[发明专利]一种高过滤精度的炭黑纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及炭黑纳米材料技术领域，具体地说，涉及一种高过滤精度的炭黑纳米材料及其制备方法。其包括以下原料组成：纳米炭黑、纳米白炭黑、偶联剂、接枝剂、改性剂和分散剂，其余为溶剂；该高过滤精度的炭黑纳米材料及其制备方法中，通过加入的改性剂可引出纳米炭黑的表面偶氮基，使其形成含偶氮基的反应性炭黑，在通过加入的接枝剂，与纳米炭黑进行接枝反应，使纳米炭黑粒子间的分散性变好，提高纳米炭黑的过滤精度，通过加入的纳米白炭黑，可与纳米炭黑配合，起到了增强炭黑物理强度的作用。

技术领域

本发明涉及炭黑纳米材料技术领域，具体地说，涉及一种高过滤精度的炭黑纳米材料及其制备方法。

背景技术

大量实验和理论研究表明橡胶的高效增强必须是“纳米”增强。纳米炭黑与橡胶的复合方法在一定程度上解决了纳米材料的分散并强化了与基体之间的界面作用，但纳米炭黑的分散性差，如果用于滤芯中使用，其过滤精度显得十分不足，因此为了提高炭黑的应用范围，需要一种高过滤精度的炭黑纳米材料来改善现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高过滤精度的炭黑纳米材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种高过滤精度的炭黑纳米材料，包括以下重量份的原料组成：纳米炭黑50-70份、纳米白炭黑10-20份、偶联剂1-3份、接枝剂5-9份、改性剂1-5份和分散剂0.1-3份，其余为溶剂。

作为本技术方案的进一步改进，所述偶联剂选自双（3-三乙氧基硅烷基丙基）四硫化物、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种，其主要作用就是进一步增强聚合物和填料间的相互作用，提高耐磨性和加工性能。

作为本技术方案的进一步改进，所述接枝剂为苯乙烯，减少炭黑材料的聚集，使得炭黑材料在聚合物基体中分散性较好。

作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂至少包括二甲基亚砜、甲苯二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，用于制备含偶氮基的反应性炭黑，便于纳米炭黑的改性。

作为本技术方案的进一步改进，所述分散剂选自顺丁烯二酸酐、甲基丙烯酸、乙烯苯磺酸和聚氧乙烯醚中的至少一种，其主要作用就是用于提升各材料的分散性能，使各材料间更好的混合。

作为本技术方案的进一步改进，所述溶剂至少包括甲醇和甲苯。

另一方面，本发明提供了一种用于制备如上述中任意一项所述的高过滤精度的炭黑纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将纳米炭黑和改性剂加入至反应釜中，密封抽真空并充氮气，然后用磁力搅拌；

S2、将反应后的纳米炭黑过滤，并通过甲醇水溶液反复冲洗，再于室温下真空干燥，研磨后制得反应性炭黑；

S3、将接枝剂与反应性炭黑加入至反应釜中，抽真空并充氮气，然后进行恒温水浴加热，反应结束后，通过甲醇反沉淀反应物，过滤后置于室温真空干燥；

S4、将干燥物加入索氏抽提器中，通过甲苯进行反复抽提，然后将产物在室温下真空干燥，即可制得改性炭黑；

S5、将改性炭黑与纳米白炭黑、偶联剂和分散剂加入至反应釜中进行混合，干燥后制得炭黑纳米材料。

优选的，所述S1中，抽真空次数为5-7次，磁力搅拌时间为24-30h，温度为25-60℃，S2中，真空干燥时间为22-26h。

优选的，所述S3中，抽真空次数为5-7次，真空干燥时间为22-26h。

优选的，所述S4中，抽提次数为5-6次，真空干燥时间为22-26h。

与现有技术相比，本发明的有益效果：