專(zhuān)利名稱(chēng)：高分散的橡膠配合劑用納米白炭黑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分散的橡膠配合劑用納米白炭黑的制備方法，屬于化工應(yīng)用技
術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
直接制備的納米白炭黑，是一種白色、無(wú)毒、無(wú)定形的微細(xì)粉末狀硅化合物，具有 多孔性、可分散性、質(zhì)輕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、不燃燒、電絕緣性好等優(yōu)異性能，可對(duì)橡膠 起到增稠和補(bǔ)強(qiáng)作用。 但是納米白炭黑內(nèi)部的聚硅氧、表面的活性硅醇基及其對(duì)水的吸附，使其呈親水 性。而且，由于納米白炭黑表面存在羥基，表面能較大，聚集體總傾向于凝聚。這些因素使 納米白炭黑在橡膠中難以大量分散，而限制了白炭黑在橡膠中的應(yīng)用。因而如何提高納米 白炭黑的分散性是其在橡膠中廣泛應(yīng)用的首要問(wèn)題。 目前納米白炭黑的改性主要是以KH-硅烷偶聯(lián)劑的無(wú)水乙醇溶液作為改性劑，經(jīng) 過(guò)改性后，納米白炭黑的DBP吸油值雖然有所提高，分散性能得到改善，但改善仍然不顯 著，而且以無(wú)水乙醇作溶劑，生產(chǎn)成本很高，對(duì)環(huán)境有一定的污染。因此，如何顯著改善納米 白炭黑的分散性，降低生產(chǎn)成本，成為納米白炭黑在橡膠中廣泛應(yīng)用的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高分散的橡膠配合劑用納 米白炭黑的制備方法，經(jīng)此方法改性后的納米白炭黑，其DBP吸油值可顯著提高，在橡膠中 能較好分散，能極大地增強(qiáng)橡膠的強(qiáng)度，同時(shí)又不污染環(huán)境。 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述高分散的橡膠配合劑用納米白炭黑的制備方 法，包括以下步驟 (1)、將白炭黑分散于去離子中，充分分散形成反應(yīng)體系，白炭黑與去離子水的質(zhì) 量比為1 : 8 12 ; (2)、向反應(yīng)體系中滴加硅烷偶聯(lián)劑水溶液，滴加速度為2 4ml/min，硅烷偶聯(lián)劑 水溶液的摩爾濃度為0. 3 0. 5mol/l，硅烷偶聯(lián)劑水溶液的加入量為24 28ml/10g白炭 黑； (3)、加入硅烷偶聯(lián)劑水溶液的反應(yīng)體系在75 85t:下反應(yīng)1小時(shí)20分鐘到1小 時(shí)40分鐘得到納米白炭黑。 制得的納米白炭黑的DBP吸油值為3. 2 35cmVg。 所述DBP值是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，lg白炭黑吸收鄰苯二甲酸二丁酯(DBP， di-n-butyl phthalate)的體積(cm3)數(shù)。用來(lái)表征白炭黑的聚集程度。DBP值可以計(jì)算 白炭黑聚集體之間的空隙體積，故是白炭黑聚集和附聚程度的量度。白炭黑用作橡膠填充 劑時(shí)，其粒子的聚集程度影響白炭黑硫化膠的使用性能。 所述硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-570、硅烷偶聯(lián)劑KH-560或硅烷偶聯(lián)劑KH-550。
所述硅烷偶聯(lián)劑KH-570的化學(xué)名稱(chēng)Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷， 可購(gòu)自南京立派化工有限公司等。相當(dāng)于美國(guó)聯(lián)碳公司A-174、美國(guó)道康寧公司Z-6030、 日本信越公司KBM-503、德國(guó)華克公司GF-31。是一種無(wú)色透明液體，沸點(diǎn)255。C，密度 P25°C 1. 045g/cm3，折光率n25Dl. 429，閃點(diǎn)88°C ，溶于甲苯、乙醚、鹵代烴等有機(jī)溶劑，在酸 性或堿性條件下水解。 硅烷偶聯(lián)劑KH-560的化學(xué)名稱(chēng)Y_(2. 3_環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，可購(gòu) 自湖北藍(lán)天化工產(chǎn)品有限公司。 硅烷偶聯(lián)劑KH-550(SG-Si1100)的化學(xué)名稱(chēng)Y _氨丙基三乙氧基硅烷，英文 名-Aminopropyltriethoxysilane, CAS編號(hào)919-30-2。 本發(fā)明用低成本、無(wú)污染的溶劑來(lái)溶解改性劑，對(duì)納米白炭黑進(jìn)行改性，來(lái)極大地 提高納米白炭黑的DBP吸油值，顯著改善納米白炭黑的分散性；與現(xiàn)有的方法相比，可特別 有效地提高納米白炭黑的DBP吸油值，改善其在橡膠中的分散性，并降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將在以下的實(shí)施例中進(jìn)一步闡述，但這并不應(yīng)成為對(duì)發(fā)明范圍的限制。本
發(fā)明的白炭黑、硅烷偶聯(lián)劑均為市售。
實(shí)施例1 30克市售納米白炭黑分散于300ml去離子水中形成反應(yīng)體系，將80ml摩爾濃度 為0. 3mol/l的硅烷偶聯(lián)劑KH-570水溶液以3ml/min的速度逐滴加入到反應(yīng)體系中，反應(yīng) 體系在8(TC的水浴中反應(yīng)1小時(shí)30分鐘，其DBP吸油值可達(dá)到3. 40cm3/g。
實(shí)施例2將20克市售納米白炭黑分散于160ml去離子水中，將50ml摩爾濃度為0. 4mol/l 的硅烷偶聯(lián)劑KH-560的水溶液以2ml/min的速度逐滴加入到反應(yīng)體系中，反應(yīng)體系在75°C 的水浴中反應(yīng)1小時(shí)40分鐘，其DBP吸油值可達(dá)到3. 20cm3/g。
實(shí)施例3 將40克市售納米白炭黑分散于480ml去離子水中，將98ml摩爾濃度為0. 5mol/l 的硅烷偶聯(lián)劑KH-550水溶液以4ml/min的速度逐滴加入到反應(yīng)體系中，反應(yīng)體系在85°C的 水浴中反應(yīng)1小時(shí)20分鐘，其DBP吸油值可達(dá)到3. 50cmVg。
權(quán)利要求
一種高分散的橡膠配合劑用納米白炭黑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)、將白炭黑分散于去離子中，充分分散形成反應(yīng)體系，白炭黑與去離子水的質(zhì)量比為1∶8～12；(2)、向反應(yīng)體系中滴加硅烷偶聯(lián)劑水溶液，滴加速度為2～4ml/min，硅烷偶聯(lián)劑水溶液的摩爾濃度為0.3～0.5mol/1，硅烷偶聯(lián)劑水溶液的加入量為24～28ml/10g白炭黑；(3)、加入硅烷偶聯(lián)劑水溶液的反應(yīng)體系在75～85℃下反應(yīng)1小時(shí)20分鐘～1小時(shí)40分鐘得到納米白炭黑。
2. 如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是制得的納米白炭黑的DBP吸油值為3. 2 35cmVg。
3. 如權(quán)利要求l所述的制備方法，其特征是所述硅烷偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550、硅 烷偶聯(lián)劑KH-560或硅烷偶聯(lián)劑KH-570。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分散的橡膠配合劑用納米白炭黑的制備方法，其特征是先將白炭黑分散于去離子中，充分分散形成反應(yīng)體系；再向反應(yīng)體系中滴加硅烷偶聯(lián)劑水溶液；加入硅烷偶聯(lián)劑水溶液的反應(yīng)體系在75～85℃下反應(yīng)1小時(shí)20分鐘～1小時(shí)40分鐘得到納米白炭黑。制得的納米白炭黑的DBP吸油值為3.2～35cm3/g。本發(fā)明用低成本、無(wú)污染的溶劑來(lái)溶解改性劑，對(duì)納米白炭黑進(jìn)行改性，來(lái)極大地提高納米白炭黑的DBP吸油值，顯著改善納米白炭黑的分散性；與現(xiàn)有的方法相比，可特別有效地提高納米白炭黑的DBP吸油值，改善其在橡膠中的分散性，并降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08K3/36GK101775157SQ20101001717
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月4日
發(fā)明者李煜林, 陳正行 申請(qǐng)人:江南大學(xué)