[发明专利]一种高分散氧化锌的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品领域，涉及一种高分散氧化锌的制备方法。

背景技术

橡胶领域常用的硫化活性剂为氧化锌，大致分为分为三类：直接法氧化锌、间接法氧化锌和活性氧化锌。直接法氧化锌是在合格锌灰中加入焦炭、石灰，在高温炉中进行冶炼，经还原、氧化再冷却得到，成品中氧化锌含量不高且不稳定、粒度不均匀、重金属粒子含量高，已经很少被使用；间接法氧化锌是以锌锭或锌渣为原料，在高温炉中进行冶炼，经氧化再冷却得到，成品中氧化锌含量高且品质稳定、粒度均匀、重金属粒子含量低，是目前轮胎配方使用的主流产品，但其价格受锌锭价格影响、波动较大，而且价格也是几类氧化锌中最高的；活性氧化锌是以次氧化锌为原料，经酸浸或氨浸后得到锌溶液，再经沉淀反应得到前驱体，最后在高温炉中煅烧得到氧化锌，可通过调控锌溶液浓度、反应温度、加料速度、煅烧温度、煅烧时间等工艺参数来制备不同比表面积、不同形貌的氧化锌，工业上常采用此方法来制备大比表面积的高活性氧化锌。

氧化锌比表面积越大，表面活性越高，就易于团聚，在橡胶聚合物中的分散性就会很差，近而很难将高活性的优势全面发挥出来。到目前为止，对于氧化锌的分散问题各国技术人员也进行了多方面的研究。中国专利CN104803408A提供了一种纳米改性氧化锌的制备方法：在氧化锌水热合成过程中引入木质素磺酸盐作为分散剂，改善水热合成时得到的氧化锌的分散性。中国专利CN103694743A提供了一种钛酸酯偶联剂表面改性氧化锌的方法：称取一定量的钛酸酯偶联剂，分散在有机溶剂中；将分散好的钛酸酯偶联剂溶液加入无水乙醇中，加入纳米氧化锌；采用高剪切分散乳化机，高速分散；然后采用磁力搅拌一段时间；最后烘干即得钛酸酯偶联剂改性的纳米氧化锌。中国专利CN103030171A提供了一种改性氧化锌的制备方法：球磨制备Bi(OH)₃包覆ZnO的前驱体，然后在高温环境下进行热分解，得到氧化铋包覆的改性氧化锌，作为二次锌电极负极材料，导电性好、充电接受能力强、比容量高、循环寿命长。中国专利CN102099297A提供了一种改性氧化锌颗粒：锌盐和碱沉淀出沉淀产物并除去极性溶剂后的残留物，在非极性物质中，用具有10~30个碳原子的羧酸和UV吸收剂对其进行改性，得到改性ZnO颗粒。中国专利CN102459471A提供了一种改性ZnO纳米颗粒：使溶于溶剂中的氧化锌纳米颗粒在氨或胺存在下与原硅酸四烷基酯和任选有机硅烷反应，条件是该反应在水含量相对于溶剂和水的总量小于5重量%下进行，从而获得一种包含Si-O-烷基且可以溶于有机溶剂中的改性氧化锌纳米颗粒。日本专利JP2008280202(A)提供了一种纳米氧化锌表面改性的方法：使用通式为R_aSiX_（4~a）（其中R为含1~18个碳的有机官能团，X代表可水解基团，a为1, 2或3）的含硅化合物对平均粒径为0.5~20nm的细颗粒氧化锌进行表面改性，经改性后的氧化锌可长期稳定并均匀分散在溶液和树脂中。日本专利 JP2008266050(A)提供了一种纳米氧化锌表面改性的方法：使用含8个碳以上的有机羧酸（25℃时，其在100重量份沸点100℃以上的脂肪醇中最少溶解5重量份）对平均粒径为0.5~20nm的细颗粒氧化锌进行表面改性，经改性后的氧化锌可均匀分散在树脂中而不团聚。日本专利 JP7069627(A)、JP7069628(A)、JP7069630(A)、JP7069629(A)分别提供了一种经酮类、酯类、胺类、醇类物质改性的分散性优良的氧化锌粉体。以上专利都是使用小分子物质，如偶联剂、羧酸、酮、胺、醇、酯对氧化锌进行表面改性，对于改善氧化锌在溶液体系（如涂料）中的分散性卓有成效。而固体橡胶具有很高的分子量，使用上述小分子物质改性氧化锌，虽然能一定程度上改进氧化锌在橡胶中的分散性，但分子量上的差异注定了这种改性方式的有效性和长久性上会有一定的局限性。

中国专利CN104059245A提供了一种种子沉积法制备新型橡胶硫化活性剂的方法：有机酸在碱液中充分反应溶解，加入沉淀剂，得到的有机羧酸金属盐经过滤、洗涤后，作为种子或中心均匀分散到碱液中，再滴加可溶性锌盐溶液，最终得到以有机羧酸金属盐为核、纳米氧化锌为壳的包覆状结构活性剂。有机羧酸金属盐经过滤、洗涤后，再均匀分散在碱液中，此工艺过程复杂，而且能耗大。

目前，缺乏一种适用于橡胶领域的高分散氧化锌的制备方法，不仅工艺简单、能耗低，而且所得产品在橡胶中具有良好的分散性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗低的高分散氧化锌的制备方法，利用该方法得到的产品在橡胶中具有良好的分散性。