一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裂解炭黑改性领域，具体涉及一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 填料种类的选择是决定橡胶复合材料最终性能的关键因素之一。应用于橡胶材料 补强的填料（例如炭黑和白炭黑）均为纳米材料，因此其具有纳米材料的大多数特性，例如 自由基效应，强吸附效应，不饱和价效应，电子隧道效应等。然而，不同填料填充的橡胶复合 材料所表现出的各项性能却截然不同，在橡胶工业，平衡并提升橡胶复合材料的综合性能 是推进填料发展的主要驱动力。
[0003] 废旧轮胎的处理有翻新、再生、燃烧等很多种，其中热解炭黑是废旧轮胎在无氧或 者少量氧气存在的条件下高温裂解所得到的固体产物，裂解炭黑填料用于橡胶制品在生产 成本、能源消耗、环境保护等方面，与传统补强剂炭黑、白炭黑相比，具有很大的优势。但是 这种由高温热解法得到的热解炭黑与普通工业炭黑相比，表面炭质沉淀多，活性低，表面灰 分高，表面空隙少，所以其粉体性能、表面性能与一般补强炭黑有一定的差距，这就决定了 裂解炭黑的补强性能不是很强，并不能直接利用到橡胶中去，需要通过表面处理技术，采用 物理、化学的方法将裂解炭黑进行改性处理，可提高裂解炭黑的利用价值，拓展裂解炭黑的 应用领域，提高裂解炭黑的应用层次，达到环保目的。裂解炭黑CBp的主要组成与工业炭黑 HAF(N330)、FEF(N550)的成分对比如下表1所示，因此，裂解炭黑的改性及应用方面的工作 势在必行。
[0004] 表1裂解炭黑与工业炭黑N330、N550的组成对比
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【主权项】
1. 一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 对裂解炭黑进行物理改性：采用机械方法将裂解炭黑粉碎，得到裂解炭黑粉末； 2) 对裂解炭黑进行化学改性：将上述裂解炭黑粉末放入氧化剂中进行氧化反应，在裂 解炭黑粒子的表面产生含氧基团； 3) 制备裂解炭黑-白炭黑核壳双相填料：将上述改性后的裂解炭黑分散到溶剂中，加 入有机硅进行反应，在改性后的裂解炭黑的表面生成二氧化硅，经洗涤、干燥后得到本发明 的双相裂解炭黑/白炭黑复合填料。
2. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（1)中机械方法为气流磨、超音速气流粉碎或微波辅助。
3. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（1)中裂解炭黑粉末的粒径为〇. 2-3um。
4. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（2)中氧化剂为过氧化氢、硝酸、臭氧或硫酸，所述氧化反应时间为0. 5-48h。
5. 根据权利要求4所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（2)中将裂解炭黑粉末与氧化剂进行反应，所述裂解炭黑与氧化剂的摩尔比为 1:2-5,反应时间为24-36h，得到表面羧酸化的裂解炭黑。
6. 根据权利要求5所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（2)中将表面羧酸化的裂解炭黑与亚硫酰氯进行反应，所述表面羧酸化的裂解 炭黑与亚硫酰氯的用量比为I g :20-40ml，反应时间为3-36h，得到酞氯化的裂解炭黑；然后 在氢气保护下，加入乙二醇或丙三醇，反应24h，生成表面羟基化的裂解炭黑；所述乙二醇 或丙三醇与亚硫酰氯的用量相同。
7. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（3)中溶剂为酒精或水，所述裂解炭黑与溶剂的用量比为lg/10-100ml。
8. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（3)中有机硅为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；所述裂解炭黑与有机硅的用量比 例为 lg/l-20ml。
9. 根据权利要求1所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，其特征在 于，所述步骤（3)中加入有机硅反应2-48h，生成二氧化硅的厚度为0. 05-0. 5um。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法 得到的双相裂解炭黑/白炭黑复合填料。
【专利摘要】本发明提供了一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，属于裂解炭黑改性领域，包括1）对裂解炭黑进行物理改性：采用机械方法将裂解炭黑粉碎，得到裂解炭黑粉末；2）对裂解炭黑进行化学改性：将上述裂解炭黑粉末放入氧化剂中进行氧化反应，在裂解炭黑粒子的表面产生羟基、羧基和羰基的含氧基团；3）制备裂解炭黑-白炭黑核壳双相填料：将上述改性后的裂解炭黑分散到溶剂中，加入有机硅，在改性后的裂解炭黑的表面生成二氧化硅，得到双相裂解炭黑/白炭黑复合填料。本发明的新型双相填料具有核壳结构，不仅可以有效的防止传统二氧化硅纳米颗粒的团聚现象发生，还可以具有炭黑填料的优秀性能。
【IPC分类】C09C3-06, C09C1-28, C09C3-04, C09C1-56
【公开号】CN104804479
【申请号】CN201510127909
【发明人】邱桂学, 夏琳, 马振国
【申请人】青岛科技大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月23日