CN114364635A - 一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法 - Google Patents

一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114364635A
CN114364635A CN202180005199.5A CN202180005199A CN114364635A CN 114364635 A CN114364635 A CN 114364635A CN 202180005199 A CN202180005199 A CN 202180005199A CN 114364635 A CN114364635 A CN 114364635A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
carbon black
white carbon
concentration
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202180005199.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114364635B (zh
Inventor
陈南飞
卢爱平
王明贺
陈辰
陈家树
史彤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Hengcheng Silicon Industrial Co ltd
Original Assignee
Wuxi Hengcheng Silicon Industrial Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Hengcheng Silicon Industrial Co ltd filed Critical Wuxi Hengcheng Silicon Industrial Co ltd
Publication of CN114364635A publication Critical patent/CN114364635A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114364635B publication Critical patent/CN114364635B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C01B33/187—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates
    • C01B33/193—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28—Compounds of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00—Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/10—Treatment with macromolecular organic compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Abstract

本申请提供了一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法，所述制备方法包括：(1)混合硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；(2)鼓泡条件下，混合酸液与步骤(1)所得混合液，第一陈化，得到pH值为4‑5的初沉液；(3)初沉液中滴加碱液，调节pH值为6‑6.5，第二陈化后滴加酸液，调节pH值为4‑5，沉淀反应后进行固液分离，得到所述绿色轮胎用白炭黑；其中，步骤(3)所述碱液包括碱性无机盐与聚醚多元醇。所述制备方法工艺流程简单，无需添加过多改性物质，即可使所得白炭黑具有高度分散的性质，且其用于绿色轮胎时，使轮胎具有良好的抗湿滑性能的同时，具有优异的耐磨性与低的滚动阻力。

Description

一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法
技术领域
本申请属于橡胶技术领域，涉及一种二氧化硅的制备方法，尤其涉及一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法。
背景技术
白炭黑作为一种高活性的补强填充材料，因其特殊的表面结构和独特的物理化学特性，广泛应用于橡胶、油漆、饲料等诸多领域，白炭黑在橡胶领域的用量达到总量的70％以上，功能性白炭黑主要运用于绿色轮胎。绿色轮胎所用白炭黑是一种经过化学表面改性的产品，它能够使轮胎胎面在具有良好的抗湿滑性能的同时，具有优异的耐磨性与低的滚动阻力。
然而，白炭黑的粒径小、比表面大、表面能高、表面存在大量的硅羟基，使其具有亲水性和易于自聚的特性，与聚合物基体的相容性较差，在与橡胶材料的混合过程中不易分散均匀，这样不但会影响填充改性效果，还会损害橡胶材料的其它性能。
CN 106829975A公开了一种绿色轮胎用高分散白炭黑的制备方法，采用硅酸钠与浓硫酸反应，经压滤、洗涤、制浆、压力喷雾干燥后得到；操作时先精制硅酸钠溶液，再用凝胶-溶胶法进行合成反应，水、精制好的硅酸钠溶液和浓硫酸按体积比100:(50-65):(3-5)配制，合成反应时间90-110min，反应过程pH值为10-11，反应结束后陈化10-15min，然后加浓硫酸使pH值为4.5-5，继续陈化20-60min后移至中间槽；在滤饼制浆过程中加入NaHSO4以提高白炭黑的分散性。上述方法通过调控硅酸钠与浓硫酸的比例来调控pH值，虽然降低了白炭黑的制备成本，但所得白炭黑在使用时存在与橡胶复合不佳的问题。
CN 111073201A公开了一种绿色轮胎用抗湿滑橡胶组合物及其制备方法，该方法首先对聚醚多元醇和硅烷偶联剂进行共聚反应，其生成产物有机硅/聚醚多元醇共聚物对纳米白炭黑粒子表面进行多点锚固改性，而后对溶聚丁苯胶浆用极性单体进行接枝聚合，最后通过包覆处理在纳米白炭黑粒子表面形成一种连接强度高的阻碍层达到分离纳米白炭黑粒子，最后与溶聚丁苯橡胶直接混合、凝聚来制备用于抗湿滑轮胎胎面的橡胶组合物。
CN 111073086A公开了一种溶聚丁苯橡胶填充一种高分散型纳米白炭黑用作高耐磨绿色轮胎胎面的橡胶组合物。其采用聚醚多元醇对纳米白炭黑粒子表面进行锚固改性，而后采用不饱和丙烯酸酯对聚苯乙烯进行接枝处理，最后包覆在纳米白炭黑粒子表面形成一种阻碍性高的硬壳来隔离纳米白炭黑，然后再用不饱和丙烯酸酯对溶聚丁苯胶浆进行接枝处理，最后将高分散白炭黑、接枝溶聚丁苯胶浆和溶聚丁苯胶浆进行直接混合、凝聚来制备高耐磨绿色轮胎胎面用的橡胶组合物。
但上述方法直接对白炭黑成品进行处理，处理效果限于白炭黑成本的性能，对白炭黑的性能提升有限；而且改性剂用量较大，增大了后续废水处理的成本。为此，需要提供一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法，使该制备方法的工艺流程简单，且能够使制备得到的白炭黑用于绿色轮胎时，具有良好的抗湿滑性能、耐磨性能与低的滚动阻力。
发明内容
本申请提供了一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法，所述制备方法工艺简单，无需添加过多改性物质，即可使所得白炭黑具有高度分散的性质，且其用于绿色轮胎时，使轮胎具有良好的抗湿滑性能的同时，具有优异的耐磨性与低的滚动阻力。
第一方面，本申请提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，所述制备方法包括：
(1)混合硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；
(2)鼓泡条件下，混合酸液与步骤(1)所得混合液，第一陈化，得到pH值为4-5的初沉液；以及
(3)初沉液中滴加碱液，调节pH值为6-6.5，第二陈化后滴加酸液，调节pH值为4-5，沉淀反应后进行固液分离，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
其中，步骤(3)所述碱液包括碱性无机盐与聚醚多元醇。
本申请提供的制备方法，通过pH值的调节，以及碱液的使用，实现了对最终所得绿色轮胎用白炭黑粒径的调控。其中，初沉液中存在初步产生的白炭黑晶粒，通过添加含有聚醚多元醇的碱液，在调整pH值降低晶粒生长速率的同时，使聚醚多元醇锚固于白炭黑粒子表面，组织白炭黑的团聚；而后，通过将pH值调整至4-5进行沉淀反应，使最终所得白炭黑具有较高的比表面积与吸油值，其用于绿色轮胎时，能够使绿色轮胎具有良好的抗湿滑性能、优异的耐磨性与低的滚动阻力。
本申请所述聚醚多元醇包括丙二醇聚氧丙烯醚、乙二醇聚氧丙烯醚、丙二醇聚氧乙烯醚、乙二醇聚氧乙烯醚、聚四氢呋喃二醇或三羟甲基丙烷聚氧丙烯醚中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述硅酸钠水溶液的浓度为1-2mol/L，例如可以是1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L或2mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与有机溶剂。
优选地，步骤(1)所述改性有机溶液中硅烷偶联剂的浓度为10-15wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述改性有机溶液中的有机溶剂包括无水乙醇。
优选地，所述硅烷偶联剂包括γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，步骤(1)所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1-2wt％，例如可以是1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.8wt％或2wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述鼓泡条件为使用CO2气体进行鼓泡。
本申请通过使用CO2气体进行鼓泡，起到了搅拌的作用，能够有效避免第一陈化过程中形成的白炭黑晶粒团聚。
优选地，步骤(2)所述酸液为浓度3-6mol/L的硫酸，例如可以是3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L、5.5mol/L或6mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述混合的温度为30-50℃，时间为3-5min。
本申请步骤(2)所述混合的温度为30-50℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(2)所述混合的时间为3-5min，例如可以是3min、3.5min、4min、4.5min或5min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(2)所述混合的时间为3-5min是指，将酸液混合于混合液的过程耗时3-5min。
优选地，步骤(2)所述第一陈化的时间为5-8min，温度为30-50℃。
本申请步骤(2)所述第一陈化的温度为30-50℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(2)所述第一陈化的时间为5-8min，例如可以是5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min或8min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述滴加碱液的温度为30-50℃，时间为3-5min。
本申请步骤(3)所述滴加碱液的温度为30-50℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述滴加碱液的时间为3-5min，例如可以是3min、3.5min、4min、4.5min或5min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述滴加碱液的时间为3-5min是指，滴加速度恒定，碱液耗时3-5min滴加至初沉液。
优选地，步骤(3)所述碱液中碱性无机盐的浓度为0.5-1mol/L，例如可以是0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L或1mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述碱液中聚醚多元醇的浓度为0.3-0.8wt％，例如可以是0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％或0.8wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述碱性无机盐包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
优选地，步骤(3)所述第二陈化的温度为40-60℃，时间为10-20min。
本申请步骤(3)所述第二陈化的温度为40-60℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述第二陈化的时间为10-20min，例如可以是10min、12min、15min、16min、18min或20min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述酸液为浓度3-6mol/L的硫酸，例如可以是3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L、5.5mol/L或6mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述滴加酸液的温度为40-60℃，时间为10-30min。
本申请步骤(3)所述滴加酸液的温度为40-60℃，例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述滴加酸液的时间为10-30min，例如可以是10min、15min、20min、25min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述滴加酸液的时间为10-30min是指，酸液匀速滴加，全部酸液滴加完成耗时10-30min。
优选地，步骤(3)所述沉淀反应的温度为80-90℃，时间为20-30min。
本申请步骤(3)所述沉淀反应的温度为80-90℃，例如可以是80℃、82℃、84℃、85℃、86℃、88℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本申请步骤(3)所述沉淀反应的时间为20-30min，例如可以是20min、21min、22min、24min、25min、27min、28min或30min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300-600r/min，例如可以是300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、550r/min或600r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述固液分离的方法包括喷雾干燥。
作为本申请第一方面所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为1-2mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为10-15wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1-2wt％；
(2)CO2鼓泡条件下，30-50℃的条件下，3-5min内滴加浓度3-6mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，30-50℃陈化5-8min，得到pH值为4-5的初沉液；以及
(3)30-50℃的条件下，碱液在3-5min内滴加于初沉液中，调节pH值为6-6.5，40-60℃陈化10-20min，然后40-60℃滴加浓度3-6mol/L的硫酸10-30min，调节pH值为4-5，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
其中，步骤(3)所述沉淀反应的温度为80-90℃，时间为20-30min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300-600r/min；
步骤(3)所述碱液包括浓度为0.5-1mol/L的碱性无机盐与浓度为0.3-0.8wt％的聚醚多元醇。
第二方面，本申请提供了一种绿色轮胎用白炭黑，所述绿色轮胎用白炭黑由第一方面所述制备方法得到。
本申请所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本申请不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的制备方法工艺流程简单，无需添加过多改性物质，即可使所得白炭黑具有高度分散的性质，且其用于绿色轮胎时，使轮胎具有良好的抗湿滑性能的同时，具有优异的耐磨性与低的滚动阻力。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为1.5mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为12wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1.5wt％；所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)；
(2)CO2鼓泡条件下，40℃的条件下，4min匀速滴加浓度5mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，40℃陈化6min，得到pH值为4.5的初沉液；
(3)40℃的条件下，4min匀速滴加碱液于初沉液中，调节pH值为6.2，50℃陈化15min，然后50℃匀速滴加浓度5mol/L的硫酸20min，调节pH值为4.5，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
步骤(3)所述沉淀反应的温度为85℃，时间为25min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为500r/min；
步骤(3)所述碱液包括浓度为0.8mol/L的氢氧化钠与浓度为0.5wt％的聚四氢呋喃二醇(PTMEG 25190-06-1)。
实施例2
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为1mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为10wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1wt％；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)；
(2)CO2鼓泡条件下，30℃的条件下，5min匀速滴加浓度3mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，50℃陈化5min，得到pH值为4的初沉液；
(3)30℃的条件下，5min匀速滴加碱液于初沉液中，调节pH值为6，40℃陈化20min，然后40℃匀速滴加浓度3mol/L的硫酸30min，调节pH值为4，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
步骤(3)所述沉淀反应的温度为80℃，时间为30min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300r/min；
步骤(3)所述碱液包括浓度为0.5mol/L的氢氧化钠与浓度为0.3wt％的聚四氢呋喃二醇(PTMEG 25190-06-1)。
实施例3
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为2mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为15wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为2wt％；所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)；
(2)CO2鼓泡条件下，50℃的条件下，3min匀速滴加浓度6mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，30℃陈化8min，得到pH值为5的初沉液；
(3)50℃的条件下，3min匀速滴加碱液于初沉液中，调节pH值为6.5，60℃陈化10min，然后60℃匀速滴加浓度6mol/L的硫酸10min，调节pH值为5，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
步骤(3)所述沉淀反应的温度为90℃，时间为20min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为600r/min；
步骤(3)所述碱液包括浓度为1mol/L的氢氧化钠与浓度为0.8wt％的聚四氢呋喃二醇(PTMEG 25190-06-1)。
实施例4
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，除了将改性有机溶液中的无水乙醇替换为等体积的丙酮外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，除了将改性有机溶液中的无水乙醇替换为等体积的去离子水外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，除了步骤(3)所述滴加碱液的温度为25℃外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，除了步骤(3)所述滴加碱液的温度为55℃外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除步骤(3)所述碱液仅为0.8mol/L的氢氧化钠溶液外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除步骤(3)所述碱液为浓度0.8mol/L的三乙胺与浓度为0.5wt％的聚四氢呋喃二醇(PTMEG 25190-06-1)外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除使用搅拌替代步骤(2)所述鼓泡，且搅拌速度为500r/min外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除了步骤(3)滴加碱液调节pH值为7.5外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除了未进行步骤(2)所述第一陈化外，其余均与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，除了未进行步骤(3)所述第二陈化外，其余均与实施例1相同。
对比例7
本对比例提供了一种白炭黑的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为1.5mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为12wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1.5wt％；所述硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)；
(2)CO2鼓泡条件下，40℃的条件下，4min匀速滴加浓度5mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，40℃陈化21min，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
步骤(2)所述沉淀反应的温度为85℃，时间为25min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为500r/min。
对本申请实施例1-7提供的绿色轮胎用白炭黑以及对比例1-7提供的白炭黑测定活化度，将其制备为橡胶，并测定其tanδ(0℃)、tanδ(60℃)以及拉伸强度，所得结果如表1所示。依HG/T 2404-2020制备硫化胶。按GB/T528-2009测试硫化胶的拉伸强度。硫化橡胶损耗因子tanδ(0℃)、tanδ(60℃)的测试条件为频率52Hz，动应变1％，测试设备为日本UESHIMA公司制造的VR-7120型动态热机械分析。
其中，活化度按照如下方法进行：量取50mL蒸馏水置于100mL烧杯中，加入1.0g白炭黑，搅拌30min后静置24h，将沉入底部的白炭黑分离、烘干并称重，然后计算活化度：
活化度＝[(白炭黑总质量-沉入底部白炭黑质量)/白炭黑总质量]×100％。
活化度越大，白炭黑的分散效果越好，粒径分布越均匀；tanδ(0℃)越大，则抗湿滑性能越好；tanδ(60℃)越小，则滚动阻力越小。
表1
Figure BDA0003530856290000101
本申请提供的制备方法工艺流程简单，无需添加过多改性物质，即可使所得白炭黑具有高度分散的性质，且其用于绿色轮胎时，使轮胎具有良好的抗湿滑性能的同时，具有优异的耐磨性与低的滚动阻力。
以上所述的具体实施例，对本申请的技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种绿色轮胎用白炭黑的制备方法，其包括：
(1)混合硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；
(2)鼓泡条件下，混合酸液与步骤(1)所得混合液，第一陈化，得到pH值为4-5的初沉液；以及
(3)初沉液中滴加碱液，调节pH值为6-6.5，第二陈化后滴加酸液，调节pH值为4-5，沉淀反应后进行固液分离，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
其中，步骤(3)所述碱液包括碱性无机盐与聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)所述硅酸钠水溶液的浓度为1-2mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与有机溶剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤(1)所述改性有机溶液中硅烷偶联剂的浓度为10-15wt％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，步骤(1)所述改性有机溶液中的有机溶剂包括无水乙醇。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述硅烷偶联剂包括γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷；
任选地，步骤(1)所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1-2wt％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述鼓泡条件为使用CO2气体进行鼓泡；
任选地，步骤(2)所述酸液为浓度3-6mol/L的硫酸。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)所述混合的温度为30-50℃，时间为3-5min；
任选地，步骤(2)所述第一陈化的时间为5-8min，温度为30-50℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)所述滴加碱液的温度为30-50℃，时间为3-5min；
任选地，步骤(3)所述碱液中碱性无机盐的浓度为0.5-1mol/L；
任选地，步骤(3)所述碱液中聚醚多元醇的浓度为0.3-0.8wt％；
任选地，所述碱性无机盐包括氢氧化钠和/或氢氧化钾。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)所述第二陈化的温度为40-60℃，时间为10-20min；
任选地，步骤(3)所述酸液为浓度3-6mol/L的硫酸；
任选地，步骤(3)所述滴加酸液的温度为40-60℃，时间为10-30min。
11.根据权利要求1-10任一项所述的制备方法，其中，步骤(3)所述沉淀反应的温度为80-90℃，时间为20-30min；
任选地，步骤(3)所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300-600r/min；
任选地，步骤(3)所述固液分离的方法包括喷雾干燥。
12.根据权利要求1-11任一项所述的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：
(1)混合浓度为1-2mol/L的硅酸钠水溶液与改性有机溶液，得到混合液；所述改性有机溶液包括硅烷偶联剂与无水乙醇，硅烷偶联剂的浓度为10-15wt％；所述混合液中硅烷偶联剂的浓度为1-2wt％；
(2)CO2鼓泡条件下，30-50℃的条件下，3-5min内滴加浓度3-6mol/L的硫酸于步骤(1)所得混合液，30-50℃陈化5-8min，得到pH值为4-5的初沉液；以及
(3)30-50℃的条件下，碱液在3-5min内滴加于初沉液中，调节pH值为6-6.5，40-60℃陈化10-20min，然后40-60℃滴加浓度3-6mol/L的硫酸10-30min，调节pH值为4-5，沉淀反应后进行喷雾干燥，得到所述绿色轮胎用白炭黑；
其中，步骤(3)所述沉淀反应的温度为80-90℃，时间为20-30min；所述沉淀反应的过程伴随搅拌，所述搅拌的转速为300-600r/min；
步骤(3)所述碱液包括浓度为0.5-1mol/L的碱性无机盐与浓度为0.3-0.8wt％的聚醚多元醇。
13.一种绿色轮胎用白炭黑，其由权利要求1-12任一项所述制备方法得到。
CN202180005199.5A 2021-12-13 2021-12-13 一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法 Active CN114364635B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/137462 WO2023108344A1 (zh) 2021-12-13 2021-12-13 一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114364635A true CN114364635A (zh) 2022-04-15
CN114364635B CN114364635B (zh) 2023-06-13

Family

ID=81106238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180005199.5A Active CN114364635B (zh) 2021-12-13 2021-12-13 一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114364635B (zh)
WO (1) WO2023108344A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117326564B (zh) * 2023-11-30 2024-02-13 万达集团股份有限公司 一种增强轮胎耐磨性材料的生产工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101979443A (zh) * 2010-10-12 2011-02-23 四川久大制盐有限责任公司 一种改性白炭黑的生产方法
CN102875840A (zh) * 2012-10-19 2013-01-16 厦门大学 一种白炭黑橡胶补强剂及其制备方法
US20140371348A1 (en) * 2011-10-11 2014-12-18 Industrias Quimicas Del Ebro, S.A. Reinforcing filler for rubber
CN108129695A (zh) * 2017-12-06 2018-06-08 福建正盛无机材料股份有限公司 一种绿色轮胎用功能性白炭黑的制备方法
CN108584966A (zh) * 2018-06-22 2018-09-28 确成硅化学股份有限公司 一种高分散高补强性白炭黑的制备方法
CN113652004A (zh) * 2021-09-27 2021-11-16 无锡恒诚硅业有限公司 一种用于绿色轮胎的白炭黑及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101979443A (zh) * 2010-10-12 2011-02-23 四川久大制盐有限责任公司 一种改性白炭黑的生产方法
US20140371348A1 (en) * 2011-10-11 2014-12-18 Industrias Quimicas Del Ebro, S.A. Reinforcing filler for rubber
CN102875840A (zh) * 2012-10-19 2013-01-16 厦门大学 一种白炭黑橡胶补强剂及其制备方法
CN108129695A (zh) * 2017-12-06 2018-06-08 福建正盛无机材料股份有限公司 一种绿色轮胎用功能性白炭黑的制备方法
CN108584966A (zh) * 2018-06-22 2018-09-28 确成硅化学股份有限公司 一种高分散高补强性白炭黑的制备方法
CN113652004A (zh) * 2021-09-27 2021-11-16 无锡恒诚硅业有限公司 一种用于绿色轮胎的白炭黑及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114364635B (zh) 2023-06-13
WO2023108344A1 (zh) 2023-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110951435B (zh) 一种高强度等比例硅烷改性聚醚密封胶及其制备方法
CN109705402B (zh) 一种气凝胶薄膜开口剂的制备方法
CN108129695B (zh) 一种绿色轮胎用功能性白炭黑的制备方法
CN114286801B (zh) 一种疏水高分散白炭黑及其制备方法与应用
CN114286800B (zh) 一种疏水白炭黑橡胶补强剂及其制备方法与应用
CN114364635A (zh) 一种绿色轮胎用白炭黑及其制备方法
CN110408214A (zh) 一种超双疏荧光微纳小球的制备方法
CN114368760B (zh) 一种高分散二氧化硅的生产方法
CN118185128A (zh) 一种橡胶用纳米二氧化硅的制备方法
CN110589843A (zh) 一种粒径可控的具有核壳结构的疏水白炭黑的制备方法
CN114957821B (zh) 白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用
CN110423531A (zh) 一种环保水性漆及其制备方法
CN113651332B (zh) 一种基于丁苯橡胶补强的高性能白炭黑的制备方法
CN115232241B (zh) 化学改性的聚乙烯醇及其制备方法和应用
CN114031088B (zh) 一种白炭黑及其制备方法与应用
CN110003762A (zh) 一种高韧性强度阴极电泳漆涂料的制备方法
CN111807377B (zh) 一种用于提高冬季轮胎性能的白炭黑
CN112175200B (zh) 一种含二氧化硅复合羟基丙烯酸分散体及制备方法和应用
CN114921008B (zh) 一种补强型羧基丁腈胶乳的生产方法
CN114368759B (zh) 一种改善橡胶用二氧化硅及其制备方法
CN115490818B (zh) 含氟丙烯酸酯共聚物原位聚合改性的纳米粒子、制备方法及在聚四氟乙烯纤维改性的应用
CN114368758B (zh) 一种改性二氧化硅及其制备方法与应用
CN104893024B (zh) 天然乳胶与沉淀二氧化硅共混的方法
CN107573450A (zh) 一种分散染料墨水用聚羧酸盐类分散剂及其制备方法和应用
CN118652580A (zh) 一种含水性丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液的烟包油墨及其制备工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant