[发明专利]一种改性炭黑及其制备方法

说明书

本发明涉及炭黑技术领域，具体为一种改性炭黑及其制备方法，包括以下原料：混合炭黑粉末、不饱和硅烷偶联剂、烃类有机溶剂、酸性催化剂、分散剂、抗氧剂以及抗菌剂。本发明工艺简单，能耗极低，成本较低，采用不饱和硅烷偶联剂对炭黑粉末进行表面处理，偶联剂与炭黑的缩合反应，偶联剂可达到百分之百接枝于炭黑表面，而且所制得的改性炭黑的表面纯净、没有溶剂分子的键合物，粒径小，炭黑聚集体粒径为100nm‑500nm，炭黑的表面有与之接枝的不饱和硅烷偶联剂，能悬浮于非极性有机溶剂中，通过采用特定的硅烷偶联剂，同时增加其中硅烷偶联剂的含量，可提高防腐效果，简化工艺、环保，且节省成本。

技术领域

本发明涉及炭黑技术领域，具体为一种改性炭黑及其制备方法。

背景技术

单纯的生胶难以满足轮胎的苛刻使用要求，因此需要在轮胎配方中配合硫化体系、补强填充体系等。填料如炭黑、炭黑等能够赋予胶料较高的硬度和模量，大幅度提高胶料的机械强度和耐磨性能，并可影响胶料的滚动阻力，抗滑性能等动态性能。炭黑是由于来自石油和煤焦油的烃类物质经不完全燃烧或裂解后形成的产物，通常指炉法炭黑、槽法炭黑、新工艺炭黑等一族化工产品，不同工艺所产生的炭黑性质不尽相同，每种炭黑都能够赋予聚合物一定的一组性质。现如今生产出的炭黑工艺复杂、能耗较高、不易控制，且稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性炭黑及其制备方法，以解决上述背景技术中提出传统的炭黑工艺复杂、能耗较高、不易控制，且稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性炭黑，包括以下重量份数的原料：200-250份混合炭黑粉末、10-15份不饱和硅烷偶联剂、10-15份烃类有机溶剂、1-2份酸性催化剂、5-10份分散剂、5-8份抗氧剂以及3-5份抗菌剂。

作为优选，所述混合炭黑粉末为炭黑粉末和白炭黑粉末共混而得，炭黑粉末和白炭黑粉末共混能够提高炭黑粉末的分散性。

作为优选，

所述混合炭黑粉末制备方法为：

将炭黑粉末和白炭黑粉末按比例置于乙醇溶液中，再放入等离子发生器，在50-80℃温度下中静止至溶液挥发呈固态后重新磨粉，通过等离子碰撞使炭黑粉末产生自由基，更容易与其他材料融合。

作为优选，包括以下重量份数的原料：所述炭黑粉末和白炭黑粉末的共混比例为1∶0.75-0.83。

作为优选，所述不饱和硅烷偶联剂采用含硫硅烷偶联剂、含卤硅烷偶联剂、含氮硅烷偶联剂或环氧硅烷偶联剂，可提高防腐效果。

作为优选，烃类有机溶剂采用环己烷、正己烷、庚烷或石油醚，提高炭黑的粒子结合性能。

作为优选，所述酸性催化剂为冰醋酸或丙酸，所述抗菌剂采用香草醛，调节特定的pH范围，并且协同特定的纳米材料和炭黑的质量比。

作为优选，所述分散剂采用硬脂酸、硬脂酸盐、PE蜡、石蜡、聚乙烯蜡、聚氧乙烯蜡中的任意一种或两种以上的组合，分散剂可以缩短分散时间，提高改性炭黑的光泽。

作为优选，所述抗氧剂采用复合抗氧剂，具体包括抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂264以1:1:1的复配混合物，抗氧剂可延缓或抑制改性炭黑氧化过程的进行。

另一方面，本发明还提供一种改性炭黑的制备方法，包括上述的改性炭黑，具体包括如下步骤：

S1：按重量份数称取上述原料；

S2：将混合炭黑粉末加入至纳米级的研磨机中进行研磨，得到纳米级炭黑粉末；

S3：将不饱和硅烷偶联剂、烃类有机溶剂和水混合水解，并加入酸性催化剂调pH值为3.5-6.5，得改性剂乳液，水与硅烷偶联剂的比例为2:1；