專利名稱：：一種補強白炭黑的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種橡膠工業重要的補強材料的白炭黑的制備方法。技術背景白炭黑是橡膠工業重要的補強材料，因其微觀結構和聚集體形態和炭黑相似，并在橡膠中有相近的補強性能，故被稱為白炭黑。第一代白炭黑是傳統的或稱為"標準"的白炭黑品種。第二代被稱為"高性能補強白炭黑"，即Hengsil-988高性能補強白炭黑，它是一種具有較高分散性適用于綠色輪胎的新型補強材料。沉淀法白炭黑作為橡膠原材料，主要用于輪胎、鞋類和其它淺色橡膠制品。在輪胎行業中，過去白炭黑主要用于子午線輪胎的帶束層，以增強鋼絲和橡膠的粘合性。也有些輪胎企業將白炭黑用于子午線載重輪胎胎面，以提高胎面的抗刺扎和抗崩花性，其用量較少，一般為10-15份。近年來，由于世界各國對環保和節能的要求日益嚴格，將白炭黑用于輪胎胎面，可以顯著降低輪胎的滾動的阻力，同時能保持較好的抗冰滑性和抗濕滑性，其耐磨性僅有稍許降低。世界輪胎業巨頭米其林公司率先制造出全用白炭黑的"綠色輪胎"，其滾動阻力較一般輪胎降低約30%。節油及減少汽車廢氣效果顯著。在輪胎用膠料中如果采用Hengsil-988補強白炭黑比采用傳統的白炭黑可以獲得較高的拉伸強度，撕裂強度，定伸引力，扯斷伸長率。采用Hengsil-988補強白炭黑還可以改善膠料加工性能和耐磨性，從而可以得到較好的輪胎綜合性能。在乘用輪胎的膠料中，如果采用Hengsil-988補強白炭黑，除明顯的性能改進外，其成本也可降低。Hengsil-988補強白炭黑之所以有以上神奇的功能主要取決于它與傳統白炭黑不同的結構。與傳統白炭黑比，Hengsil-988補強白炭黑的DBP吸油值較高，一般達到2.84.0cmVg，而傳統白炭黑的DBP吸油值一般在2.50cm3/g左右，這體現了Hengsil-988補強白炭黑多孔而可塑性。采用透射顯微鏡也能證明Hengsil-988補強白炭黑與傳統白炭黑之間的差異，Hengsil-988補強白炭黑粒子表面粗糙結構特別引人注目。這樣的粗糙結構跟能與橡膠相結合，增加橡膠的物理性能。用光學顯微鏡觀測應用不同類型的白炭黑的胎面膠時，傳統白炭黑顯示出有大量的不粒分散子，而Hengsil-988補強白炭黑只有很少量不分散粒子。這一點也說明補強白炭黑對橡膠有更強的補強作用。節能、環保是當今社會的兩大主題，應用高性能補強白炭黑的汽車必將降低油耗，減少二氧化碳的排放，減少環境污染。目前制備白炭黑的方法，以濃硫酸加硅酸鈉在加熱條件下反應，再經沉淀、過濾和干燥等工序后得到成品，以該方法生產的白炭黑，在拉伸強度、撕裂強度、定伸引力與扯斷伸長率等性能參數較低。
發明內容本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種補強白炭黑的制備方法，使得通過該方法制備得到的白炭黑與現有的白炭黑相比，在拉伸強度、撕裂強度、定伸引力與扯斷伸長率都有較大提高。按照本發明提供的技術方案，所述補強白炭黑的制備方法包含如下步驟(a)將比重為1.0101.020g/cmS的稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將比重為1.1001.300g/cm3硫酸以9.0~12.0m3/h的流量加入步驟a的稀硅酸鈉溶液中，當反應釜內的溶液pH達到6.07.5時，反應結束；(c)將經過步驟b反應后的混合溶液在反應釜內靜置310小時，使其老化，生成晶種；(d)將經過步驟c老化后的混合溶液攪拌均勻后備用；(e)將高溫水蒸汽通入步驟d的混合溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到708(TC時，停止通入高溫水蒸汽，加入比重為1.180~1.300g/cm3的稀硅酸鈉，當反應釜內的溶液pH為11.0~11.5時，停止加入稀硅酸鈉；(f)再將高溫水蒸汽通入步驟e反應后的溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到8695'C時，停止通入高溫水蒸汽，并將將濃度為93~98%的硫酸以0.500-0.740m3/h的流率加入溶液中；(g)當反應釜內溶液的pH值為3.0~5.0時，合成結束，反應釜內有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥形成成品。通過本發明的方法制備的白炭黑，在拉伸強度、撕裂強度、定伸引力與扯斷伸長率等性能參數上都有較大提高。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1(a)用比重為1.010g/cmS的稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將比重為1.100g/cn^硫酸以9.0m3/h的流量加入步驟a的稀硅酸鈉溶液中，當反應釜內的溶液pH達到6.0時，反應結束；(c)將經過步驟b反應后的混合反應溶液在反應釜內靜置3小時，使其老化，生成晶種；(d)將經過步驟c老化后的反應釜內的混合反應溶液攪拌均勻后備用；(e)將高溫水蒸汽通入步驟d的混合溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到70'C時，停止通入高溫水蒸汽，加入比重為1.180g/cn^的稀硅酸鈉，當反應釜內的溶液pH為ll.O時，停止加入稀硅酸鈉；(f)再將高溫水蒸汽通入步驟e反應后的反應釜內的溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到86t:時，停止通入高溫水蒸汽，并將將濃度為93%的硫酸以0.500m3/h的流率加入溶液中；(g)當反應釜內溶液的pH值為3.0時，合成結束，反應釜內有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥形成成品，其中，過濾設備為板框壓濾機，打漿設備為打漿機，干燥設備為噴霧干燥。制得的白炭黑性能參數見表1。實施例2(a)用比重為1.020g/cmS的稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將比重為1.300g/cn^硫酸以12.0mVh的流量加入步驟a的稀硅酸鈉溶液中，當反應釜內的溶液pH達到7.5時，反應結束；(c)將經過步驟b反應后的混合反應溶液在反應釜內靜置IO小時，使其老化，生成晶種；(d)將經過步驟c老化后的反應釜內的混合反應溶液攪拌均勻后備用；(e)將高溫水蒸汽通入步驟d的混合溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到8(TC時，停止通入高溫水蒸汽，加入比重為1.300g/cn^的稀硅酸鈉，當反應釜內的溶液pH為11.5時，停止加入稀硅酸鈉；(f)再將高溫水蒸汽通入步驟e反應后的反應釜內的溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到95'C時，停止通入高溫水蒸汽，并將將濃度為95%的硫酸以0.740m3/h的流率加入溶液中；(g)當反應釜內溶液的pH達到5.0時，合成結束，反應釜內有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥后形成成品，其中，過濾設備為板框壓濾機，打漿設備為打漿機，干燥設備為噴霧干燥。制得的白炭黑性能參數見表1。實施例3(a)用比重為1.015g/cmS的稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將比重為1.200g/cn^硫酸以11.0mVh的流量加入步驟a的稀硅酸鈉溶液中，當反應釜內的溶液pH達到6.8時，反應結束；(c)將經過步驟b反應后的混合反應溶液在反應釜內靜置7小時，使其老化，生成晶種；(d)將經過步驟c老化后的反應釜內的混合反應溶液攪拌均勻后備用；(e)將高溫水蒸汽通入步驟d的混合溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到75'C時，停止通入高溫水蒸汽，加入比重為1.240g/cr^的稀硅酸鈉，當反應釜內的溶液pH為11.3時，停止加入稀硅酸鈉；(f)再將高溫水蒸汽通入步驟e反應后的反應釜內的溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到9(TC時，停止通入高溫水蒸汽，并將將濃度為98%的硫酸以0.620m3/h的流率加入溶液中；(g)當反應釜內溶液的pH值為4時，合成結束，反應釜內有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥形成成品，其中，過濾設備為板框壓濾機，打漿設備為打漿機，干燥設備為噴霧干燥。制得的白炭黑性能參數見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種補強白炭黑的制備方法，其特征在于該方法包含如下步驟(a)將比重為1.010～1.020g/cm3的稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將比重為1.100～1.300g/cm3硫酸以9.0～12.0m3/h的流量加入步驟a的稀硅酸鈉溶液中，當反應釜內的溶液pH達到6.0～7.5時，反應結束；(c)將經過步驟b反應后的混合溶液在反應釜內靜置3～10小時，使其老化，生成晶種；(d)將經過步驟c老化后的混合溶液攪拌均勻后備用；(e)將高溫水蒸汽通入步驟d的混合溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到70～80℃時，停止通入高溫水蒸汽，加入比重為1.180～1.300g/cm3的稀硅酸鈉，當反應釜內的溶液pH為11.0～11.5時，停止加入稀硅酸鈉；(f)再將高溫水蒸汽通入步驟e反應后的溶液中進行加熱，當反應釜內溶液溫度加熱到86～95℃時，停止通入高溫水蒸汽，并將將濃度為93～98％的硫酸以0.500～0.740m3/h的流率加入溶液中；(g)當反應釜內溶液的pH值為3.0～5.0時，合成結束，反應釜內有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥形成成品。全文摘要本發明涉及一種橡膠工業重要的補強材料的白炭黑的制備方法，該包含如下步驟(a)將稀硅酸鈉溶液加入到反應釜中；(b)將硫酸以加入稀硅酸鈉溶液中反應；(c)將反應后的混合溶液靜置，使其老化，生成晶種；(d)將老化后的混合溶液攪拌均勻；(e)將高溫水蒸汽通入混合溶液中進行加熱直到溶液溫度加熱到70～80℃，再加入稀硅酸鈉直至溶液pH為11.0～11.5；(f)將高溫水蒸汽通入反應釜內的溶液中進行加熱，當溶液溫度加熱到86～95℃時，停止通入高溫水蒸汽，并將硫酸加入溶液中；(g)當溶液的pH值為3.0～5.0時有沉淀物析出；(h)將沉淀物經過濾、打漿、干燥形成成品。通過本方法制備的白炭黑，在拉伸強度、撕裂強度、定伸引力與扯斷伸長率等性能上都有提高。文檔編號C01B33/00GK101332994SQ200810021119公開日2008年12月31日申請日期2008年7月25日優先權日2008年7月25日發明者陳堯祥申請人:無錫恒亨白炭黑有限責任公司