[发明专利]一种具有高补强能力的新型白炭黑制备方法

说明书

本发明公开了一种具有高补强能力的新型白炭黑制备方法，通过使用六甲基二硅胺烷和聚乙二醇对水玻璃进行改性，改性后制得的白炭黑表面羟基减少，表面由亲水性变成疏水性，表面结构更加疏松，提高了白炭黑的强度和耐磨性；表面改性剂的加入可以使白炭黑颗粒分布更加均匀，减少团聚，增加白炭黑粒子的比表面积和孔数，而且可以抑制白炭黑粒子的增大，抑制白炭黑粒子的团聚，通过使用托离子水以及水乳混合物对制得的白炭黑离子表面进行改性，由于白炭黑粒子的比表面积以及孔数增加，因此可与改性剂充分接触，进而对白炭黑离子的表面进行充分改性，最终提高了白炭黑的补强效果，降低滚动阻力而获得更好的燃油节省，延长了胎面的使用寿命。

技术领域

本发明涉及白炭黑生产技术领域，具体领域为一种具有高补强能力的新型白炭黑制备方法。

背景技术

白炭黑即纳米二氧化硅，分子式为：SiO₂·nH₂O，因其微观结构和聚集形态和炭黑相似，并在橡胶中有相近的补强性能，故被称为白炭黑。其具有价格低廉、节能环保、加工性能良好等优点。将白炭黑应用于轮胎胎面，可以降低轮胎的滚动阻力约30％，同时能保持较好的抗湿滑性和耐磨性。因此，近几年轮胎厂商逐渐应用白炭黑来取代炭黑。然而白炭黑表面存在大量的亲水硅羟基，易吸水团聚，导致在高分子基体中相容性和分散性差，大大影响了硫化胶的综合力学性能，使白炭黑的补强性较差。因此，需要选择合适的改性剂对白炭黑进行表面改性，降低白炭黑表面的硅羟基数，提升白炭黑在橡胶轮胎中的补强性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高补强能力的新型白炭黑制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有高补强能力的新型白炭黑制备方法：该方法包括以下步骤：

A)原料制备：

步骤(1)：将固体泡花碱和水加入化碱釜中，然后向化碱釜中通入蒸汽，封闭化碱釜，出料后获得浓度为2.0mol/L～2.5mol/L，模数为2.5～3.5的水玻璃溶液；

步骤(2)：将重量份的氢氧化钠0.05～0.2、水杨酸钠0.05～0.2、脱离子水5～10均匀混合，将所述混合物加入到反应釜中搅拌30min制成水乳混合物；

步骤(3)：将重量份的天然胶乳10～25、二乙烯基吡啶30～60、天然胶乳15～40、脱离子水100～400、氨水5～15制成脱离子水；

B)浆料制备：

步骤(4)：将步骤(1)中得到的所述水玻璃溶液通入反应釜中，控制所述水玻璃溶液的含水量为80％～90％；

步骤(5)：将重量份的六甲基二硅胺烷3～4和聚乙二醇6～7通入混合槽内均匀混合后通入反应釜中；

步骤(6)：将高温蒸汽通入步骤(4)的反应釜中，直至反应釜中的温度提升至90℃～95℃；

步骤(7)：将质量分数为20％～25％的稀硫酸通入反应釜中的混合液中进行表面改性反应，直至反应结束；

步骤(8)：将浓度为95～97％的硫酸以0.4800～0.670m³/h的流速通入反应釜中，调节混合液的PH值至3～5，得到白炭黑浆料；

C)雾化干燥：

步骤(9)：将步骤(8)得到的白炭黑浆料通入压滤机进行压滤，得到白炭黑滤饼；

步骤(10)：将步骤(9)中得到的白炭黑滤饼通入打浆机中将滤饼打成悬浮液滴，然后将悬浮液滴输送到塔顶的雾化器中进行雾化，经高温气体升温后，与雾滴群接触后，迅速降温，得到固态粉体。

D)表面强化：