專利名稱：一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備白炭黑的技術(shù)，具體的說涉及一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法。
背景技術(shù)：
白炭黑又名為水合二氧化硅，分子式為SiO2 TiH2O，相對密度為2. 319 2. 653，熔點1750°C，是一種白色、無毒、無定形微粉，具有多孔、質(zhì)輕、高分散、耐高溫、不燃燒、化學穩(wěn)定及電絕緣性好等優(yōu)異性能。白炭黑是一種多功能添加劑，廣泛用于硅橡膠、涂料、油墨、醫(yī)藥、造紙、食品、化妝品、化學機械拋光等行業(yè)，可起到補強、增稠、觸變、消光等作用。目前白炭黑主要生產(chǎn)方法有兩種氣相法和沉淀法，前者主要采用有機硅化合物、氯硅烷和氯化硅等原料來制取，產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)而價高；后者是利用硅酸鹽和無機酸反應(yīng)來制取，產(chǎn)品價格低廉， 增長，采用沉淀法制取的白炭黑在未來幾年內(nèi)將以10%的速度增長。有機硅樹脂主要是從氯硅烷出發(fā)，經(jīng)水解、水洗、濃縮和縮聚等幾個工序制得。而制備有機硅樹脂這個過程會產(chǎn)生大量的廢鹽酸。隨著我國有機硅樹脂產(chǎn)量逐年增加，廢酸的量也越來越大，而這些廢酸中含有有機溶劑、有機硅小分子和其它助劑，難以處理，是一個極大的安全隱患，如果直接排放也是很大的污染源。因此，需要找到一種能夠充分利用廢酸，不僅工藝簡單，設(shè)備投資少，能轉(zhuǎn)化生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品的方法，而且又能綜合利用廢酸，以滿足有機硅行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，同時解決環(huán)境污染問題。CN1031821A的中國專利公開了一種利用硫酸烷基化酸渣制造白炭黑技術(shù)，該發(fā)明利用酸渣中分離出的硫酸代替以往沉淀法制造白炭黑所需市場緊缺的純凈硫酸或鹽酸，大大降低生產(chǎn)成本，同時消除廢酸對環(huán)境的污染。首先將酸渣與水混合，靜置分層后得到稀硫酸和油，油可作燃料油。然后按沉淀法制造白炭黑方法，用分離到的稀硫酸與硅酸鈉進行中和反應(yīng)，再老化、過濾、洗滌、干燥、粉碎即得透明白炭黑產(chǎn)品。但是該方法只能用于硫酸烷基化的酸渣處理，而其得到的產(chǎn)品中會含有Na2S和Na2SR,難以完全清理干凈，當使用過程遇酸釋放硫化氫和硫醇出現(xiàn)惡臭，使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決有機硅樹脂制備過程中產(chǎn)生大量的廢鹽酸污染環(huán)境的問題，本發(fā)明提供一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，該方法對環(huán)境友好、工藝簡單，并且生產(chǎn)成本低，而且可以很好的解決廢酸帶來的環(huán)境污染。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，所述的制備方法為以下步驟
(1)、在反應(yīng)釜內(nèi)加入硅樹脂工業(yè)廢酸，攪拌加熱升溫至50 60°C；
(2)、在I I.5小時內(nèi)往反應(yīng)釜中添加質(zhì)量百分比濃度為15 30%的水玻璃，滴加完畢后用硅樹脂工業(yè)廢酸將反應(yīng)液的PH值調(diào)節(jié)至6. 5 8后攪拌均勻；常規(guī)情況下攪拌時間最大為0. 5小時左右。(3)、將反應(yīng)液升溫至75 90°C，陳化2 4小時，采用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次后進行干燥，粉碎得到白炭黑；
其中，硅樹脂工業(yè)廢酸與水玻璃的質(zhì)量比為I :1. 075 3. 15。步驟(I)中所述的硅樹脂工業(yè)廢酸選自氯硅烷單體或有機硅高沸物生產(chǎn)有機硅樹脂所產(chǎn)生的廢酸，作為優(yōu)選，硅樹脂工業(yè)廢酸選自生產(chǎn)有機基團與硅原子摩爾比(R/Si)為
0.95 I. 3的氯硅烷單體或有機硅高沸物生產(chǎn)有機硅樹脂所產(chǎn)生的廢酸，硅樹脂工業(yè)廢酸的質(zhì)量百分比濃度為8 20%，作為優(yōu)選為10 20%。硅樹脂工業(yè)廢鹽酸中可以含有機溶劑，硅樹脂工業(yè)廢鹽酸中含有的機溶劑為甲醇、乙醇、正丁醇或異丙醇中一種或幾種任意比例的混合物。步驟(2)中所述的水玻璃的模數(shù)為2. 0 3. 2，作為優(yōu)選，模數(shù)為2. 5 3. O。本發(fā)明采用由氯硅烷單體或有機硅高沸物來生產(chǎn)有機硅樹脂所產(chǎn)生的廢酸，由于廢酸中存在少量的有機硅預(yù)聚體和活性溶劑，無需另加相關(guān)助劑即可以克服因凝膠而產(chǎn)生強烈的聚集性而產(chǎn)生分散性差的問題，從而得到性能更佳白炭黑。整個工藝簡單，而且可以很好減少廢酸帶來的環(huán)境污染。產(chǎn)品可用于橡膠制品、膠結(jié)劑和涂料等領(lǐng)域。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
(I)本發(fā)明的制備方法對環(huán)境友好、工藝簡單，并且生產(chǎn)成本低，設(shè)備投資少，能轉(zhuǎn)化生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品。(2)可以綜合利用廢酸，以滿足有機硅行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，同時解決環(huán)境污染問題。具體實施方法
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，所需原料均可市購。實施例I :
在5L的反應(yīng)釜中加入使用R/Si為0. 95的有機硅樹脂所產(chǎn)生的工業(yè)廢酸2000g，將其配制成質(zhì)量百分比濃度為20%，攪拌加熱至50°C，I. 5個小時內(nèi)將模數(shù)為3及質(zhì)量百分比濃度為30%的水玻璃2150g滴加至反應(yīng)釜內(nèi)，滴加完畢后，用20%工業(yè)廢酸將pH調(diào)節(jié)至
7.5后再攪拌均勻。將反應(yīng)液升溫至75°C，陳化2小時。經(jīng)離心過濾、打漿洗滌2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。該白炭黑的二氧化硅含量96. 4%，比表面積125m2/g，粒徑195nm。實施例2:
在5L的反應(yīng)釜中加入使用R/Si為I. 3的有機硅樹脂所產(chǎn)生的工業(yè)廢酸IOOOgdf其配制成質(zhì)量百分比濃度為10%，攪拌加熱至60°C，I個小時內(nèi)將模數(shù)為2及濃度為15%的水玻璃3150g滴加至反應(yīng)釜內(nèi)，滴加完畢后，用10%的工業(yè)廢酸將pH調(diào)節(jié)至8后再攪拌均勻。升溫至90°C，陳化4小時。經(jīng)離心過濾、打漿洗滌2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。該白炭黑的二氧化硅含量97. 6%，比表面積185m2/g，粒徑135nm。
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實施例3:
在5L的反應(yīng)釜中加入使用R/Si為I. I的有機硅樹脂所產(chǎn)生的工業(yè)廢酸1300g，將其配制成質(zhì)量百分比濃度為15%，攪拌加熱至55°C，I個小時內(nèi)將模數(shù)為2. 6及濃度為20%的水玻璃2950g滴加至反應(yīng)釜內(nèi)，滴加完畢后，用15%的工業(yè)廢酸將pH調(diào)節(jié)至6. 5后再攪拌均勻。升溫至90°C，陳化4小時。經(jīng)離心過濾、打漿洗滌2次、干燥、粉碎后得到白炭黑。
該白炭黑的二氧化硅含量97. 3%，比表面積225m2/g，粒徑85nm。實施例4:
在100L的反應(yīng)釜中加入使用R/Si為I. 2的有機硅樹脂所產(chǎn)生的工業(yè)廢酸26Kg，將其配制成質(zhì)量百分比濃度為8%，攪拌加熱至55°C，I. 5個小時內(nèi)將模數(shù)為2. 5及濃度為10%的水玻璃60. 4Kg滴加至反應(yīng)釜內(nèi)，滴加完畢后，用8%的工業(yè)廢酸將pH控制在7后繼續(xù)攪拌均勻。升溫至85°C，陳化3小時。經(jīng)板框式過濾、打漿洗滌3次、干燥、粉碎后得到白炭黑。
該白炭黑的二氧化硅含量97. 7%，比表面積245m2/g，粒徑80nm。
權(quán)利要求
1.一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，其特征在于，所述的方法為以下步驟 (1)、在反應(yīng)釜內(nèi)加入硅樹脂工業(yè)廢酸，攪拌條件下加熱升溫至50 60°C； (2)、在I I.5小時內(nèi)往反應(yīng)釜中滴加質(zhì)量百分比濃度為10 30%的水玻璃，滴加完畢后用硅樹脂工業(yè)廢酸將反應(yīng)液的PH值調(diào)節(jié)到6. 5 8后攪拌均勻； (3)、將反應(yīng)液升溫至75 90°C，陳化2 4小時，采用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次后進行干燥、粉碎得到白炭黑； 其中，硅樹脂工業(yè)廢酸與水玻璃的質(zhì)量比為I :1. 075 3. 15。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，其特征在于步驟(I)中所述的硅樹脂工業(yè)廢酸選自氯硅烷單體或有機硅高沸物生產(chǎn)有機硅樹脂所產(chǎn)生的廢酸。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，其特征在于硅樹脂工業(yè)廢酸選自生產(chǎn)有機基團與硅原子摩爾比為0. 95 I. 3的氯硅烷單體或有機硅高沸物生產(chǎn)有機硅樹脂所產(chǎn)生的廢酸。
4.根據(jù)權(quán)利I至3中任一項所述的一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，其特征在于硅樹脂工業(yè)廢酸的質(zhì)量百分比濃度為8 20%。
5.根據(jù)權(quán)利I至3中任一項所述的一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，其特征在于步驟(2)中所述的水玻璃的模數(shù)為2. 0 3. 2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備白炭黑的技術(shù)，為解決有機硅樹脂制備過程中產(chǎn)生大量的廢鹽酸污染環(huán)境的問題，本發(fā)明提供一種利用硅樹脂工業(yè)廢酸制備白炭黑的方法，在反應(yīng)釜內(nèi)加入硅樹脂工業(yè)廢酸，攪拌加熱升溫至50～60℃；在1～1.5小時內(nèi)往反應(yīng)釜中滴加質(zhì)量百分比濃度為10～30%的水玻璃，滴加完畢后用工業(yè)廢酸將反應(yīng)液的pH值調(diào)節(jié)到6.5～8后攪拌均勻；將反應(yīng)液升溫至75～90℃，陳化2～4小時，采用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次后進行干燥、粉碎得到白炭黑；該方法對環(huán)境友好、工藝簡單，并且生產(chǎn)成本低，而且可以很好的解決廢酸帶來的環(huán)境污染。
文檔編號C01B33/12GK102674371SQ201210116359
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者倪勇, 吳連斌, 蔣劍雄, 陳利民 申請人:杭州硅暢科技有限公司