[发明专利]超耐磨白炭黑的制备方法

说明书

本发明公开了一种超耐磨白炭黑的制备方法，包括以下步骤：⑴、将硅和碱液按摩尔比1～3：4～6混匀，所述碱液的质量浓度为40～70％；于80～90℃下回流反应7～10小时；⑵、向步骤⑴反应液中加入水玻璃溶液，搅拌均匀；⑶、静置，过滤得沉淀，干燥。本发明以硅为原料，与碱液直接反应制得硅酸，在加入水玻璃溶液进行水解成二氧化硅，原料杂质含量少，成品白炭黑的产品品质和纯度得到明显提高，从而使得该产品的耐磨性得到提高。

技术领域

本发明涉及二氧化硅制备技术领域，尤其是一种超耐磨白炭黑的制备方法。

背景技术

白炭黑又名水合二氧化硅，是粉末状水合无定型二氧化硅或硅酸的俗称。目前，白炭黑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硅原生粒子。原生粒子外形为球形，表面能极大，粒径一般在10nm左右。一般状态下，原生粒子以聚集体的形态稳定存在，聚集体的粒径远大于原生粒子粒径，通常在200-600μm之间。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，以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。

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，则可以带来轮胎滚动阻力、抗湿滑性以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：白炭黑与橡胶材料的相容性不好，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。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，这导致难以制造出白炭黑在橡胶中均匀分散的复合体。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种超耐磨白炭黑的制备方法，成本低廉、操作工艺简单且生产过程无污染物排放。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种超耐磨白炭黑的制备方法，包括以下步骤：

⑴、将硅和碱液按摩尔比1～3：4～6混匀，所述碱液的质量浓度为40～70％；于80～90℃下回流反应7～10小时；

⑵、向步骤⑴反应液中加入水玻璃溶液，搅拌均匀；

⑶、静置，过滤得沉淀，干燥。

进一步地，步骤⑵中水玻璃溶液为30～60wt％，加入量与硅用量摩尔比为5：1。

进一步地，步骤⑶沉淀物经25～40℃的水进行洗涤，至洗涤废水中的电导率低于2.0ms/cm。

进一步地，步骤⑵搅拌过程中，滴加质量浓度20％的硫酸溶液至pH值为4～5。

进一步地，步骤⑶干燥为喷雾干燥，300～500℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：以硅为原料，与碱液直接反应制得硅酸，在加入水玻璃溶液进行水解成二氧化硅，原料杂质含量少，成品白炭黑的产品品质和纯度得到明显提高，从而使得该产品的耐磨性得到提高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

⑴、将硅和碱液按摩尔比1：6混匀，所述碱液的质量浓度为40％；于90℃下回流反应7小时；

⑵、向步骤⑴反应液中加入60wt％的水玻璃溶液，加入量与硅用量摩尔比为5：1，搅拌均匀；

⑶、静置，过滤得沉淀，500℃喷雾干燥。