改性白炭黑的制备方法

文档序号:9927654阅读:635来源:国知局
改性白炭黑的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种改性白炭黑的制备方法。
【背景技术】
[0002] 白炭黑是粉末状水合无定型二氧化娃或娃酸的俗称。按生产方法通常分为沉淀 法白炭黑和气相法白炭黑。无论是沉淀法还是气相法白炭黑,构成颗粒的最基本单元都 是二氧化娃原生粒子(primary particle)。原生粒子外形为球形,表面能极大,粒径一般 在10皿左右,(按生产工艺不同而定)。一般状态下,原生粒子W聚集体(agglomerated aggregates或agglomerate)的形态稳定存在,聚集体的粒径远大于原生粒子粒径,通常在 200-600 U m。要获得较小颗粒径的白炭黑聚集体,一方面需要使用强大的机械力去打破原 生粒子之间的相互作用,另一方面,需要还需要对粒径降低后的聚集体颗粒及时进行表面 改性,W降低白炭黑粒子之间的相互作用,否则小颗粒聚集体会很快再次团聚成大颗粒聚 集体。
[0003] 白炭黑,特别是沉淀法白炭黑,主要用于橡胶补强,尤其是轮胎胎面胶的补强。多 年的实践和研究表明,如果能提高白炭黑在橡胶中的初始分散和最终分散,则可W带来轮 胎滚动阻力、抗湿滑性W及耐磨性的同时提高,制备出高性能绿色轮胎。然而,白炭黑在轮 胎应用中遇到的最主要的问题是:目前的市售产品很难在橡胶中均匀分散至颗粒径较小的 聚集体。一方面,因为在传统的橡胶混炼设备中,分散白炭黑聚集体的机械剪切力,由于混 合体系的粘度因生热而下降,使得剪切力不能有效地传递到聚集体上;另一方面,白炭黑的 极性表面和非极性橡胶分子之间的极低的相互作用力,使得被机械力分散的白炭黑聚集体 倾向于再次往一起团聚,形成大聚集体。送两点都导致难W制造出白炭黑在橡胶中均匀分 散的复合体。
[0004] 针对白炭黑应用存在的问题,可行的办法是,对白炭黑进行适当的表面改性,使其 与橡胶之间的相互作用增加,自团聚力降低。目前学术界和工业界都选择对白炭黑表面 进行娃焼偶联剂改性。CN 101555363公开了一种偶联剂改性白炭黑产品及工艺;将白炭 黑12(TC真空干燥去除水分后,将偶联剂用己醇稀释后喷淋于白炭黑上,然后在低速捏合机 中揽拌混合完成偶联剂表面改性。CN 101798473公开了一种类似改性工艺,用己醇、丙醇 或水稀释的偶联剂喷雾于白炭黑,适当温度下使偶联剂与白炭黑表面居基发生缩合反应; CN102220036提出一种制备娃焼偶联剂改性白炭黑产品及方法,它将偶联剂溶于醇类有机 溶剂中,调节溶液的抑值,配制成偶联剂的溶胶溶液,然后将超声或剪切分散后的白炭黑 与该溶胶混合反应,控制反应条件得到改性白炭黑。
[0005] CN103159994A公开了一种母炼胶及其制备方法和硫化橡胶及其应用,具体公开了 步骤(1)在缩合条件下,将白炭黑与娃焼偶联剂接触可W采用各种公知的方法。所述白炭 黑与所述娃焼偶联剂的质量比优选为1 :0.05-0. 12。步骤(1)中所述白炭黑的比表面积可 W为115-175平方米/克。所述娃焼偶联剂可W选自双(vH己氧基娃丙基)一四硫化物 和/或双-(3-H己氧基娃丙基)二硫化物。步骤(1)还可W包括在所述接触前,先将白炭 黑、娃焼偶联剂与第二有机溶剂混合。所述第二有机溶剂可W为C1-C4的醇、甲苯、丙丽、环 己焼和四氨巧喃中的一种或多种。所述白炭黑、娃焼偶联剂与第二有机溶剂混合的温度可 W为10-40。所述白炭黑、娃焼偶联剂与第二有机溶剂混合的时问可W为2-8小时。所 述白炭黑、娃焼偶联剂与第二有机溶剂混合能够使娃焼偶联剂分子通过溶解于第二有机溶 剂与白炭黑充分接触,从而更好地进行缩合反应。
[0006] CN103897262A公开了一种低成本高效隔音材料及其制作方法,涉及隔音材料领 域,解决了现有技术高效隔音材料效果不显著,会产生有毒害的气体,危害人体健康,成本 太高等问题,提供一种低成本高效隔音材料,包括下述物质;热塑性树脂,经过偶联剂处理 液进行表面处理过的无机填料;所述经偶联剂处理液处理过的无机填料为15-80wt%,其 余为热塑性树脂。由于各颗粒之间的粘接不规则,送样的结构有效地增加了入射声波的内 摩擦,存产生弛豫效应吸声。不同粒径的填料对应不同波段或频率的声波,因此对不确频率 的声能的H消耗比较全面,隔音效果好,适宜推广应用。
[0007] CN103897287A公开了一种多模无机填料与高分子复合阻尼材料W及此材料的制 作方法,涉及隔音材料领域,解决了现有技术高效隔音材料效果不显著,会产生有毒害的气 体,危害人体健康等问题。提供一种多模无机填料及高分子复合阻尼材,包括下述物质:热 塑性树脂,经过偶联剂处理液进行表面处理过的无机填料;所述经偶联剂处理液处理过的 无机填料为15-80wt%,其余为热塑性树脂。由于各颗粒之间的粘接不规则,送样的结构有 效地增加了入射声波的内摩擦,存产生弛豫效应吸声。不同粒径的填料对应不同波段或频 率的声波,因此对不丽频率的声能的消耗比较全面,隔音效果好,适宜推广。
[0008] CN102895126A公开了一种齿科修复树脂用有机/无机杂化填料的制备方法,包 括;(1)制各駿基化改性单体C-BisGNIA; (2)在环己焼中加入无机材料,再添加有机胺和 偶联剂,反应得到表面含氨基的改性无机材料;(3)将駿基化改性单体C-BisGM溶解于 二氯甲焼中,然后依次加入催化剂和缩水剂,再加入表面含氨基的改性无机材料,即可。 CN102895126A公开的制备方法操作简单,杂化反应效率高,树脂混合效果好;所制得有机/ 无机杂化填料表面含有较高含量的有机组分和可聚合双键基团,应用于树脂中,增强其与 有机基体相容性,改善有机基体和无机填料两相界面相互作用力,提高复合树脂的物理机 械性能、耐磨性能、湿环境稳定性等。
[0009] CN103242623A公开了一种环氧树脂材料的制作方法和一种吸波材料的制作方法, 环氧树脂材料的制作方法包括对纳米二氧化娃进行表面处理,并且将环氧树脂与固化剂进 行混合W形成树脂液;将经过表面处理后的纳米二氧化娃加入树脂液并揽拌、得到混合液; 向混合液中加入聚有机娃氧焼,揽拌均匀并在催化剂催化及揽拌的情况下进行反应,得到 反应物;将反应物填入经过预处理的模具中固化。通过上述方式,能够通过利用纳米二氧化 娃和聚有机娃氧焼将环氧树脆改性,并用摸具制得环氧树腊材料,实现了同时保证机械性 能好、高温性能好、相容性好和内应力小的环氧树腊材料的制备,为吸波材料的制备提供了 基体。
[0010] CN103626897A公开了一种具有竣壳结构的有机/无机复合微球及其制备方法和 应用,该有机/无机复合微球的制各方法为:首先将无机颗粒用有机偶联剂进行表面活化 处理,制备带有"分子桥"的亲油活性无机颗粒;将活性无机颗粒加入到溶解有机聚合物的 均相良溶液中,进行充分揽拌混合,形成单分散的乳浊液;再将非溶剂缓慢加入到上述乳浊 液中,W使溶液中的有机聚合物通过"分子桥"均匀附着在无机颗粒表面上,用非溶剂洗涂 数次,干燥制得自由流动的具有核壳结构的有机/无机复合微球。该制备方法具有快速简 便、灵活可控等特点,可应用于制备任何无机核一有机壳结构的复合微球。
[0011] CN101942233A公开了一种无机纳米粒子的表面处理方法及应用,具体是首先将娃 焼偶联剂、分散剂和无机纳米粒子按照重量比为1 :1 :4. 9~5. 1溶于石油離或正己焼溶剂 中反应,反应温度为60~9(TC,然后对反应所得物进行蒸傭处理,应用时是将经上述方法 处理过的无机纳米粒子与阳T原料按照重量比为1 ;58~82投入高压粉碎机中处理即可。 CN101942233A公开的方法解决了无机纳米粒子分散不彻底或分散后二次团聚的问题,获得 的PET纳米复合浆料的分散性能好、性质稳定。
[0012] CN102731795A公开了一种W白炭黑为原料制各离子交换树脂的方法,它包括W 下步骤;1)称取白炭黑,9(TC下使用盐酸溶液酸化回流lOh,冷却后洗涂干燥得到酸化白炭 黑;2)将步骤1)所得的酸化白炭黑进行娃焼偶联化;3)将步骤2)所得的偶联化白炭黑、聚 合物溶液、甲醇、及水置于H口瓶中,通氮除氧后于65C下保温反应4她,冷却后抽滤洗涂 干燥得到胺类聚合物接枝白炭黑;4)将步骤3)所得的聚合物接枝白炭黑及磯化剂置于H 口瓶中,在酸性条件下加热至7(TC -IOCTC,然后将甲醒逐滴加,保温反应2地,冷却后抽滤 洗涂干燥即得离子交换树脂。该方法W廉价易得白炭黑为原料,离子交换树脂的吸附容量 大。且该方法操作简单方便,在吸附重金属离子时,无需往离子交换柱中加任何试剂、无污 染且不产生废弃物。
[0013] CN103694744A公开了一种表面含硫娃焼修饰的二氧化娃微球及其合成方法;结 构中黑色圆球表示二氧化娃微球,其表面由上述结构的含硫娃焼修饰。R为长链烷基,包括: 庚基、戊基、壬基、十一烷基等,n与地的比值n/m范围为0.01到1,本发明主要对二氧化娃 微球的表面用含硫娃焼进行修饰,阻使其可W直接用作橡胶填料,而不再需要另加娃焼偶 联剂,同时经过送种处理后的二氧化娃微球用作橡胶填料时,不再排出可挥发小分子,可W 提高橡胶性能,并且更加环保。
[0014] 除了 CN101942233A之外,W上现有技术中均涉及到对白炭黑进行表面改性的问 题,所述白炭黑表面改性是依赖于娃焼偶联剂与白炭黑表面的缩合反应将偶联剂键接到白 炭黑表面,其共同的特点是,送些技术都使用含氧官能团的极性有机溶剂来完成此缩合反 应,或白炭黑表面化学改性时存在给电子官能团,且现有技术并不能将改性白炭黑聚集体 粒径稳定在纳米级,并在常温常压正常状态下持久保持纳米级的状态,改性后的白炭黑表 面含有溶剂分子,表面不纯净,且白炭黑与偶联剂的接枝率低;虽然CN101942233A公开的 方法解决了无机纳米粒子分散不彻底或分散后二次团聚的问题,能够获得分散性能好、性 质稳定的PET纳
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