CN111454561A - 一种高性能白炭黑分散剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分散剂，具体涉及一种高性能炭黑分散剂。高性能白炭黑分散剂，由以下重量份数的原料组成：棕榈油脂肪酸：40‑50份、氧化锌：5‑10份、聚乙二醇4000：15～20份、芥酸酰胺：5～10份、石蜡：2～5份、白炭黑2‑5份、高级醇5‑10份。通过将原料放入反应釜中加热、搅拌、造粒一系列制备工艺制得的高性能白炭黑分散剂，良好的白炭黑分散效果，具有优异的加工使用性能，更加绿色环保，性价比更高。

Description

一种高性能白炭黑分散剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种分散剂，具体涉及一种高性能炭黑分散剂及其制备方法。
背景技术
白炭黑具有不同用途，用作橡胶的良好补强剂，其补强剂性能仅次于炭黑，若经超细化和恰当的表面处理后，甚至优于炭黑，特别是制造白色及浅色橡胶制品时更为适用。用作稠化剂或增稠剂，合成油类、绿缘漆的调和剂。彩印胶版填充剂，铸造的脱模剂；加入树脂内，可提高树脂防潮和绝缘性能；填充在速率制品内，可增加抗滑性和防油性；填充在硅树脂中，可制成200℃以上的塑料；在造纸工业中用作填充剂和纸的表面配料。
但白炭黑在橡胶中的填充分散存在问题,导致生产效率下降,次品率上升,残留水与醇往往造成模具污染、胶料发粘。为解决这一问题，就需要用一种针对大填充白炭黑分散性能好而且对环境影响尽可能小的绿色原料。
发明内容
本发明针对白炭黑在橡胶分散以及对环境存在的问题，提供一种高性能白炭黑分散剂。
为解决以上问题，本发明的技术方案如下：
一种高性能白炭黑分散剂，由以下重量份数的原料组成：
棕榈油脂肪酸：40-50份
氧化锌：5-10份
聚乙二醇4000：15～20份
芥酸酰胺：5～10份
石蜡：2～5份
白炭黑2-5份
高级醇5-10份。
将上述的各组分按其份数由如下步骤制备制得的高性能白炭黑分散剂：
1)将棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入氧化锌，加热并搅拌5-8min；
随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
进一步地，所述高级醇为十六醇和十八醇的固态脂肪醇混合物，按质量比计十六醇的固态脂肪醇：十八醇的固态脂肪醇＝2:1。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所用原材料环保，选择了性状环保的植物基豆油油酸作为原料，以替代不环保的含有反式脂肪酸的动物油脂肪酸，从源头上保证了成品的绿色环保性，符合现代环境保护和橡胶技术发展的趋势要求。
(2)本发明采用了当今化工新材料高效化、清洁化生产的主流技术——协同增效复配技术，最后熔融造粒制得新型高性能白炭黑分散剂，该发明操作安全简便，减少了粉尘对人体的影响。
(3)本发明突出表现通过配方技术的运用，在强化环保性的同时，保持了良好的白炭黑分散效果，具有优异的加工使用性能，性价比更高。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面参照实施例说明本发明的实施方案。
实施例1
一种高性能白炭黑分散剂按照如下步骤进行：
1)将40份棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入3份石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入10份高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入15份聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入5份芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入6份氧化锌，加热并搅拌5-8min；
随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入2份白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
实施例2
一种高性能白炭黑分散剂按照如下步骤进行：
1)将40份棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入4份石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入6份高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入16份聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入5份芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入6份氧化锌，加热并搅拌5-8min；
随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入4份白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
实施例3
一种高性能白炭黑分散剂按照如下步骤进行：
1)将50份棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入3份石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入10份高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入15份聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入8份芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入9份氧化锌，加热并搅拌5-8min；
随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入2份白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
实施例4
一种高性能白炭黑分散剂按照如下步骤进行：
1)将45份棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入5份石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入5份高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入16份聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入5份芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入氧化锌，加热并搅拌5-8min；随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入2份白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
实施例5
一种高性能白炭黑分散剂按照如下步骤进行：
1)将45份棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入份5份石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入10份高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入20份份聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入10份份芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入5份氧化锌，加热并搅拌5-8min；
随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入5份份白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5制得的高性能白炭黑分散剂添加到胶料中混炼，与不添加高性能白炭黑分散剂的胶料为空白试验，分别测试门尼粘度、硫化特效参数、硫化胶物理机械性能，并进行对比。
结果如下所示，其中表1为不同实施例门尼粘度对比；表2为不同实施例硫化特性参数对照表；表3为硫化胶物理机械能对比。
Figure BDA0002473816920000081
表1
Figure BDA0002473816920000082
表2
Figure BDA0002473816920000083
Figure BDA0002473816920000091
表3
由表1可见，加入高性能白炭黑分散剂的胶料其门尼粘度较空白试验明显降低，其中实例5的门尼粘度最小，这表明高性能白炭黑具有增塑。改善混炼胶流动性的作用，这是由于高性能白炭黑分散剂是一种阴离子型表面活性剂，吸附在白炭黑表面能降低白炭黑表面能，具有内滑作用，减少白炭黑的团聚及分子链之间的内摩擦，导致胶料流动性改善。
由表2可见，加了高性能白炭黑分散剂的最高扭矩值明显低于空白试验的最高扭矩值。这表明高性能白炭黑分散剂能够改善白炭黑胎面胶的硫化特性。综合表2各项数据，实施例5的效果最好。
由表3可见，与空白试验对比，加入高性能白炭黑分散剂的胶料的硬度、定伸应力、耐磨性稍有下降，拉伸强度、撕裂强度、动态压缩永久变形相当，伸长率增大、压缩生热降低。这与高性能白炭黑分散剂具有内滑作用和分散功能相关。高性能白炭黑分散剂吸附在白炭黑粒子表面，表面能降低，导致对橡胶分子链的吸附力减小，不利于结合橡胶的形成，拉伸强度、撕裂强度、耐磨性有下降的趋势。综合结果，高性能白炭黑分散剂对硫化胶的拉伸强度、撕裂强度影响不大，但由于白炭黑的无机亲水特性，高性能白炭黑分散剂对白炭黑没有偶联的功能，导致硫化胶耐磨性下降。综合来看，高性能白炭黑分散剂的加入对硫化胶的物理机械性能稍有影响，主要表现在胶料变软，硬度下降，定伸应力降低，耐磨性变差，但伸长率增大，压缩生热降低，对拉伸强度、撕裂强度的影响比较小。综合各项性能对比，实施例5的高性能白炭黑分散剂的配方较好。

Claims (4)

1.一种高性能白炭黑分散剂，其特征在于：按照质量份数该高性能白炭黑分散剂由以下组分组成：
棕榈油脂肪酸：40-50份
氧化锌：5-10份
聚乙二醇4000：15～20份
芥酸酰胺：5～10份
石蜡：2～5份
白炭黑2-5份
高级醇5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种白炭黑分散剂，其特征在于：其中的高级醇为十六醇和十八醇的固态脂肪醇混合物，按质量比计十六醇的固态脂肪醇：十八醇的固态脂肪醇＝2:1。
3.根据权利要求2所述的一种白炭黑分散剂，其特征在于：配方为：棕榈油脂肪酸45份，氧化锌5份，聚乙二醇400020份，芥酸酰胺10份，石蜡5份，白炭黑5份，高级醇10份。
4.一种高性能白炭黑分散剂的制备方法包括以下步骤：
1)将棕榈油脂肪酸投入反应釜中，加热并搅拌；
2)当步骤1)中反应釜温度达到60-70℃时，投入石蜡，继续加热并搅拌3-5min；
3)当步骤2)中反应釜温度达到80℃时，投入高级醇，加热并搅拌5-8min；
4)继续加热升温至90℃时，投入聚乙二醇4000，继续加热并搅拌3-5min；
5)当步骤4)中反应釜温度达到100℃时，投入芥酸酰胺，加热并搅拌5-8min；
6)当步骤5)中反应釜温度达到120℃时，投入氧化锌，加热并搅拌5-8min；随后温度保持在125-135℃之间，搅拌8-10min；
7)再向反应釜中投入白炭黑，继续保温并搅拌3-5min，完毕后得到白色至浅黄色均一溶液；
8)将步骤7)得到的溶液保温在125-135℃，然后注入回旋冷凝钢带造粒机开始造粒，获得半圆形融滴粒子成品。
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