[0023] 图1所示为本发明实施例的高分散白炭黑生产设备的结构示意图。
[0024] 标号说明：
[0025] 1-反应容器;2-第一搅拌器;3-第二搅拌器;4-电机安装平台；20-第一驱动电机； 21-第一搅拌轴;22-第一搅拌桨;30-第二驱动电机;31-第二搅拌轴;32-第二搅拌桨。
【具体实施方式】
[0026] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式 并配合附图详予说明。
[0027] 本发明最关键的构思在于：改变现有白炭黑生产采用的单轴搅拌方式，改用垂直 搅拌和侧向搅拌相结合的多重搅拌方式，从而提高搅拌强度和反应物料的混合均匀性，提 高横向与纵向混合的强度，达到各部分溶液混合均匀性，使反应生成的硅酸能及时充分水 解生成二氧化硅，减少凝胶的产生，水解生成的二氧化硅粒子小而均匀，二次粒子聚集体也 容易打开分散，因此能够生产得到空间网络结构合理的白炭黑，所得白炭黑相比普通沉淀 法白炭黑，具有凝胶数量少、分散性能好、能有效提高橡胶的物理性能及综合使用性能等优 点。
[0028] 请参阅图1所示，本实施例的高分散白炭黑生产设备，包括反应容器1，所述反应容 器1的顶部安装有一个以上的第一搅拌器2,所述反应容器1的侧面安装有一个以上的第二 搅拌器3;
[0029] 所述第一搅拌器2包括第一驱动电机20、第一搅拌轴21和第一搅拌桨22,所述第一 驱动电机20的驱动端连接所述第一搅拌轴21，所述第一搅拌轴21垂直伸入所述反应容器1 内，所述第一搅拌轴21由二个以上的子搅拌轴沿纵向连接组成，每个子搅拌轴上沿轴向设 置有一个以上的所述第一搅拌桨22,相邻二个子搅拌轴之间设置有联轴件，所述联轴件包 括上锥齿轮、中锥齿轮和下锥齿轮，所述上锥齿轮水平设置且与相邻二个子搅拌轴中的上 方的子搅拌轴连接，所述下锥齿轮水平设置且与相邻二个子搅拌轴中的下方的子