[发明专利]一种降低硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET的方法

说明书

技术领域

本发明涉及白炭黑制备技术领域，具体涉及一种降低硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET的方法。

背景技术

白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO₂·nH₂O表示，其中nH₂O是以表面羟基的形式存在。白炭黑能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和氢氟酸以外的酸，具有耐高温、不燃、无味、无嗅、很好的电绝缘性。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。

白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99%，粒径可达10～20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵。沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO₂与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相法白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。

（1）气相法

主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。反应式为：

SiCl₄+2H₂+O₂→SiO₂+4HCl。

（2）沉淀法

沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。反应式为：

Na₂SiO₃+2H⁺→白炭黑+2Na⁺+H₂O。

常见的沉淀法是硫酸沉淀法，即使用水玻璃溶液与硫酸溶液反应生成白炭黑。例如中国专利CN102092721A公开了一种硫酸沉淀法制备纳米级白炭黑的方法，以硅酸钠为原料，利用硫酸为沉淀剂，通过表面活性剂和助分散剂调控硅酸根的水解速率与硅酸分子的聚合度制备高品质的的纳米级白炭黑。中国专利CN102897773A公开了一种白炭黑的制备方法及白炭黑，也是利用硫酸为沉淀剂，利用硅酸钠为原料生产白炭黑。中国专利CN102951649A公开了一种改性白炭黑的制备方法，利用硅酸钠与硫酸的反应生成白炭黑。

目前，虽然有诸多硫酸沉淀法制备白炭黑的方法公开，但是并没有对白炭黑生产工艺中的各个重要参数研究，以明确其对产品性能，尤其是比表面积BET和吸油值DBP等重要性能的影响，这些性能直接决定白炭黑产品在不同领域的应用效果，因此深入研究硫酸沉淀法制备白炭黑的生产工艺中各个重要参数对产品性能的影响具有重要意义，也是本领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种降低硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET的方法，该方法通过对反应用水玻璃的质量浓度和/或陈化的pH值的调控实现白炭黑比表面积BET的降低。

为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种降低硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET的方法，包括：提高反应用水玻璃的质量浓度；和/或提高陈化的pH值。

本申请人经过深入研究发现无论是提高反应用水玻璃的质量浓度还是提高陈化的pH值均能降低硫酸沉淀法制备的白炭黑比表面积BET，因此本发明可以采用这两种手段中任一种，或者将两种手段结合。

本发明提供的方法中，将所述水玻璃的质量浓度提高到20%～35%，例如20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%，优选22%～32%，更优选25%～30%，最优选25%～28%。

本发明提供的方法中，将所述陈化的pH值提高到4～10，例如4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10，优选5～9，更优选6～8，最优选6～7。