CN101230212A - 一种白碳黑表面复合改性制备方法 - Google Patents

Abstract

一种白碳黑表面复合改性制备方法涉及干法复合制备改性白碳黑方法。本发明就是提供一种既兼顾湿法改性优点，也兼顾了干法改性优点，具有工艺简单，改性剂成本低，后处理工艺简单等特点的白碳黑表面复合改性制备方法。本发明的特征在于制备原料包括白碳黑、甲醇、水、卤代甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比为：卤代甲苯5.0～20.0％，甲醇0.1～5.0％，十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐1.0～10.0％，水0.2～6.0％。

Description

一种白碳黑表面复合改性制备方法

技术领域：

本发明涉及一种白碳黑表面复合改性制备方法，特别涉及干法复合制备改性白碳黑方法。

背景技术：

白碳黑的应用领域十分广泛，如橡胶、塑料、造纸、油墨、陶瓷、涂料和颜料等工业。然而，由于白碳黑表面存在的活性硅羟基，表面能大，易于团聚，在有机介质中难于均匀分散，限制了其超细效应的充分发挥，使其在工业上的应用受到一定限制。为此，需要对白碳黑进行表面改性，以改善其应用效果，拓展应用领域。

目前，白碳黑的改性方法有两种，即湿法和干法。湿法改性具有改性剂用量少，改性均匀，改性剂成本低，但因使用大量有机溶剂而使产品后处理复杂，易造成环境污染。干法改性避免了湿法改性使用有机溶剂的缺点，具有工艺简单，便于同气相法白碳黑生产装置连接，处理量大，后处理简单，反应效率高，但操作条件严格，改性剂成本高。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供一种既兼顾了湿法改性优点，也兼顾了干法改性优点，具有工艺简单，改性剂成本低，后处理工艺简单等特点的白碳黑表面复合改性制备方法。

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、卤代甲苯、水、十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                                 

卤代甲苯                    5.0～20.0％

甲醇                        0.1～5.0％

十四烷基二甲基苄基氯

化铵或十二烷基二甲基        1.0～10.0％

苄基氯化铵、或聚氧乙烯

基季铵盐、或十二烷基双

季铵盐

水                          0.2～6.0％

                                                   

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至100～250℃，并在该温度下保持10～30分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑5～20分钟，升高温度至150～350℃。称取配方量全部的卤代甲苯，将卤代甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应60～240分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5～20分钟，称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合(如十四烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚氧乙烯基季铵盐、十二烷基双季铵盐粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应30～120分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

本发明的有益效果：

本发明既兼顾了湿法改性优点，也兼顾了干法改性优点，具有工艺简单，改性剂成本低，后处理工艺简单等特点：

(1)制备方法简单、效率高，后处理工艺少，适于工业化生产；

(2)白碳黑的复合改性，不仅疏水而且具有杀菌功能；

(3)制备方法能耗低，产品纯度高，分散性好，对环境无污染。

具体实施方式：

实施例1：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、水、2-氯甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                         

2-氯甲苯                    10.0％

甲醇                        5.0％

十四烷基二甲基苄基氯化铵    10.0％

水                          3.0％

                                          

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温120℃，并保持该温度下30分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑5分钟，升高温度至150℃。称取配方量全部的2-氯甲苯，将2-氯甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应180分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑15分钟，称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合(如十四烷基二甲基苄基氯化铵粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应60分钟时后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

实施例2：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、水、3-氯甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                          

3-氯甲苯                    15.0％

甲醇                        3.0％

十四烷基二甲基苄基氯化铵    5.0％

水                          1.0％

                                           

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至150℃，并保持该温度下20分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑10分钟，升高温度至200℃。称取配方量全部的3-氯甲苯，将3-氯甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应120分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑10分钟，称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合(如十四烷基二甲基苄基氯化铵粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应120分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

实施例3：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、4-氯甲苯、水、十四烷基二甲基苄基氯化铵。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                          

4-氯甲苯                    15.0％

甲醇                        4.0％

十四烷基二甲基苄基氯化铵    5.0％

水                          4.0％

                                          

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至200℃，并保持该温度下10分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至250℃。称取配方量全部的4-氯甲苯，将4-氯甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应150分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5分钟，称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合(如十四烷基二甲基苄基氯化铵粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应60分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

实施例4：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、2-溴甲苯、水、十二烷基二甲基苄基氯化铵。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                       

2-溴甲苯                    10.0％

甲醇                        5.0％

十二烷基二甲基苄基氯化铵    10.0％

水                          2.0％

                                        

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至220℃，并保持该温度下15分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑10分钟，升高温度至270℃。称取配方量全部的2-溴甲苯，将2-溴甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应180分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑10分钟，称取配方量全部的十二烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合(如十二烷基二甲基苄基氯化铵粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应120分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

实施例5：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、3-溴甲苯、水、聚氧乙烯基季铵盐。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                     

3-溴甲苯            8.0％

甲醇                2.0％

聚氧乙烯基季铵盐    8.0％

水                  3.0％

                                      

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至210℃，并保持该温度下20分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至260℃。称取配方量全部的3-溴甲苯，将3-溴甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应120分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑15分钟，称取配方量全部的聚氧乙烯基季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合(如聚氧乙烯基季铵盐粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应100分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

实施例6：

本发明的白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、4-溴甲苯、水、聚氧乙烯基季铵盐。原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

                                

4-溴甲苯            15.0％

甲醇                4.0％

聚氧乙烯基季铵盐    5.0％

水                  2.0％

                                

本发明的制备方法包括预热、氮气置换、甲醇处理、一次混合、反应、水处理、二次混合、反应、空气置换、冷却、卸料、包装。具体步骤如下：

称取配方量全部的白碳黑，将其加入内部装有搅拌、加热装置和可转动的反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至180℃，并保持该温度下10分钟后，用氮气置换反应器内空气。称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至230℃。称取配方量全部的4-溴甲苯，将4-溴甲苯以雾化状态与白碳黑混合，反应180分钟后，称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5分钟，称取配方量全部的聚氧乙烯基季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合(如聚氧乙烯基季铵盐粘稠可用甲醇稀释，但必须将上述甲醇处理所用甲醇量从配方量中减去稀释甲醇量)，继续反应60分钟后，用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、卸料、包装得产品。

Claims (7)

1.一种白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于制备原料包括白碳黑、甲醇、水、卤代甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比为：卤代甲苯5.0～20.0％，甲醇0.1～5.0％，十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐1.0～10.0％，水0.2～6.0％；制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至100～250℃，并在该温度下保持10～30分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑5～20分钟，升高温度至150～350℃；

③将配方量卤代甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应60～240分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5～20分钟；

⑤称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵、或聚氧乙烯基季铵盐、或十二烷基双季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应30～120分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

2.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、水、2-氯甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至120℃，并在该温度下保持30分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑5分钟，升高温度至150℃；

③将配方量2-氯甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应180分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑15分钟；

⑤称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应60分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

3.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、水、3-氯甲苯、十四烷基二甲基苄基氯化铵；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至150℃，并在该温度下保持20分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑10分钟，升高温度至200℃；

③将配方量3-氯甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应120分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑10分钟；

⑤称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应120分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

4.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、4-氯甲苯、水、十四烷基二甲基苄基氯化铵；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至200℃，并在该温度下保持10分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至250℃；

③将配方量4-氯甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应150分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5分钟；

⑤称取配方量全部的十四烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应60分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

5.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、2-溴甲苯、水、十二烷基二甲基苄基氯化铵；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至220℃，并在该温度下保持15分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑10分钟，升高温度至270℃；

③将配方量2-溴甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应180分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑10分钟；

⑤称取配方量全部的十二烷基二甲基苄基氯化铵，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应120分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

6.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、3-溴甲苯、水、聚氧乙烯基季铵盐；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至210℃，并在该温度下保持20分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至260℃；

③将配方量3-溴甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应120分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑15分钟；

⑤称取配方量全部的聚氧乙烯基季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应100分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。

7.根据权利要求1所述的白碳黑表面复合改性制备方法，其特征在于白碳黑表面复合改性制备原料包括白碳黑、甲醇、4-溴甲苯、水、聚氧乙烯基季铵盐；原料配比以白碳黑质量为基础，其余原料按照相对于白碳黑质量的百分比如下：

制备方法为：

①称取配方量全部的白碳黑，加入反应器中，开起搅拌，转动反应器，升温至180℃，并在该温度下保持10分钟后，用氮气置换反应器内空气；

②称取配方量全部的甲醇，将经高压雾化的甲醇在反应器内与白碳黑均匀混合，在搅拌下用甲醇预处理白碳黑15分钟，升高温度至230℃；

③将配方量4-溴甲苯以雾化状态与白碳黑均匀混合，反应180分钟；

④称取配方量全部的水，将经高压雾化的水在反应器内与白碳黑均匀混合，用水再预处理白碳黑5分钟；

⑤称取配方量全部的聚氧乙烯基季铵盐，将其雾化并与白碳黑混合，继续反应60分钟；

⑥用110℃新鲜热空气置换反应器内气体，再经冷却、即得产品。