CN111807377A - 一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑。该白炭黑为氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。可在氯化硬脂酰胺甲基吡啶的存在下，通过硅酸钠溶液与酸混合反应得到，也可通过在pH值为3～5的条件下，白炭黑与氯化硬脂酰胺甲基吡啶在水中混合反应3～6小时，得到。与现有白炭黑相比，本发明的白炭黑作为轮胎胎面橡胶的补强度时可提高轮胎的雪地抓着性能。

Description

一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑
技术领域
本发明属于白炭黑领域，具体涉及一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑。
背景技术
为提高冬季轮胎雪地抓着性能，一方面可从物理方式改进，如胎面结构，另一方面可从轮胎胎面橡胶进行改进。白炭黑作为轮胎的补强剂，其用量相对高，如能通过改进白炭黑以提高轮胎的抓着能力，则能为提升冬季轮胎性能提供一种低成本的改进方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑，所述白炭黑为氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
优选地，所述白炭黑的BET比表面积为200～300m2/g。
优选地，所述白炭黑的D90粒径≤10微米。
更优选地，所述白炭黑的D90粒径≥0.5微米。
上述白炭黑的制备方法，包括：在氯化硬脂酰胺甲基吡啶的存在下，硅酸钠溶液与酸混合反应，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
优选地，所述酸为浓度为30～40wt％的硫酸。
优选地，所述硅酸钠的模数为2～3.5，硅酸钠溶液的浓度为20～40wt％。
优选地，反应时，体系的pH值控制在3～5。
优选地，反应时间为3～6小时。
优选地，氯化硬脂酰胺甲基吡啶的用量为硅酸钠质量的1～5％。
优选地，先将氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠溶液混合，再加入酸。
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的方法，包括：在pH值为3～5的条件下，白炭黑与氯化硬脂酰胺甲基吡啶在水中混合反应3～6小时，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
优选地，所述氯化硬脂酰胺甲基吡啶的用量为白炭黑质量的0.5～3％。
氯化硬脂酰胺甲基吡啶(
Figure BDA0002568966900000021
CAS:96195-14-2)在酸催化下可与白炭黑表面的羟基反应，从而在白炭黑引入与橡胶具有良好相溶性的长碳链烷基：
Figure BDA0002568966900000022
经过改性后，本发明的白炭黑作为轮胎胎面橡胶的补强度时可明显提高轮胎的雪地抓着性能。
具体实施方式
以下结合本发明的优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
粒径按GB/T 32698-2016测定。
BET比表面积按GB/T19587-2017测定。
轮胎胎面橡胶采用HG/T2404-2008标准中表1的1#配方混炼。
轮胎雪地抓着指数SG＝A/WA，A试验轮胎平均减速度的平均值，WA参照轮胎平均减速度的平均值，试验轮胎采用氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑，参照轮胎采用未改性的白炭黑，轮胎雪地抓着指数采用GB/T33829-2017测定。
实施例1
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的制备过程如下：
(1)向浓度为30wt％的硅酸钠(模数3.0)溶液中加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，混均，氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠的质量比为1％:1；
(2)在搅拌下，向硅酸钠溶液中缓慢加入浓度为30wt％的硫酸溶液，至溶液pH值达到3.5，继续反应4小时；
(3)过滤，洗涤，干燥，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
实施例1所制备的白炭黑的BET比表面积为260m2/g，白炭黑的D90粒径＝2.5微米。
未改性白炭黑的制备与实施例1的区别在于未加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶。
SG＝1.15。
实施例2
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的制备过程如下：
(1)向浓度为35wt％的硅酸钠(模数3.0)溶液中加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，混均，氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠的质量比为1.5％:1；
(2)在搅拌下，向硅酸钠溶液中缓慢加入浓度为30wt％的硫酸溶液，至溶液pH值达到4.5，继续反应5小时；
(3)过滤，洗涤，干燥，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
实施例2所制备的白炭黑的BET比表面积为210m2/g，白炭黑的D90粒径＝1.5微米。
未改性白炭黑的制备与实施例2的区别在于未加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶。
SG＝1.13。
实施例3
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的制备过程如下：
(1)向浓度为40wt％的硅酸钠(模数3.0)溶液中加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，混均，氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠的质量比为5％:1；
(2)在搅拌下，向硅酸钠溶液中缓慢加入浓度为35wt％的硫酸溶液，至溶液pH值达到3，继续反应5小时；
(3)过滤，洗涤，干燥，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
实施例3所制备的白炭黑的BET比表面积为287m2/g，白炭黑的D90粒径＝7.1微米。
未改性白炭黑的制备与实施例3的区别在于未加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶。
SG＝1.14。
实施例4
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的制备过程如下：
(1)向浓度为30wt％的硅酸钠(模数3.5)溶液中加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，混均，氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠的质量比为2％:1；
(2)在搅拌下，向硅酸钠溶液中缓慢加入浓度为40wt％的硫酸溶液，至溶液pH值达到3.5，继续反应6小时；
(3)过滤，洗涤，干燥，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
实施例4所制备的白炭黑的BET比表面积为295m2/g，白炭黑的D90粒径＝2.8微米。
未改性白炭黑的制备与实施例4的区别在于未加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶。
SG＝1.2。
实施例5
氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的制备过程如下：
(1)向浓度为35wt％的硅酸钠(模数2.0)溶液中加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，混均，氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠的质量比为3％:1；
(2)在搅拌下，向硅酸钠溶液中缓慢加入浓度为30wt％的硫酸溶液，至溶液pH值达到3.5，继续反应3小时；
(3)过滤，洗涤，干燥，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
实施例5所制备的白炭黑的BET比表面积为216m2/g，白炭黑的D90粒径＝4微米。
未改性白炭黑的制备与实施例5的区别在于未加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶。
SG＝1.12。
实施例6
将白炭黑分散于水中，滴加硫酸，至pH值为3，然后按白炭黑质量的1％，加入氯化硬脂酰胺甲基吡啶，搅拌反应5小时，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。SG＝1.18。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑，其特征在于：所述白炭黑为氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
2.根据权利要求1所述的白炭黑，其特征在于：所述白炭黑的BET比表面积为200～300m2/g，优选地，所述白炭黑的D90粒径≤10微米，更优选地，所述白炭黑的D90粒径≥0.5微米。
3.权利要求1所述白炭黑的制备方法，其特征在于，包括：在氯化硬脂酰胺甲基吡啶的存在下，硅酸钠溶液与酸混合反应，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述酸为浓度为30～40wt％的硫酸。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述硅酸钠的模数为2～3.5，硅酸钠溶液的浓度为20～40wt％。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：反应时，体系的pH值控制在3～5；优选地，反应时间为3～6小时。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：氯化硬脂酰胺甲基吡啶的用量为硅酸钠质量的1～5％。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：先将氯化硬脂酰胺甲基吡啶与硅酸钠溶液混合，再加入酸。
9.氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性白炭黑的方法，其特征在于，包括在pH值为3～5的条件下，白炭黑与氯化硬脂酰胺甲基吡啶在水中混合反应3～6小时，得到氯化硬脂酰胺甲基吡啶改性的白炭黑。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述氯化硬脂酰胺甲基吡啶的用量为白炭黑质量的0.5～3％。
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