专利名称：高分散的橡胶配合剂用纳米白炭黑的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高分散的橡胶配合剂用纳米白炭黑的制备方法，属于化工应用技
术领域。
背景技术：
直接制备的纳米白炭黑，是一种白色、无毒、无定形的微细粉末状硅化合物，具有 多孔性、可分散性、质轻、化学性质稳定、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等优异性能，可对橡胶 起到增稠和补强作用。 但是纳米白炭黑内部的聚硅氧、表面的活性硅醇基及其对水的吸附，使其呈亲水 性。而且，由于纳米白炭黑表面存在羟基，表面能较大，聚集体总倾向于凝聚。这些因素使 纳米白炭黑在橡胶中难以大量分散，而限制了白炭黑在橡胶中的应用。因而如何提高纳米 白炭黑的分散性是其在橡胶中广泛应用的首要问题。 目前纳米白炭黑的改性主要是以KH-硅烷偶联剂的无水乙醇溶液作为改性剂，经 过改性后，纳米白炭黑的DBP吸油值虽然有所提高，分散性能得到改善，但改善仍然不显 著，而且以无水乙醇作溶剂，生产成本很高，对环境有一定的污染。因此，如何显著改善纳米 白炭黑的分散性，降低生产成本，成为纳米白炭黑在橡胶中广泛应用的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高分散的橡胶配合剂用纳 米白炭黑的制备方法，经此方法改性后的纳米白炭黑，其DBP吸油值可显著提高，在橡胶中 能较好分散，能极大地增强橡胶的强度，同时又不污染环境。 按照本发明提供的技术方案，所述高分散的橡胶配合剂用纳米白炭黑的制备方 法，包括以下步骤 (1)、将白炭黑分散于去离子中，充分分散形成反应体系，白炭黑与去离子水的质 量比为1 : 8 12 ; (2)、向反应体系中滴加硅烷偶联剂水溶液，滴加速度为2 4ml/min，硅烷偶联剂 水溶液的摩尔浓度为0. 3 0. 5mol/l，硅烷偶联剂水溶液的加入量为24 28ml/10g白炭 黑； (3)、加入硅烷偶联剂水溶液的反应体系在75 85t:下反应1小时20分钟到1小 时40分钟得到纳米白炭黑。 制得的纳米白炭黑的DBP吸油值为3. 2 35cmVg。 所述DBP值是指在规定的试验条件下，lg白炭黑吸收邻苯二甲酸二丁酯(DBP， di-n-butyl phthalate)的体积(cm3)数。用来表征白炭黑的聚集程度。DBP值可以计算 白炭黑聚集体之间的空隙体积，故是白炭黑聚集和附聚程度的量度。白炭黑用作橡胶填充 剂时，其粒子的聚集程度影响白炭黑硫化胶的使用性能。 所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-550。
所述硅烷偶联剂KH-570的化学名称Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， 可购自南京立派化工有限公司等。相当于美国联碳公司A-174、美国道康宁公司Z-6030、 日本信越公司KBM-503、德国华克公司GF-31。是一种无色透明液体，沸点255。C，密度 P25°C 1. 045g/cm3，折光率n25Dl. 429，闪点88°C ，溶于甲苯、乙醚、卤代烃等有机溶剂，在酸 性或碱性条件下水解。 硅烷偶联剂KH-560的化学名称Y_(2. 3_环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，可购 自湖北蓝天化工产品有限公司。 硅烷偶联剂KH-550(SG-Si1100)的化学名称Y _氨丙基三乙氧基硅烷，英文 名-Aminopropyltriethoxysilane, CAS编号919-30-2。 本发明用低成本、无污染的溶剂来溶解改性剂，对纳米白炭黑进行改性，来极大地 提高纳米白炭黑的DBP吸油值，显著改善纳米白炭黑的分散性；与现有的方法相比，可特别 有效地提高纳米白炭黑的DBP吸油值，改善其在橡胶中的分散性，并降低生产成本。
具体实施例方式
本发明将在以下的实施例中进一步阐述，但这并不应成为对发明范围的限制。本
发明的白炭黑、硅烷偶联剂均为市售。
实施例1 30克市售纳米白炭黑分散于300ml去离子水中形成反应体系，将80ml摩尔浓度 为0. 3mol/l的硅烷偶联剂KH-570水溶液以3ml/min的速度逐滴加入到反应体系中，反应 体系在8(TC的水浴中反应1小时30分钟，其DBP吸油值可达到3. 40cm3/g。
实施例2将20克市售纳米白炭黑分散于160ml去离子水中，将50ml摩尔浓度为0. 4mol/l 的硅烷偶联剂KH-560的水溶液以2ml/min的速度逐滴加入到反应体系中，反应体系在75°C 的水浴中反应1小时40分钟，其DBP吸油值可达到3. 20cm3/g。
实施例3 将40克市售纳米白炭黑分散于480ml去离子水中，将98ml摩尔浓度为0. 5mol/l 的硅烷偶联剂KH-550水溶液以4ml/min的速度逐滴加入到反应体系中，反应体系在85°C的 水浴中反应1小时20分钟，其DBP吸油值可达到3. 50cmVg。
权利要求
一种高分散的橡胶配合剂用纳米白炭黑的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)、将白炭黑分散于去离子中，充分分散形成反应体系，白炭黑与去离子水的质量比为1∶8～12；(2)、向反应体系中滴加硅烷偶联剂水溶液，滴加速度为2～4ml/min，硅烷偶联剂水溶液的摩尔浓度为0.3～0.5mol/1，硅烷偶联剂水溶液的加入量为24～28ml/10g白炭黑；(3)、加入硅烷偶联剂水溶液的反应体系在75～85℃下反应1小时20分钟～1小时40分钟得到纳米白炭黑。
2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征是制得的纳米白炭黑的DBP吸油值为3. 2 35cmVg。
3. 如权利要求l所述的制备方法，其特征是所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅 烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570。
全文摘要
本发明涉及一种高分散的橡胶配合剂用纳米白炭黑的制备方法，其特征是先将白炭黑分散于去离子中，充分分散形成反应体系；再向反应体系中滴加硅烷偶联剂水溶液；加入硅烷偶联剂水溶液的反应体系在75～85℃下反应1小时20分钟～1小时40分钟得到纳米白炭黑。制得的纳米白炭黑的DBP吸油值为3.2～35cm3/g。本发明用低成本、无污染的溶剂来溶解改性剂，对纳米白炭黑进行改性，来极大地提高纳米白炭黑的DBP吸油值，显著改善纳米白炭黑的分散性；与现有的方法相比，可特别有效地提高纳米白炭黑的DBP吸油值，改善其在橡胶中的分散性，并降低生产成本。
文档编号C08K3/36GK101775157SQ20101001717
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者李煜林, 陈正行 申请人:江南大学