[发明专利]一种高结构度、高补强白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑

说明书

本发明提供了一种高结构度、高补强白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑，所述制备方法包括如下步骤：(1)将阴离子表面活性剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；(2)将硫酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，搅拌反应，在反应过程中利用硫酸溶液调节pH；(3)反应结束后进行陈化，得到白炭黑混合液。利用本发明提供的制备方法制备得到的白炭黑的比表面积为153‑249m2/g，DBP吸油值为2.30‑2.60mL/g，产品的结构性高，分散性好，用于丁苯橡胶增强剂时，提高了硫化橡胶的耐磨性和拉伸强度等性能，提升了传统白炭黑的补强性能。

技术领域

本发明属于白炭黑制备领域，涉及一种白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑，尤其是一种高结构度、高补强白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑。

背景技术

白炭黑也称作水合二氧化硅，其分子通式为SiO2·nH2O，具有质轻、无毒无味、不与水和酸互溶、耐高温、化学性质稳定等优点。纳米白炭黑相较于普通白炭黑，表现出不同寻常的颗粒特性(如粒径细小、比表面积巨大、纯度高和倾向呈链等)，作为补强、消光、触变、增稠剂在橡胶、涂料、医药、塑料、以及化妆品、牙膏等行业中被广泛应用。更值得关注的是将白炭黑应用于轮胎工业，添加高分散白炭黑的“绿色轮胎”滚动阻力大幅度下降，同时耐磨性能也有显著的提高。

然而与气相法白炭黑相比较，普通沉淀法生产的白炭黑存在表面硅羟基含量高，导致白炭黑在橡胶胶料中的分散性不高且易团聚，使橡胶抗撕裂强度、耐磨性等性能下降，影响了轮胎使用寿命及安全性。因此需要改进传统的工艺条件以制备出高分散性的沉淀法白炭黑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑，特别是一种高结构度、高补强白炭黑的制备方法及由其得到的白炭黑。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将阴离子表面活性剂加入水玻璃溶液中，搅拌升温；

(2)将硫酸钠加入步骤(1)得到的混合液中，搅拌反应，在反应过程中利用硫酸溶液调节pH；

(3)反应结束后进行陈化，得到白炭黑混合液。

在本发明中，在水玻璃溶液中加入阴离子表面活性剂和硫酸钠作为分散剂，阴离子表面活性剂能够大幅度降低溶液表面张力进而减小新相形成过程中界面吉布斯自由能变，促进固相的形成；而硫酸钠作为一种强电解质能够有效地压缩胶体的双电层，破坏胶体稳定性，使胶体粒子在长大前尽早地沉淀下来，可以阻止二氧化硅粒子之间的团聚，保证产物具有高的分散性和高结构度，从而可以使得制备得到的白炭黑在应用于橡胶制品时，有效防止凝胶的产生，提高白炭黑与橡胶分子的相容性，进而作为补强剂弥补橡胶性能的不足。

在本发明中，步骤(1)所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

在本发明中，步骤(1)所述阴离子表面活性剂的用量为SiO2理论产量的2-3wt％(例如2wt％、2.2wt％、2.5wt％、2.7wt％、3wt％)，进一步优选2.47wt％。

在本发明中，步骤(1)所述水玻璃的模数为3-4(例如3、3.2、3.4、3.6、3.8、4等)，进一步优选3.3。

优选地，步骤(1)所述水玻璃溶液中的SiO2浓度为1-1.5mol/L(例如1mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L等)，进一步优选1.34mol/L。