專利名稱：一種疏水性白炭黑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備方法，具體地，涉及一種疏水性白炭黑的制備方法。
背景技術：
白炭黑是白色粉末狀X-射線無定形硅酸和硅酸鹽產品的總稱，主要是指沉淀二氧化硅、氣相二氧化硅、超細二氧化硅凝膠和氣凝膠，也包括粉末狀合成硅酸鋁和硅酸鈣
坐寸o現在生產硅乳液消泡劑都會用到親水的白炭黑作為主要的活性成分。但在制作過程中一般都需要和有機硅反應很長時間，這樣使得消泡劑的制作時間會很長，而且也很耗能。通過疏水劑對白炭黑表面處理，可以得到一種高疏水的白炭黑，可以是使得制作硅乳液消泡劑的時間大幅度減少，而且相對于清水白炭黑生產的消泡劑性能也有很大幅度的提高。對白炭黑表面進行表面改性的研究起步于20世紀60 70年代，JP502427描述了一種“疏水白炭黑的制備方法”該方法首先在反應器中將聚乙烯醇溶解于水中，加入硅酸鈉，升溫到82°C，然后同時加入硫酸和硅酸鈉，得到pH值為2.5的懸濁液，通過過濾、洗滌、干燥和粉碎得到有機改性產品，該產品可用作油漆消光劑、增稠劑等.JP5730803推出一種新型的制備方法，該方法用有機鹵化硅烷對沉淀白炭黑進行處理，把常規(guī)所制備的沉淀白炭黑懸濁液加熱到50-90°C，然后加入有機鹵化硅烷，再對生成物過濾、洗滌、干燥，在300-600°C進行熱處理，得到疏水性沉淀白炭黑產品，該產品可用作橡膠填充劑等。EP251176介紹了一種改進的處理工藝，該工藝是將100質量份的氣相白炭黑，在室溫下連續(xù)通有機鹵化硅烷(10份Me2SiCl2和10份Me3SiCl )，然后在150°C下保持3h，趕除鹽酸后，得到疏水氣相白炭黑，該產品可用作硅橡膠補強劑。US4554147介紹將白炭黑置于流化床中，在300 600°C下，使用Me2SiCl2, HCl及表面活性劑配成的混合改性劑，得到疏水白炭黑。US5009874介紹了制備疏水的特別是球形的疏水沉淀二氧化硅，用在硅橡膠中作補強劑.US7282236和US7452600介紹了另一些改性的疏水沉淀二氧化硅的制備方法。傳統(tǒng)的白炭黑表面改性主要使用一些低分子量的改性劑，所以改性后的白炭黑疏水性都不是很高，而且對于消泡劑的性能基本沒有任何提高的作用，所以都不太適合作為消泡劑的原料。此外，在《無機鹽工業(yè)》于2005年2月第37卷第2期出版的文章《新型疏水沉淀二氧化硅的制備》中，采用二甲基聚環(huán)硅氧烷作為制備疏水性沉淀二氧化硅(即疏水性白炭黑)的改性劑，然而，雖然二甲基聚環(huán)硅氧烷是聚硅氧烷的一種，但二甲基聚環(huán)硅氧烷的環(huán)不會很大，最多含5個硅元素，所以分子量都不是很大，都在幾百左右，這樣大小的分子量雖然比傳統(tǒng)中采用的低分子量的改性劑要高，但還是不能滿足提高白炭黑疏水性的要求。

發(fā)明內容
為解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種疏水性白炭黑的制備方法，通過所述方法制得的白炭黑，具有較好的疏水性，并可有效提高后續(xù)制得的高硅乳液消泡劑的消泡性能，并使得生產消泡劑的時間很成本大幅度降低。為達到上述目的，本發(fā)明主要采用如下技術方案:—種疏水性白炭黑的制備方法，所述方法包括如下步驟:I)、制備高分子改性劑乳液加入質量百分數為4 15%的乳化劑，將質量百分數為10 35%的高分子量改性劑分散在質量百分數為50 86%去離子水中，制得高分子改性劑乳液，所述高分子量改性劑為聚硅氧烷，所述高分子量改性劑的分子量在1000 100000之間；2)、制備疏水性白炭黑將質量百分數為5 45%的白炭黑加入質量百分數為55 95%的去離子水中，制得白炭黑懸浮液，所述白炭黑懸浮液的濃度為5 45%，將步驟I)中制得的高分子改性劑乳液和白炭黑懸浮液以1:1 1:6的比例混合,添加堿調節(jié)pH值至7 12,加熱至30 90°C，干燥，研磨，制得所述疏水性白炭黑，反應時間控制在I 5小時之間。進一步優(yōu)選地，所述乳化劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯中的一種或多種混合物。進一步優(yōu)選地，所述白炭黑為氣相法或沉淀法制得的白炭黑。進一步優(yōu)選地，所述乳化劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯中的一種或多種混合物。進一步優(yōu)選地，所述白炭黑包括氣相法和沉淀法制得的白炭黑。進一步優(yōu)選地，所述堿選自如下物質中的一種或多種:乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、三甲胺、三乙醇胺、甲醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鉀、丁基鋰、苯基鋰、二異丙基胺基鋰、六甲基二硅胺基鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、碳酸鈉、碳酸氫鈉。其中，乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、三甲胺、三乙醇胺為胺類化合物。甲醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鉀為醇的堿金屬鹽類。丁基鋰、苯基鋰為烷基金屬鋰化合物。二異丙基胺基鋰、六甲基二硅胺基鋰為胺基鋰化合物。氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂為堿金屬的氫氧化物。碳酸鈉、碳酸氫鈉為堿金屬的碳酸鹽。進一步優(yōu)選地,所述白炭黑懸浮液的濃度為10 35%。進一步優(yōu)選地,在步驟2)中，添加堿調節(jié)pH值至8 11。進一步優(yōu)選地，所述反應時間控制在I 3小時之間。進一步優(yōu)選地,所述所述聞分子量改性劑的分子量在1000 50000之間。反應溫度控制在10 95°C之間，最好控制在20 75°C之間。本發(fā)明的有益效果在于:在傳統(tǒng)的白炭黑表面改性工藝中，所使用的改性劑均為低分子量的改性劑，這樣得到的改性后的白炭黑疏水性都不是很高，而且對于消泡劑的性能基本沒有任何提高的作用，所以都不太適合作為消泡劑的原料。本專利中，發(fā)明人通過采用高分子量改性劑(即聚硅氧烷，均為直鏈結構，或帶部分支鏈，且分子量在1000以上)改性后制得的白炭黑，具有較好的疏水性，與普通清水二氧化硅制得的硅乳液消泡劑相比，采用本發(fā)明提供的疏水性白炭黑制得的硅乳液消泡劑可提高2-5倍的破泡速度，增加5 10倍的抑泡時間。普通清水二氧化硅需要在高溫下和硅油熬很長時間制得硅膏，但如果用本發(fā)明的高疏水二氧化硅，可以省略這一步，或者只需熬很短一段時間即可，從而降低消泡劑的生產時間和成本。具體而言，本發(fā)明用到的改性劑是分子量在1000以上的、長鏈的聚硅氧烷。由于其疏水鏈比一般低分子量的改性劑要長很多，所有使得最終改性后的白炭黑具有超聞的疏水性。由于其超聞的疏水性，使得本發(fā)明的白炭黑比用低分子量改性劑得到白炭黑，在礦物油及硅油中更容易分散。所以用本發(fā)明白炭黑為原料制得的消泡劑具有更快的消泡速度，和更長的抑泡時間。另外由于其已經具有超高的疏水性，在生產消泡劑的過程中，無需經過長時間高溫疏水化處理，這可以顯著降低能耗、加快成品產出速度。
具體實施例方式下面對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1I)、聚硅氧烷乳液的配置取20克的高分子量的聚硅氧烷，然后加入到100克去離子水中，加入21克的脂肪醇聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚，加熱至40°C左右。然后用高剪切力的分散機，將聚硅氧烷分散在去離子水中，制成聚硅氧烷的乳液。2)、高疏水性白炭黑的制作取30克的白炭黑(沉淀法制得)，加入到100克的去離子水中。通過分散機將其分散成白炭黑的懸浮液。取70克步驟I)中配置的聚硅氧烷乳液，加入到白炭黑的懸浮液中。通過加入一定量的丁基鋰和氫氧化鈉將PH值調節(jié)到8-10之間。然后將配置好液體放在加熱器上加熱到50°C。加熱反應I小時后將液體取下，冷卻。通過加熱干燥，然后用研磨機研磨，最后制得最終的疏水性白炭黑。實施例2.I)、聚硅氧烷乳液的配置如實施例12)、高疏水性白炭黑的制作取30克的白炭黑(氣相法制得)，加入到100克的去離子水中。通過分散機將其分散成白炭黑的懸浮液。取100克步驟I)中配置的聚硅氧烷乳液，加入到白炭黑的懸浮液中。通過加入一定量的苯基鋰和二異丙基胺基鋰將PH值調節(jié)到8-10之間。然后將配置好液體放在加熱器上加熱到90°C。加熱反應3小時后將液體取下，冷卻。通過加熱干燥，然后用研磨機研磨，最后制得最終的疏水性白炭黑。實施例3.
I)、聚硅氧烷乳液的配置取30克的高分子量的聚硅氧烷,然后加入到90克去離子水中，加入15克斯潘-60和吐溫-80 (1:1)的混合物，加熱至40°C左右。然后用高剪切力的分散機，將聚硅氧烷分散在去離子水中，制成聚硅氧烷的乳液。2)、高疏水性白炭黑的制作取30克的白炭黑(沉淀法制得)，加入到100克的去離子水中。通過分散機將其分散成白炭黑的懸浮液。取40克步驟I)中配置的聚硅氧烷乳液，加入到白炭黑的懸浮液中。通過加入一定量的乙醇鈉和氫氧化鈉將PH值調節(jié)到8-10之間。然后將配置好液體放在加熱器上加熱到30°C。加熱反應1.5小時后將液體取下，冷卻。通過加熱干燥，然后用研磨機研磨，最后制得最終的疏水性白炭黑。實施例4I)、聚硅氧烷乳液的配置如實施例32)、高疏水性白炭黑的制作取30克的白炭黑(氣相法制得)，加入到100克的去離子水中。通過分散機將其分散成白炭黑的懸浮液。取20克步驟I)中配置的聚硅氧烷乳液，加入到白炭黑的懸浮液中。通過加入一定量的乙醇鈉和氨水將PH值調節(jié)到8-10之間。然后將配置好液體放在加熱器上加熱到50°C。加熱反應3小時后將液體取下，冷卻。通過加熱干燥，然后用研磨機研磨，最后制得最終的疏水性白炭黑。白炭黑疏水性的測試方法:采用乙醇法測定產品的疏水度，即將表面改性過的產品置于25ml水中，向其中加入無水乙醇直至粉末完全浸潤，記錄無水乙醇的加入量V(Hll)。親油化度的計算:疏水性=(V/V+25) X 100%數值越高，表明疏水性越好。本發(fā)明制得的疏 水性白炭黑，相較一般的疏水性白炭黑，疏水性結果如下表所示:
權利要求
1.一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 1)、制備高分子改性劑乳液 加入質量百分數為4 15%的乳化劑，將質量百分數為10 35%的高分子量改性劑分散在質量百分數為50 86%去離子水中，制得高分子改性劑乳液，所述高分子量改性劑為聚硅氧烷，所述高分子量改性劑的分子量在1000 100000之間； 2)、制備疏水性白炭黑 將質量百分數為5 45%的白炭黑加入質量百分數為55 95%的去離子水中，制得白炭黑懸浮液，所述白炭黑懸浮液的濃度為5 45%，將步驟I)中制得的高分子改性劑乳液和白炭黑懸浮液以1:1 1:6的比例混合，添加堿調節(jié)pH值至7 12，加熱至30 90°C，干燥，研磨，制得所述疏水性白炭黑，反應時間控制在I 5小時之間。
2.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述乳化劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇脂肪酸酯中的一種或多種混合物。
3.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述白炭黑為氣相法或沉淀法制得的白炭黑。
4.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述堿選自如下物質中的一種或多種:乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三乙胺、三甲胺、三乙醇胺、甲醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鉀、丁基鋰、苯基鋰、二異丙基胺基鋰、六甲基二硅胺基鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、碳酸鈉、碳酸氫鈉。
5.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述白炭黑懸浮液的濃度為10 35%。
6.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 在步驟2)中，添加堿調節(jié)pH值至8 11。
7.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述反應時間控制在I 3小時之間。
8.根據權利要求1所述的一種疏水性白炭黑的制備方法，其特征在于: 所述所述聞分子量改性劑的分子量在1000 50000之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疏水性白炭黑的制備方法，所述方法包括如下步驟1)、制備高分子改性劑乳液；加入乳化劑，將高分子量改性劑分散在去離子水中，制得高分子改性劑乳液；2)、制備疏水性白炭黑；將白炭黑加入去離子水中，制得白炭黑懸浮液，所述白炭黑懸浮液的濃度為5～45%，將步驟1)中制得的高分子改性劑乳液和白炭黑懸浮液以1:1～16的比例混合，添加堿調節(jié)pH值至7～12，加熱至30～90℃，干燥，研磨，制得所述疏水性白炭黑，反應時間控制在1～5小時之間。本發(fā)明所制備的白炭黑具有較好的疏水性，并可有效提高后續(xù)制得的高硅乳液消泡劑的消泡性能，并使得生產消泡劑的時間很成本大幅度降低。
文檔編號B01D19/04GK103191588SQ20131012363
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權日2013年4月11日
發(fā)明者陳偉, 陳泗芬 申請人:陳偉, 陳泗芬