一種白炭黑母煉膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種白炭黑母煉膠的制備方法，具體的步驟如下：(一)液體水玻璃的制備；(二)白炭黑漿料的合成；(三)白炭黑母煉膠的制備。本發(fā)明在白炭黑母煉膠制備工藝中加入硅酸鈉及硅酸鈉溶液的制備工序，一方面可一步制成制備白炭黑所需的原料，另一方面可保證原料的適用性及質(zhì)量；加入了白炭黑制備工序，在白炭黑生成過程的同時進行表面處理，一方面可省略一個單獨的后續(xù)表面處理過程，省時節(jié)能，同時還可改善表面處理效果，更能提高與橡膠的相容性及結(jié)合力，使硫化膠的物理機械性能、動態(tài)力學(xué)性能得到改善，本發(fā)明制備工藝作為一個整體，每個步驟密不可分。
【專利說明】-種白炭黑母煉膠的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高性能橡膠復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種白炭黑母煉膠的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] "綠色輪胎"的出現(xiàn)和推廣W及歐盟輪胎新標(biāo)簽法規(guī)的分步驟分階段強制實施，推 動著白炭黑越來越多地應(yīng)用在在輪胎胎面膠料中。與炭黑相比，白炭黑在胎面膠中達到一 定用量W后，可W降低輪胎的生熱、滾動阻力和油耗并兼顧抗?jié)窕裕瑫r還可W提高胎面 膠的抗刺扎性、抗崩花掉塊性。然而一方面由于白炭黑表面大量的娃輕基使其呈強極性，與 大多數(shù)姪類橡膠相容性很差，另一方面，較高的表面能使得白炭黑粒子間團聚現(xiàn)象嚴重，導(dǎo) 致其在橡膠中更加難W分散。在傳統(tǒng)的干法共混工藝中，隨著白炭黑在膠料中用量的升高， 膠料加工操作困難，生熱高、能耗大，即使加入娃焼偶聯(lián)劑，白炭黑的分散也難W達到發(fā)揮 其性能優(yōu)勢的程度。
[0003] 為提高白炭黑的分散，解決含白炭黑膠料混煉生熱高、能耗大的問題，出現(xiàn)了液 相混煉白炭黑母煉膠工藝。專利 201110094208. 0、201110439344. 9、201110064299. 3、 201210282517. 5、201310536208. (KUS8357733B2等公開了液相（濕法）混煉白炭黑橡膠材 料的方法，總體上分為兩類：一類是成品干燥白炭黑加水制成白炭黑漿料后再加入娃焼偶 聯(lián)劑對白炭黑進行表面處理，然后將處理過的白炭黑漿料加入橡膠膠乳，經(jīng)攬拌、絮凝、清 洗、脫水、干燥等步驟制得白炭黑母煉膠；另一類是直接利用一定固含量的液態(tài)白炭黑漿料 (半成品白炭黑），其余步驟同第一類。同第一類相比，直接利用半成品白炭黑漿料，可W省 略耗能極大的白炭黑干燥工序，降低生產(chǎn)成本。兩類制備方法的共同特點是對白炭黑漿料 進行表面處理W提高與橡膠的相容性及結(jié)合力。然而對于在漿料中已處于團聚狀態(tài)的白炭 黑粒子，娃焼偶聯(lián)劑的處理功能非常有局限性，并且該步驟耗時耗能，降低了生產(chǎn)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，在白炭黑母煉膠制備工藝中加入了原料娃酸軸 溶液W及白炭黑的制備工序，在白炭黑的制備過程中，表面處理劑直接加入到反應(yīng)液中，隨 著白炭黑的沉淀生成，低程度團聚之前進行表面娃焼化處理，從而直接形成娃焼化處理的 白炭黑漿料，然后與橡膠膠乳共混，經(jīng)攬拌、絮凝、洗劑、干燥而得白炭黑母煉膠。
[0005] -種白炭黑母煉膠的制備方法，具體的步驟如下：
[0006] (1)液體水玻璃的制備
[0007] a、將石英砂（Si化含量> 99% )與純堿化2〇)3按重量比（1. 83?2) ;1共混均勻， 然后加入到塞爐，加熱至140(TC -150(TC，反應(yīng)生成娃酸軸化2〇 .mSi化，m值為3. 2?3. 5 ;
[0008] b、高壓蒸汽蓋內(nèi)預(yù)先通入水，再放入重量為水的H分之一的烙融的娃酸軸 Na2〇 'mSiOs，然后通入蒸汽，在0. 4MI^?0. 6MI^的壓力下進行溶解，制得液體娃酸軸，經(jīng)沉 淀，取上層清液過濾后調(diào)配成質(zhì)量濃度為24%?27 %的娃酸軸溶液；
[0009] (2)白炭黑漿料的合成
[0010] a、將水、娃酸軸溶液、娃焼偶聯(lián)劑溶液、硫酸軸按重量比巧0?60) : (55? 70) : (20?40) : (1.6?2)加入到配備蒸汽加熱和攬拌裝置的反應(yīng)器，攬拌下升溫至 80?90°C，滴加稀硫酸，至體系PH值為8,陳化20min ;
[0011] b、將娃酸軸溶液與濃硫酸同時滴加進入反應(yīng)器，保持此過程中PH值為8 ;
[0012] C、娃酸軸溶液加完后，陳化反應(yīng)20min，繼續(xù)滴加濃硫酸至PH值為4. 5?5. 5,然 后繼續(xù)攬拌20min，陳化20min ;
[0013] t所得白炭黑漿料經(jīng)壓濾、洗涂、打漿，然后加入水、氨氧化軸溶液調(diào)制成PH值為 7. 5?8. 5、固含量10%的漿料；
[0014] (3)白炭黑母煉膠的制備
[0015] a、制備好的白炭黑漿料加入到攬拌中的膠乳中，加料完畢，持續(xù)攬拌30min ;
[0016] b、攬拌中緩慢加入凝固劑氯化巧溶液進行絮凝；
[0017] C、將凝固物脫水、洗劑、干燥得白炭黑母煉膠。
[0018] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（2)、a中所述稀硫酸優(yōu)選為質(zhì)量濃度9. 1%。
[0019] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（2)、a中所述娃焼偶聯(lián)劑溶液中娃焼偶聯(lián)劑優(yōu)選 Y-琉丙基H甲氧基娃焼（皿590)，其溶液制備方法；按皿590 :無水己醇：醋酸：水為 3 : 3.2 : 0.8 : 93的重量比配料，先將K冊90、無水己醇、醋酸加入容器進行攬拌，然后在 攬拌中慢慢加入水，直至溶液澄清。
[0020] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（2)、b和C中濃硫酸質(zhì)量濃度為90%?95%。
[0021] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（2)、d中所述氨氧化軸溶液質(zhì)量濃度為20%?25%。
[0022] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（3)、a中膠乳為固含量25%?50%的天然膠乳。
[0023] 在上述方案的基礎(chǔ)上，步驟（3)、b中氯化巧溶液質(zhì)量濃度為2%?5%，氯化巧用 量為混合液總重的0. 2%?0. 5%。
[0024] 本發(fā)明在白炭黑母煉膠制備工藝中加入娃酸軸及娃酸軸溶液的制備工序，一方面 可一步制成制備白炭黑所需的原料，另一方面可保證原料的適用性及質(zhì)量；加入了白炭黑 制備工序，在白炭黑生成過程的同時進行表面處理，一方面可省略一個單獨的后續(xù)表面處 理過程，省時節(jié)能，同時還可改善表面處理效果，更能提高與橡膠的相容性及結(jié)合力，使硫 化膠的物理機械性能、動態(tài)力學(xué)性能得到改善，本發(fā)明制備工藝作為一個整體，每個步驟密 不可分。

【具體實施方式】
[0025] W下實施例僅用于對本發(fā)明做進一步的描述，并不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 實施例1
[0027] (一）娃酸軸溶液的制備
[002引 1、將石英砂（Si化含量> 99% )與純堿化20)3按重量比1. 9 : 1的比例稱量后共 混均勻，然后加入到塞爐，加熱至1450°C高溫下進行烙融反應(yīng)，生成娃酸軸化20 ? mSi化，m 為模數(shù)，即摩爾比，其值為3. 32;
[0029] 2、高壓蒸汽蓋內(nèi)預(yù)先通入水480Kg，再放入重量為160Kg的烙融的娃酸軸，然后通 入蒸汽，在0. 5MI^的壓力下進行溶解，制得液體娃酸軸，經(jīng)沉淀，取上層清液過濾后調(diào)配成 質(zhì)量濃度為25 %的娃酸軸溶液；
[0030](二）白炭黑漿料的合成
[003。 1、按皿590 :無水己醇：醋酸：水為3 : 3.2 : 0.8 : 93的重量比配料，先將 皿590、無水己醇、醋酸加入容器進行攬拌，然后在攬拌中慢慢加入水，直至溶液澄清，制得 娃焼偶聯(lián)劑溶液；
[0032] 2、將水80蛇，質(zhì)量濃度25%娃酸軸溶液70蛇、上述娃焼偶聯(lián)劑溶液25蛇、硫酸 軸1. 7Kg加入到配備蒸汽加熱和攬拌裝置的反應(yīng)器，攬拌下升溫至85C，滴加質(zhì)量濃度為 9. 1 %的稀硫酸63Kg，至體系PH值為8,陳化20min ;
[0033] 3、將20Kg質(zhì)量濃度為25 %娃酸軸溶液與2. OSKg質(zhì)量濃度90 %的濃硫酸同時滴 加進入反應(yīng)器，保持此過程中PH值為8 ;
[0034] 4、娃酸軸溶液加完后，陳化反應(yīng)20min，繼續(xù)滴加濃硫酸至PH值為5,然后繼續(xù)攬 拌 20min，陳化 20min ;
[00巧]5、所得白炭黑漿料經(jīng)壓濾、洗涂、打漿，然后加入水、氨氧化軸溶液調(diào)制成PH值為 7. 5、固含量10%的漿料；
[0036] (H)白炭黑母煉膠的制備
[0037] 1、將上述制備好的固含量10%的白炭黑漿料160Kg加入到40Kg攬拌中的固含量 40 %的天然膠乳中，加料完畢，持續(xù)攬拌30min ;
[003引 2、攬拌中緩慢加入5%氯化巧溶液12Kg進行絮凝；
[0039] 3、將凝固物脫水、洗劑、干燥得白炭黑含量為10化虹的白炭黑母煉膠。
[0040] 實施例2
[0041] (一）娃酸軸溶液的制備
[0042] 1、將石英砂（Si化含量> 99% )與純堿化2〇)3按重量比2 : 1的比例稱量后共混 均勻，然后加入到塞爐，加熱至145(TC高溫下進行烙融反應(yīng)，生成娃酸軸化2〇 ? mSi〇2, m為 模數(shù)，即摩爾比，其值為3. 5;
[0043] 2、高壓蒸汽蓋內(nèi)預(yù)先通入水5IOKg,再放入重量為ISOKg的烙融的娃酸軸，然后通 入蒸汽，在0. 6MI^的壓力下進行溶解，制得液體娃酸軸，經(jīng)沉淀，取上層清液過濾后調(diào)配成 質(zhì)量濃度為26 %的娃酸軸溶液；
[0044] (二）白炭黑漿料的合成
[004引 1、按皿590 :無水己醇：醋酸：水為3 : 3.2 : 0.8 : 93的重量比配料，先將 皿590、無水己醇、醋酸加入容器進行攬拌，然后在攬拌中慢慢加入水，直至溶液澄清，制得 娃焼偶聯(lián)劑溶液；
[0046] 2、將水75蛇，質(zhì)量濃度26%娃酸軸溶液60蛇、上述娃焼偶聯(lián)劑溶液20蛇、硫酸 軸1. 6Kg加入到配備蒸汽加熱和攬拌裝置的反應(yīng)器，攬拌下升溫至85C，滴加質(zhì)量濃度為 9. 1 %的稀硫酸60Kg，體系反應(yīng)至PH值為8,陳化20min ;
[0047] 3、將25Kg質(zhì)量濃度為26 %娃酸軸溶液與2. 46Kg質(zhì)量濃度95 %的濃硫酸同時滴 加進入反應(yīng)器，保持此過程中PH值為8 ;
[0048] 4、娃酸軸溶液加完后，陳化反應(yīng)20min，繼續(xù)滴加上述濃硫酸至PH值為5,然后繼 續(xù)攬拌20min，陳化20min ;
[0049] 5、所得白炭黑漿料經(jīng)壓濾、洗涂、打漿，然后加入水、氨氧化軸溶液調(diào)制成PH值為 8、固含量10%的漿料；
[0050] (H)白炭黑母煉膠的制備
[005。 1、將上述制備好的固含量10%的白炭黑漿料200Kg加入到37Kg攬拌中的固含量 45 %的天然膠乳中，加料完畢，持續(xù)攬拌30min ;
[005引 2、攬拌中緩慢加入5%氯化巧溶液HKg進行絮凝；
[0053] 3、將凝固物脫水、洗劑、干燥得白炭黑含量為12化虹的白炭黑母煉膠。
[0054] 白炭黑母煉膠應(yīng)用性對比試驗
[00巧]將本專利中經(jīng)打漿處理的白炭黑漿料干燥后制得白炭黑，并W干法混煉作為對比 例，與實施例1、實施例2進行應(yīng)用性對比試驗，混煉膠配方如表1所示。
[0056] 表1應(yīng)用性對比試驗混煉膠配方組成
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于具體的步驟如下： (1) 液體水玻璃的制備 a、 將石英砂（Si02含量彡99% )與純堿Na2C03按重量比（1. 83?2) : 1共混均勻，然 后加入到窯爐，加熱至1400°C -1500°C，反應(yīng)生成硅酸鈉 Na20 ? mSi02，m值為3. 2?3. 5 ; b、 高壓蒸汽釜內(nèi)預(yù)先通入水，再放入重量為水的三分之一的熔融的硅酸鈉 Na20 ?mSiOs，然后通入蒸汽，在0. 4MPa?0. 6MPa的壓力下進行溶解，制得液體硅酸鈉，經(jīng)沉 淀，取上層清液過濾后調(diào)配成質(zhì)量濃度為24%?27%的硅酸鈉溶液； (2) 白炭黑漿料的合成 a、 將水、硅酸鈉溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液、硫酸鈉按重量比（80?60) : (55? 70) : (20?40) : (1.6?2)加入到配備蒸汽加熱和攪拌裝置的反應(yīng)器，攪拌下升溫至 80?90°C，滴加稀硫酸，至體系PH值為8,陳化20min ; b、 將硅酸鈉溶液與濃硫酸同時滴加進入反應(yīng)器，保持此過程中PH值為8 ; c、 硅酸鈉溶液加完后，陳化反應(yīng)20min，繼續(xù)滴加濃硫酸至PH值為4. 5?5. 5,然后繼 續(xù)攪拌20min，陳化20min ; d、 所得白炭黑漿料經(jīng)壓濾、洗滌、打漿，然后加入水、氫氧化鈉溶液調(diào)制成PH值為 7. 5?8. 5、固含量10%的漿料； (3) 白炭黑母煉膠的制備 a、 制備好的白炭黑漿料加入到攪拌中的膠乳中，加料完畢，持續(xù)攪拌30min ; b、 攪拌中緩慢加入凝固劑氯化鈣溶液進行絮凝； c、 將凝固物脫水、洗劑、干燥得白炭黑母煉膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（2)、a中所 述稀硫酸優(yōu)選為質(zhì)量濃度9. 1 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（2)、a 中所述硅烷偶聯(lián)劑溶液中硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選巰丙基三甲氧基硅烷（KH590)，其溶液制備 方法：按KH590 :無水乙醇：醋酸：水為3 : 3. 2 : 0. 8 : 93的重量比配料，先將KH590、 無水乙醇、醋酸加入容器進行攪拌，然后在攪拌中慢慢加入水，直至溶液澄清。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（2)、b和c 中濃硫酸質(zhì)量濃度為90%?95%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（2)、d 中所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量濃度為20%?25%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（3)、a中膠 乳為固含量25 %?50 %的天然膠乳。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種白炭黑母煉膠的制備方法，其特征在于步驟（3)、b中氯 化鈣溶液質(zhì)量濃度為2%?5%，氯化鈣用量為混合液總重的0. 2%?0. 5%。
【文檔編號】C08K9/06GK104356445SQ201410645853
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】傅秀成 申請人:青島福凱橡塑新材料有限公司