[发明专利]一种高分散性掺磷纳米白炭黑的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分散性掺磷纳米白炭黑的制备方法，属于白炭黑制备技术领域。本发明利用五氧化二磷和乙醇反应生成磷脂，在氨水作用下，磷脂逐渐水解，得到磷脂水解产物掺杂液，接着将盐酸和硅酸钠溶液混合反应后再加入掺杂液共同反应，制得纳米白炭黑粗品，接着再将纳米白炭黑粗品用盐酸改性后和镁粉在四氢呋喃中反应，最后将反应滤渣和甲醇溶液反应后过滤冲洗，干燥即得高分散性掺磷纳米白炭黑，本发明制得的高分散性掺磷纳米白炭黑具有极佳的分散性，不容易团聚，并且粒径均一，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高分散性掺磷纳米白炭黑的制备方法，属于白炭黑制备技术领域。

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、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。其主要用作为天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等；补强填充剂可用于浅颜色橡胶、塑料等产品中，以增强其机械强度和性能。在其它方面可用于生产油漆、牙膏、化妆品，并可用作增稠剂、触变剂及抗沉淀剂，能使制品色泽鲜艳，增强透明感；另外，它也是炸药、农药等制品中重要的辅助材料。白炭黑是纳米材料的一种，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料，形貌为无定型的白色粉末，微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，一般为球形。特殊的结构决定了它具有特殊的性质，具有特殊的光、电特性、高磁阻、非线性电阻等现象，高温下仍具有高强、分散性、高韧、稳定性好等奇异特性，在应用上表现出卓越的补强性，增稠性、触变性、消旋光性、分散性、绝缘性、防粘性等。尤其是在橡胶生产过程中，白炭黑可以增加橡胶制品的强度、耐磨性和抗老化性等性能，而且可以保持产品颜色不变。橡胶产业是白炭黑的主要应用产业，使用量占一年白炭黑消耗量的 70%以上。除此之外，由于其粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好、耐高温和电绝缘性好等良好特性，白炭黑在塑性领域、涂料领域、粘合剂领域、橡胶制品领域中都得到了广泛的应用，具有良好的市场发展应用前景。

纳米材料具有常规微细粉材料所不具备的反应特性，以及纳米材料的小尺寸效应。表面的界面效应，量子尺寸效应和宏观量子隧道效应与它的特殊光、电特性，高磁阻现象，非线形电阻现象，及其在高温下仍具有高强，高韧，优良的稳定性等特性，使其具有广阔的应用领域。我国对纳米材料的起步略迟，但目前在理论研究和制备（实验室内）等方面已基本赶上工业发达国家的水平，具备了一定优势。

由于纳米白炭黑有极大地比表面积和表面能，在制备过程中由于粒子间普遍存在的范德华力、库仑力甚至是化学键作用，极易发生团聚，使得粉体粒子不能以纳米粒级均匀而稳定分散，导致应用时应有的性能降低或者失去。

因此，发明一种分散性好的纳米白炭黑对白炭黑制备技术领域具有积极的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的纳米白炭黑极大地比表面积和表面能，粒子间普遍存在的范德华力、库仑力甚至是化学键作用，极易发生团聚，分散性差的缺陷，提供了一种高分散性掺磷纳米白炭黑的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高分散性掺磷纳米白炭黑的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将纳米白炭黑粗品和浓度为1mol/L的盐酸混合后搅拌反应1～2h，反应结束后过滤分离得到滤饼，将滤饼和镁粉以及四氢呋喃按依次加入反应釜中，搅拌反应1～2h；

（2）待反应结束后，取出反应产物，过滤分离去除滤液，分离得到反应滤渣，将反应滤渣和质量分数为70%的甲醇溶液混合后，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应1～2h，反应结束后过滤，分离得到反应滤饼，用去离子水冲洗3～5遍后干燥，即得高分散性掺磷纳米白炭黑；

所述纳米白炭黑粗品的制备步骤为：