CN114873597A - 一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 - Google Patents
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114873597A CN114873597A CN202210561496.4A CN202210561496A CN114873597A CN 114873597 A CN114873597 A CN 114873597A CN 202210561496 A CN202210561496 A CN 202210561496A CN 114873597 A CN114873597 A CN 114873597A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- sodium silicate
- silicone rubber
- flow rate
- sulfuric acid
- 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
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 38
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 title claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims abstract description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 72
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 51
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 claims description 34
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 33
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O LRCFXGAMWKDGLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229960004029 silicic acid Drugs 0.000 claims description 18
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 16
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 claims description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 15
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 14
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 9
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 8
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 8
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 6
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 claims description 6
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 6
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 25
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 10
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 4
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 229920000142 Sodium polycarboxylate Polymers 0.000 description 4
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010074 rubber mixing Methods 0.000 description 2
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
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
- 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
-
- 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
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- 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
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
- C01P2004/52—Particles with a specific particle size distribution highly monodisperse size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/90—Other properties not specified above
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及硅橡胶用高分散水合二氧化硅技术领域，特别涉及一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，本发明在反应过程中采用硅烷水解液对新生成的二氧化硅粒子进行有效分散及改性，有效防止粒子的团聚并大大降低了其表面羟基的含量，同时采用高速搅拌方式，有效解决了反应物料“局部过浓”现象，大大降低了凝胶的产生。分步酸化技术，使得粒子分布更加均匀。在制浆工序加入特定成分及比例的分散改性剂有效减少干燥过程中的粒子团聚。通过以上技术手段，本发明产品指标与现有硅橡胶用水合二氧化硅产品相比，DET/CTAB、表面羟基含量、灼烧减量、DBP吸收值、粒径分布宽度等有效降低，大大提高了产品在硅橡胶中的分散性。
Description
技术领域
本发明涉及硅橡胶用高分散水合二氧化硅技术领域，特别涉及一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法。
背景技术
硅橡胶具有优异的耐高/低温性、耐候性、憎水性、电气绝缘性和生理惰性等特点,在国防军工、电子电器、医疗卫生、工农业领域及人们的日常生活中应用广泛。近几年随着有机硅产业的高速发展，作为补强剂的水合二氧化硅需求量不断扩大。
水合二氧化硅，俗称沉淀法白炭黑，表面含有大量的羟基，亲水性强。水合二氧化硅由于表面积很大，总趋向于二次聚集，加之在空气中极易吸收水分，致使羟基间易产生很强的氢键缔合，进一步提高了颗粒间的凝聚力。在合成反应过程中因反应物料“局部过浓”的现象，极易产生凝胶，其含量严重影响产品在硅橡胶中的分散性，而且反应过程中生成的二氧化硅粒子极易团聚，导致粒子大小分布不匀。以上因素导致其在硅橡胶中混炼与分散困难，而且在多量配合时，还容易生成凝胶，使胶料硬化，混炼时生热大。为获得良好的分散，目前普遍采用超微细粉碎后二氧化硅用于硅橡胶制品领域。但超微细后的产品粒子细，堆积比重轻，导致包装、存储及运输成本增加，同时在超微细加工及客户使用过程中粉尘大，炼胶时吃粉慢，需分多次添加，混炼时间长(基本都在5h以上)，这种方法炼胶时间长，能耗高、效率低。基于以上原因，限制了其在高要求硅橡胶中的应用。因此，研发生产分散性好，粒径分布窄，不经超细粉碎的硅橡胶用高分散白炭黑具有广阔的市场前景。
亟待解决的技术问题或技术瓶颈首先是要控制反应过程中凝胶的产生及降低SiO2粒子团聚，从而得到粒子大小分布均匀的产品；其次是优选助剂实现在生产过程中对产品进行部分改性，降低产品表面羟基含量，以提高其在硅橡胶中的分散性和补强性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，以提高水合二氧化硅的分散性和补强性能，使制得的水合二氧化硅产品不经超细粉碎即可适用于硅橡胶制品领域。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
硅烷偶联剂加入事先由水、多元醇复配而成的水解液进行水解，得到硅烷水解液C；所述硅烷偶联剂、水和多元醇的质量比为1∶4-6∶2；
硅酸钠与水按照质量比1∶0.1-0.7混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后加入硅烷水解液C，加入得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为0.85～1.24mol/L；
浓硫酸、水和无机盐分散剂按1∶4-6∶0.001-0.003混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为18-30％；
步骤2：将25-30m3水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到80-95℃后，在搅拌转速60-80r/h条件下加入0.8-1.5m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在9-10.6范围内后，按反应用硅酸钠溶液A和硫酸溶液B按流率3.5-2.0∶1比例同时加入反应釜中，过程控制pH在10-11范围内，温度控制指标85-95℃范围内，反应95～105min；
步骤3：反应结束后，将硫酸溶液B流率调至反应酸流率的60～70％，酸化至物料pH为9±0.2范围内，停止加酸，均化10-15min。然后将酸流率调至反应酸流率的50-60％，酸化至物料pH为6±0.2范围内，均化10-15min。最后将酸流率调至反应酸流率的40-50％，酸化至物料pH为4±0.2范围内，停止加酸，均化30-40min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用水洗涤至出水电导率≤350μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入折算产品重量的0.1-0.5％的分散改性剂，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度≤600cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述硅烷偶联剂选自HMDS或KH550中的一种或两种复配。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述所述多元醇选自正丁醇或丙三醇中。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述分散改性剂由质量比为HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5的原料复配制得。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述步骤1中，硅酸钠由以下方法制得：
取低铁固体水玻璃和水按一定比例先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2-2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到硅酸钠；所述固体水玻璃的含铁量≤120ppm；水的电导率≤100μs/cm。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述步骤1中，所述浓硫酸为透明度≥200mm的高透浓硫酸。
进一步，上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法中，所述步骤1中，所述无机盐分散剂选自硫酸钠或六偏磷酸钠中的一种或两种。
本发明还保护上述硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
本发明的有益效果在于：本发明在反应过程中采用硅烷水解液对新生成的二氧化硅粒子进行有效分散及改性，有效防止粒子的团聚并大大降低了其表面羟基的含量，同时采用高速搅拌方式，有效解决了反应物料“局部过浓”现象，大大降低了凝胶的产生。分步酸化技术，使得粒子分布更加均匀。在制浆工序加入特定成分及比例的分散改性剂有效减少干燥过程中的粒子团聚。通过以上技术手段，本发明产品指标与现有硅橡胶用水合二氧化硅产品相比，DET/CTAB、表面羟基含量、灼烧减量、DBP吸收值、粒径分布宽度等有效降低，大大提高了产品在硅橡胶中的分散性。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的激光粒径分布图；
图2为本发明实施例2制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的激光粒径分布图；
图3为本发明实施例3制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的激光粒径分布图；
图4为本发明对比例1制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的激光粒径分布图；
图5为本发明对比例2制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的激光粒径分布图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明涉及一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
硅烷偶联剂加入事先由水、多元醇复配而成的水解液进行水解，得到硅烷水解液C；所述硅烷偶联剂选自HMDS或KH550中的一种或二种复配，所述多元醇为正丁醇或丙三醇；所述硅烷偶联剂、水和多元醇的质量比为1∶4-6∶2；
取低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和净化工艺水(电导率≤100μs/cm)按一定比例先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2-2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.1-0.7混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，在搅拌下加入硅烷水解液C，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为0.85～1.24mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；高透浓硫酸与净化工艺水、无机盐分散剂按1∶4-6∶0.001-0.003混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为18-30％；所述无机盐分散剂选自硫酸钠或六偏磷酸钠中的一种或两种；
步骤2：将25-30m3净化工艺水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到80-95℃后，在搅拌转速60-80r/h条件下加入0.8-1.5m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在9-10.6范围内后，按反应用硅酸钠溶液A和硫酸溶液B按流率3.5-2.0∶1比例同时加入反应釜中，过程控制pH在10-11范围内，温度控制指标85-95℃范围内，反应95～105min；
步骤3：反应结束后，将硫酸溶液B流率调至反应酸流率的60～70％，酸化至物料pH为9±0.2范围内，停止加酸，均化10-15min。然后将酸流率调至反应酸流率的50-60％，酸化至物料pH为6±0.2范围内，均化10-15min。最后将酸流率调至反应酸流率的40-50％，酸化至物料pH为4±0.2范围内，停止加酸，均化30-40min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率≤350μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入折算产品重量的0.1-0.5％的分散改性剂(按聚羧酸钠HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5比例复配)，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度≤600cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
实施例1
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
10.5kgHMDS加入50kg 10％丙三醇溶液中，在搅拌下进行常温水解20min，得硅烷水解液C；
取7t低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和14m3净化工艺水(电导率≤100μs/cm)先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.4混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，在搅拌下加入硅烷水解液C，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为0.86mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；取2m3高透浓硫酸，在搅拌下慢慢加入16.7m3净化工艺水中，然后加入10kg无水硫酸钠，混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为18.2％；
步骤2：将26m3净化工艺水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到85℃后，在搅拌转速60r/h条件下加入1.3m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在10.5，按反应用硅酸钠溶液A流速13m3/h，硫酸溶液B按流率5.3m3/h同时加入反应釜中，过程控制pH在10.6，温度控制指标85℃，反应105min；
步骤3：反应结束后，关闭硅酸钠溶液A阀门，将酸流率调至3.18m3/h，酸化至物料pH为9.06，停止加酸，均化15min；然后将酸流率调至2.91m3/h，酸化至物料pH为6.02，均化12min。最后将酸流率调至2.22m3/h，酸化至物料pH为4.16，停止加酸，均化35min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率330μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入3.2kg的分散改性剂(按聚羧酸钠HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5比例复配)，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度562cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
实施例2
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
10.5kgHMDS加入50kg10％丙三醇溶液中，在搅拌下进行常温水解20min，得硅烷水解液C；
取7t低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和14m3净化工艺水(电导率≤50μs/cm)先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.4混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，在搅拌下加入硅烷水解液C，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为1.0mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；取2m3高透浓硫酸，在搅拌下慢慢加入11m3净化工艺水中，然后加入3.5kg无水硫酸钠，3.5kg六偏磷酸钠，混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为24.93％；
步骤2：将26.5m3净化工艺水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到88℃后，在搅拌转速65r/h条件下加入1.14m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在10.6，按反应用硅酸钠溶液A流速11.18m3/h，硫酸溶液B按流率3.72m3/h同时加入反应釜中，过程控制pH在10.5，温度控制指标88℃，反应105min；
步骤3：反应结束后，关闭硅酸钠溶液A阀门，将酸流率调至2.42m3/h，酸化至物料pH为9.01，停止加酸，均化15min。然后将酸流率调至2.05m3/h，酸化至物料pH为5.96，均化12min；最后将酸流率调至1.68m3/h，酸化至物料pH为4.13，停止加酸，均化35min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率326μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入3.2kg的分散改性剂(按聚羧酸钠HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5比例复配)，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度556cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
实施例3
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
6.5kgHMDS、3.5kgKH550加入由正丁醇、丙三醇、水按质量比1：1：6配成的48kg溶液中，在搅拌下进行常温水解20min，得硅烷水解液C；
取7t低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和14m3净化工艺水(电导率≤50μs/cm)先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.4混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，在搅拌下加入硅烷水解液C，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为1.20mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；取2m3高透浓硫酸，在搅拌下慢慢加入8m3净化工艺水中，然后加入5kg无水硫酸钠，混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为29.8％；
步骤2：将28m3的净化工艺水加入60m3反应釜中，用饱和蒸汽加热到90℃后，在搅拌转速70r/h条件下加入0.9m3硅酸钠溶液A，取样测pH10.6，按硅酸钠溶液A流率9.32m3/h，硫酸溶液B流率2.79m3/h同时加入反应中，过程控制pH在10.6±0.2范围内，温度控制90±0.5℃范围内，反应95min；
步骤3：反应结束后，关闭硅酸钠溶液A阀门，将酸流率调至1.84m3/h，酸化至物料pH为8.97，停止加酸，均化15min。然后将酸流率调至1.56m3/h，酸化至物料pH为6.05，均化12min。最后将酸流率调至1.30m3/h，酸化至物料pH为4.11，停止加酸，均化35min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率312μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入3.2kg的分散改性剂(按聚羧酸钠HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5比例复配)，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度552cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
对比例1
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
取7t低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和14m3净化工艺水(电导率≤50μs/cm)先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.4混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为1.0mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；取2m3高透浓硫酸，在搅拌下慢慢加入16.7m3净化工艺水中，然后加入3.5kg无水硫酸钠，3.5kg六偏磷酸钠，混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为18.2％；
步骤2：将26.5m3净化工艺水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到88℃后，在搅拌转速65r/h条件下加入1.14m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在10.6，按反应用硅酸钠溶液A流速11.18m3/h，硫酸溶液B按流率3.72m3/h同时加入反应釜中，过程控制pH在10.5，温度控制指标88℃，反应105min；
步骤3：反应结束后，关闭硅酸钠溶液A阀门，将酸流率调至3.18m3/h，酸化至物料pH为4.09，停止加酸，均化35min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率335μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度556cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
对比例2
一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
取7t低铁固体水玻璃(铁含量≤120ppm)和14m3净化工艺水(电导率≤50μs/cm)先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到的硅酸钠与净化工艺水按照质量比1∶0.4混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后泵入储槽，得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为1.20mol/L；
选用浓硫酸经二级精密陶瓷滤芯过滤，得到透明度≥200mm的高透浓硫酸；取2m3高透浓硫酸，在搅拌下慢慢加入8m3净化工艺水中，然后加入3.5kg无水硫酸钠，3.5kg六偏磷酸钠，混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为29.5％；
步骤2：将28m3的净化工艺水加入60m3反应釜中，用饱和蒸汽加热到90℃后，在搅拌转速70r/h条件下加入0.9m3硅酸钠溶液A，取样测pH10.65，按硅酸钠溶液A流率9.32m3/h，硫酸溶液B流率2.79m3/h同时加入反应中，过程控制pH在10.6±0.2范围内，温度控制90±0.5℃范围内，反应95min；
步骤3：反应结束后，关闭硅酸钠溶液A阀门，将酸流率调至3.18m3/h，酸化至物料pH为4.13，停止加酸，均化35min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用净化工艺水洗涤至出水电导率331μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度563cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，加热减量控制在5-7％范围内，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
表1为实施例1-3以及对比例1-2制得的水合二氧化硅产品主要质量指标对比情况。
表1
由表1所示及图1至图5所示，本发明在反应过程中采用硅烷水解液对新生成的二氧化硅粒子进行有效分散及改性，有效防止粒子的团聚并大大降低了其表面羟基的含量，同时采用高速搅拌方式，有效解决了反应物料“局部过浓”现象，大大降低了凝胶的产生。分步酸化技术，使得粒子分布更加均匀。在制浆工序加入特定成分及比例的分散改性剂有效减少干燥过程中的粒子团聚。通过以上技术手段，本发明产品指标与现有硅橡胶用水合二氧化硅产品相比，DET/CTAB、表面羟基含量、灼烧减量、DBP吸收值、粒径分布宽度等有效降低，大大提高了产品在硅橡胶中的分散性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：反应物料准备，包括：
硅烷偶联剂加入事先由水、多元醇复配而成的水解液进行水解，得到硅烷水解液C；所述硅烷偶联剂、水和多元醇的质量比为1∶4-6∶2；
硅酸钠与水按照质量比1∶0.1-0.7混合均匀后，经板框压滤机和袋式过滤器过滤后加入硅烷水解液C，加入得到反应用硅酸钠溶溶液A；硅酸钠溶液A中Na2O的浓度为0.85～1.24mol/L；
浓硫酸、水和无机盐分散剂按1∶4-6∶0.001-0.003混合均匀后再经精密陶瓷滤芯过滤得到反应用硫酸溶液B，浓度为18-30％；
步骤2：将25-30m3水加入反应釜中，用饱和蒸汽加热到80-95℃后，在搅拌转速60-80r/h条件下加入0.8-1.5m3的硅酸钠溶液A，取样测pH在9-10.6范围内后，按反应用硅酸钠溶液A和硫酸溶液B按流率3.5-2.0∶1比例同时加入反应釜中，过程控制pH在10-11范围内，温度控制指标85-95℃范围内，反应95～105min；
步骤3：反应结束后，将硫酸溶液B流率调至反应酸流率的60～70％，酸化至物料pH为9±0.2范围内，停止加酸，均化10-15min。然后将酸流率调至反应酸流率的50-60％，酸化至物料pH为6±0.2范围内，均化10-15min。最后将酸流率调至反应酸流率的40-50％，酸化至物料pH为4±0.2范围内，停止加酸，均化30-40min；
步骤4：将均化后物料泵入板框压滤机，然后用水洗涤至出水电导率≤350μs/cm；
步骤5：经充分洗涤后的滤饼用皮带输送机送至制浆罐中，同时加入折算产品重量的0.1-0.5％的分散改性剂，采用高速搅拌将块状滤饼制成粘度≤600cps的浆料；
步骤6：采用喷雾干燥方式对浆料进行干燥，即得硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自HMDS或KH550中的一种或两种复配。
3.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述所述多元醇选自正丁醇或丙三醇中。
4.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述分散改性剂由质量比为HT5050∶聚乙二醇400∶水＝1∶2∶5的原料复配制得。
5.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，硅酸钠由以下方法制得：
取低铁固体水玻璃和水按一定比例先后加入静压釜中，通入0.7MPa蒸汽进行溶解，保压2-2.5h。然后放入储槽静置24h以上，用板框压滤机进行过滤；过滤后得到硅酸钠；所述固体水玻璃的含铁量≤120ppm；水的电导率≤100μs/cm。
6.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述浓硫酸为透明度≥200mm的高透浓硫酸。
7.根据权利要求1所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述无机盐分散剂选自硫酸钠或六偏磷酸钠中的一种或两种。
8.权利要求1-7任一项所述的硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法制得的硅橡胶用高分散水合二氧化硅产品。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210561496.4A CN114873597B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 |
| CN202311608575.7A CN117658158A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 防止粒子团聚的水合二氧化硅的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210561496.4A CN114873597B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311608575.7A Division CN117658158A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 防止粒子团聚的水合二氧化硅的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114873597A true CN114873597A (zh) | 2022-08-09 |
| CN114873597B CN114873597B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=82677592
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311608575.7A Pending CN117658158A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 防止粒子团聚的水合二氧化硅的制备方法 |
| CN202210561496.4A Active CN114873597B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311608575.7A Pending CN117658158A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 防止粒子团聚的水合二氧化硅的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (2) | CN117658158A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105236429A (zh) * | 2015-09-14 | 2016-01-13 | 安徽确成硅化学有限公司 | 一种超高分散白炭黑的制备方法 |
| CN106829975A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 福建正盛无机材料股份有限公司 | 一种绿色轮胎用高分散白炭黑的制备方法 |
| CN110330022A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-15 | 福建远翔新材料股份有限公司 | 一种发泡硅橡胶海绵用高分散二氧化硅的制备方法 |
-
2022
- 2022-05-23 CN CN202311608575.7A patent/CN117658158A/zh active Pending
- 2022-05-23 CN CN202210561496.4A patent/CN114873597B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105236429A (zh) * | 2015-09-14 | 2016-01-13 | 安徽确成硅化学有限公司 | 一种超高分散白炭黑的制备方法 |
| CN106829975A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 福建正盛无机材料股份有限公司 | 一种绿色轮胎用高分散白炭黑的制备方法 |
| CN110330022A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-15 | 福建远翔新材料股份有限公司 | 一种发泡硅橡胶海绵用高分散二氧化硅的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117658158A (zh) | 2024-03-08 |
| CN114873597B (zh) | 2023-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101979443B (zh) | 一种改性白炭黑的生产方法 | |
| KR910009572B1 (ko) | 침강 실리카의 제조 방법 | |
| CN107057549B (zh) | 一种超亲水自清洁的高透明玻璃隔热涂料的制备方法 | |
| CN109705402A (zh) | 一种气凝胶薄膜开口剂的制备方法 | |
| CN113354872B (zh) | 超疏水高流动性的导热硅脂用氧化铝的表面改性方法 | |
| CN113912071B (zh) | 一种改性纳米白炭黑的制备方法 | |
| CN106044790B (zh) | 一种沉淀法制备白炭黑的方法 | |
| CN108070280B (zh) | 一种二氧化硅微球-二氧化钛复合粉体颜料的制备方法 | |
| CN111498859A (zh) | 高透明高分散性白炭黑的制备方法 | |
| CN113666380B (zh) | 一种球形二氧化硅的制备方法 | |
| CN108408732A (zh) | 一种特大比表面积二氧化硅消光粉的制备方法 | |
| CN105819484A (zh) | 一种纳米CaCO3/SiO2复合粒子的制备方法和分散方法 | |
| CN114873597A (zh) | 一种硅橡胶用高分散水合二氧化硅的制备方法 | |
| CN101659416B (zh) | 一种制备白炭黑联产氯化钙的方法 | |
| CN111393877A (zh) | 一种色母粒用钛白粉的制备方法 | |
| CN101481116B (zh) | 一种应用超重力技术连续化生产白炭黑的方法 | |
| CN109929271A (zh) | 改性纳米粒子的方法 | |
| CN111943217B (zh) | 一种高长径比超微细硅灰石的制备方法 | |
| CN115417415A (zh) | 一种高透明硅橡胶用二氧化硅及其制备方法和应用 | |
| JP2016011224A (ja) | 疎水性シリカ系粉末、それを含むゴム成型用組成物およびその製造方法 | |
| CN111039298B (zh) | 一种高分散二氧化硅的制备方法 | |
| DE60310230T2 (de) | Chlorsilanblends zur behandlung von quarzfuellstoffen | |
| EP1577264B1 (en) | Highly dispersible, fine, hydrophobic silica powder and process for producing the same | |
| JPH10194721A (ja) | 有機基含有シリカ微粒子分散ゾルおよびその製造方法 | |
| CN115784245B (zh) | 一种疏水性高纯度微米级球形二氧化硅粉体的制备方法 |
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 |