[发明专利]一种利用高铝粉煤灰制备疏水性白炭黑的方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用高铝粉煤灰制备疏水性白炭黑产品的方法，涉及硅橡胶模具胶制品、饲料添加剂、农药、胶粘剂、塑料功能性用母粒如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC（聚氯乙烯）PP母粒、塑料EVA开口剂等合成技术领域。

背景技术

高铝粉煤灰是近几年来在我国内蒙古中西部和山西北部等煤电地区，发现的一种特殊的粉煤灰类型。据统计，仅鄂尔多斯地区年产高铝粉煤灰的量可高达3000万吨，而远景储量高达300亿吨以上。目前，高铝粉煤灰就地利用率非常低，大部分企业将灰随意堆放，既占用大量的场地、增加成本、还会扬尘造成二次污染。因此，在资源匮乏的今天，从粉煤灰中提取二氧化硅是使粉煤灰变废为宝、综合利用的有效途径，具有良好的社会效益和经济效益。

沉淀法白炭黑也称水合二氧化硅，化学式SiO₂·nH₂O，以无定形态的微孔粉体形式存在，具有独特的物理化学性能，如质轻、多孔、孔容积大、具有粒径小、比表面积大、电绝缘性、稳定性、补强性、吸附性、增稠性、分散性等，广泛应用于硅橡胶，塑料，医药，涂料，日用化工，催化剂载体，高分子复合材料，电子封装材料，精密陶瓷材料等许多行业。特别是近年来，白炭黑在军事、通讯、电子、激光技术等领域有了越来越广泛的作用。这种方法制备的白炭黑外表面同样存在大量活性硅醇基、内部存在聚硅氧基团，使其呈亲水性，对有机相的亲合性、分散性差，限制了本发明的白炭黑的应用领域，因此要对白炭黑进行不同程度的疏水性能控制。

近年来，广大科研工作者致力于寻找合适的改性剂对白炭黑进行疏水改性，如专利201310123633.7公开了“一种疏水性白炭黑的制备方法”，该方法采用高分子改性乳化剂对白炭黑进行疏水改性，实现了白炭黑具有较好的疏水性能的同时具有消泡性能，但是改性剂的添加量较大，经济成本较高；专利201310306588.9公开了“一种疏水白炭黑的制备方法”；专利20120056893.2公开了一种“超疏水性纳米白炭黑膜及白炭黑粉末的制备方法”；专利200610009608.6公开了一种“疏水白炭黑的制备方法”；专利200610151144.2公开了一种“疏水白炭黑及其制备方法”；专利94193657.0公开了一种“疏水白炭黑”的制备方法。

然而，上述所公开的疏水白炭黑的制备方法中，均存在一定的缺点和弊端。工艺流程应用控制适应性差，产品范围适应小、操作成本高。因此，从工业应用价值和实用性出发，有必要开发一种工艺流程适应性好、可控、连续、操作成本低、没有环境污染的疏水白炭黑改性工艺。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种以高铝粉煤灰为原料，经碱溶脱硅、高压提模处理后所得母液制备功能性疏水白炭黑的方法，抑制了粒子提前团聚，降低了产品的粒径；增加了核晶形成孔容，提高了核晶形成的比表面积；显现不同功能性，拓宽了功能性用纳米级疏水性二氧化硅产品的应用领域。

具体工艺步骤如下：

1、以高铝粉煤灰为原料，其氧化铝的含量达40～50%，将高铝粉煤灰与碱溶液进行碱溶脱硅反应得到的脱硅液；碱溶液的浓度80～180g/L，粉煤灰的固含为25～40wt%，将混合物料加热至80～120℃，在该温度下反应30～90min，经精制过滤、分离制得模数为0.4～1.5的脱硅液；

2、粉煤灰碱溶脱硅液压力提模：将粉煤灰碱溶脱硅液置于压力反应釜中进行提模反应，获得模数在2.0～3.0范围内的提模脱硅液；

3、反应溶液的配制：将步骤（2）制得的提模脱硅液加精制水，即电导率≤10us/cm的水，配制成Na₂O浓度为0.70～1.25mol/L的水溶液；将硫酸配制成H₂SO₄浓度为50～93wt%；