[发明专利]一种高分散高导热白炭黑的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散高导热白炭黑的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)配制硅酸钠溶液和酸溶液；(2)向硅酸钠溶液中加入表面活性剂、铝盐、镁盐和酸溶液，至体系的pH值为5，得到母液；(3)向母液中加入硅酸钠溶液，将体系的pH值由5梯度调节至11，然后向母液中加入酸溶液，将体系的pH值由11梯度调节至5；(4)母液经分离、干燥，得到白炭黑。与现有技术相比，采用本发明方法制备的白炭黑导热系数在15w/m·k以上，分散度等级＞9.7。

技术领域

本发明涉及一种高分散高导热白炭黑的制备方法。

背景技术

白炭黑是一种无色、无毒、无定形的微细粉状物，具有粒径小，比表面积达、化学纯度高、分散性能好、耐高温和电绝缘性好等优异性能，在橡胶、塑料、涂料等诸多领域广泛应用。1992年米其林公司通过使用白炭黑为原料，使轮胎的滚动阻力降低了35％，同时还使汽车燃油消耗量降低了3％-5％。在上述应用中，白炭黑的分散性、导热性对提高轮胎的“绿色化”起着重要的作用。其中高导热性可使轮胎在产生摩擦阻力生成的热量被快速高效的散发掉，以保持轮胎的形状，降低阻力，提高安全性。但同时具有高分散性和高导热性的白炭黑研究较少。

CN108439414A公开了一种pH值摆法制备高分散大孔容沉淀二氧化硅的方法。该方法以液体硅酸钠和稀硫酸为原料，控制pH值从11±1至5±1之间来回摆动共5次，然后进行压滤洗涤、喷雾干燥、造料，得到分散度/级达9.5-10的高分散大孔容沉淀二氧化硅，由于大量孔隙的存在，使得该二氧化硅的导热性较差。

现有技术有通过添加导热性较好的Al₂O₃、ZnO、SiC填料等来提高橡胶的散热性能，但不同填料在橡胶中的分散性存在明显差异，与白炭黑的配合性差。

发明内容

根据上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高分散高导热白炭黑的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高分散高导热白炭黑的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制硅酸钠溶液和酸溶液；

(2)向硅酸钠溶液中加入表面活性剂、铝盐、镁盐和酸溶液，至体系的pH值为5，得到母液；

(3)向母液中加入硅酸钠溶液，将体系的pH值由5梯度调节至11，然后向母液中加入酸溶液，将体系的pH值由11梯度调节至5；

(4)母液经分离、干燥，得到白炭黑。

作为优选技术方案之一，步骤(2)中，所述的表面活性剂在母液中的质量百分比浓度为0.2～2％。

作为更进一步的优选技术方案之一，所述的表面活性剂为非离子型表面活性剂。

作为更进一步的优选技术方案之一，所述的非离子型表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和/或月桂醇聚氧乙烯醚。

作为优选技术方案之一，步骤(2)中，按硅酸钠质量的0.2～2％加入铝盐，按硅酸钠质量的0.2～2％加入镁盐。

作为更进一步的优选技术方案之一，所述铝盐为硫酸铝或氯化铝，所述镁盐为硫酸镁或氯化镁。

作为优选技术方案之一，所述的硅酸钠溶液的密度为1.1～1.25g/cm³，硅酸钠的模数为2～4；

所述的酸溶液为浓度为1～3mol/L的硫酸；

所述的体系的pH值由5梯度调节至11是按pH值为5→7→9→11的梯度进行调节，每次调节后反应5～15min；

所述的体系的pH值由11梯度调节至5是按pH值为11→9→7→5的梯度进行调节，每次调节后反应5～15min。