[发明专利]一种疏水性高耐磨白炭黑的制备方法

说明书

本发明涉及一种疏水性高耐磨白炭黑的制备方法，该方法是以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和硅烷偶联剂KH570协同改性普通干粉白炭黑，制备出疏水性高耐磨白炭黑。该方法改性温度为60‑75℃，改性时间为60‑120min,CTAB添加量为白炭黑质量的1‑5％，KH570添加量为白炭黑质量的4‑12％。本发明可以降低白炭黑表面羟基含量，改善产品分散性，制备出疏水性高耐磨白炭黑。改性后白炭黑作为补强剂应用于丁苯橡胶时，不仅改善了橡胶的加工性能，降低门尼黏度与硫化时间，而且大大提高了硫化胶耐磨性能及定伸应力等力学性能。此改性方法工艺简单，产品稳定性好，无需新增额外的设备，投资成本低，易于产业化，具有良好的技术经济性。

技术领域

本发明属于精细化学品技术领域，涉及白炭黑表面改性，是以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和硅烷偶联剂KH570协同改性普通干粉白炭黑，制备出疏水性高耐磨白炭黑。

背景技术

白炭黑即水合二氧化硅，其分子式为SiO₂·nH₂O，是一种无定型白色粉末状无机纳米材料，被广泛应用于轮胎、涂料、催化剂、医药等，其中接近75％的白炭黑被用于橡胶工业作补强材料。白炭黑加入轮胎橡胶后，可以降低轮胎20％-30％的滚动阻力，并且能保持轮胎的抗湿滑性和耐磨性，大大降低了轮胎的成本，同时节省车辆行驶的油耗，对于环境保护、节约能源有重要意义。虽然白炭黑用于橡胶具有上述优势，但因其表面存在大量的硅羟基易团聚，与橡胶高分子结构无法得到很好的结合，造成白炭黑在橡胶中无法得到很好的分散，与橡胶结合力较弱，相容性不好，从而大大降低橡胶的性能。因此，需要用对白炭黑进行表面改性，提高其在橡胶中的相容性。

本发明可以降低白炭黑表面羟基含量，改善产品分散性，制备出具有疏水性高耐磨白炭黑。改性后白炭黑作为补强剂应用于丁苯橡胶时，不仅改善了橡胶的加工性能，降低门尼黏度与硫化时间，而且大大提高了硫化胶耐磨性能及定伸应力等力学性能。此改性方法工艺简单，产品稳定性好，无需新增额外的设备，投资成本低，易于产业化，具有良好的技术经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种疏水性高耐磨白炭黑的制备方法，使改性得到的白炭黑表面羟基数减少，补强橡胶后，硫化胶耐磨性能提高。按照本发明提供的技术方案，所述疏水性高耐磨白炭黑的改性方法包含如下步骤：

在反应釜中加入一定量的水和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，用油浴锅加热至设定温度，边搅拌边加入一定比例的硅烷偶联剂KH570，加入普通干粉白炭黑进行改性反应，抽滤、水洗、干燥，得到疏水性高耐磨白炭黑。

作为对本发明的限制，改性反应温度为60-75℃，时间为60-120min，CTAB用量为白炭黑重量的1-5％，KH570用量为白炭黑重量的4-12％，过滤方式为压滤或离心过滤方式，干燥方式为烘箱干燥或喷雾干燥。

作为对本发明的进一步限制，本发明所述的方法中，改性温度为65℃，改性时间为90min，CTAB用量为白炭黑重量的4％，KH570用量为白炭黑重量的10％。

本发明制备的白炭黑，得到的有益效果是：和传统沉淀法制备的白炭黑相比，其表面羟基数减少，疏水性增加，同时与橡胶分子的相容性更好。当应用于丁苯橡胶补强时，改善了丁苯橡胶的加工性能，降低了硫化时间，300％定伸应力较改性前提高了23％，体积磨耗较改性前降低了13.53％，提高了硫化胶的耐磨性和力学性能。

附图说明

图1为本发明实施例1和对比实施例1所得XRD图谱，其中曲线1为改性前(对比实施例1)成品白炭黑XRD图谱，曲线2为改性后(实施例1)产品XRD图谱；由XRD图可以看出：2θ角为23度左右有一较宽的SiO₂衍射峰，这说明改性前后白炭黑结构未发生改变，为无定型结构。