一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法，涉及橡膠納米復合母膠的制備工藝和白炭黑改性技術領域。本發明專利技術的方法采用分散良好的白炭黑懸浮液，與膠清乳膠充分混合后，噴霧干燥處理，干燥獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。本發明專利技術的方法工藝簡單，白炭黑改性方法獨具創新性，表面改性效果良好，同時膠清中非橡膠成分保留完全，無絮凝過程，綠色環保，節約成本。本發明專利技術工藝人為因素少，能夠連續性生產，產品質量穩定，易于工業化研究。本發明專利技術方法生產的改性易混合白炭黑在橡膠基體中能夠以納米級的形式均勻分散，可用于轎車輪胎領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法，同時解決了白炭黑改性，膠清橡膠絮凝干燥等關鍵問題。該方法所得改性易混合白炭黑主要應用于轎車胎面膠，工程胎面膠等領域。
技術介紹
白炭黑的化學名稱為水合無定形二氧化硅(SiO2·nH2O)，是一種白色、無毒、無定形微細粉狀物。含SiO2量較大(＞90％)，原始粒徑一般為10～40nm。白炭黑具有多孔性、內表面積大、高分散性、質輕、化學穩定性好、耐高溫、不燃燒、電絕緣性好等優異性能使得白炭黑應用廣泛。近年來，因其優異性能使其在輪胎中廣泛應用。但因白炭黑的表面存在著高極性的羥基，使白炭黑與橡膠相容性較差。由于白炭黑有聚集的趨向，機械方法也不能迫使白炭黑在橡膠中良好地分散。為改善白炭黑填充材料與聚合物基體的相容性，常常通過表面改性的方法來實現。白炭黑的表面改性是利用一定的化學物質通過一定的工藝方法使白炭黑的表面羥基與化學物質發生反應，消除或減少其表面活性硅醇基的量，使產品由親水變為疏水，增大其在聚合物中的分散性。目前白炭黑的改性方法主要有三種，即干法改性、濕法改性。濕法改性具有改性劑用量少，改性成本低，但因使用大量有機溶劑而是產品后處理復雜，易造成環境污染。干法改性避免得了濕法改性使用有機溶劑的缺點，具有工藝簡單，處理量大，后處理簡單，反應效率高，但是操作條件嚴格，改性劑用量大，改性成本高，改性不均勻的缺點。國內外較多學者研究中常用的表面改性劑有氯硅烷類、硅烷偶聯劑類、硅氧烷類化合物、醇類等。H.Barthel等用二甲基甲氧基硅烷改性納米二氧化硅的表面，其改性效果比三甲基甲氧基硅烷改性好，研究表明氣體吸附的數據揭露了微粒之間的相互作用是由聚合物在硅烷化時相互滲透作用形成的。MathieuEtienne等用氨基硅烷偶聯劑(APS.)改性納米二氧化硅。中國專利ZL201410175796.4介紹了一種碳包覆白炭黑的制備方法，利用碳源物質包覆制備白炭黑的方法。這種方法為改性白炭黑提供了一種新的思路。本專利技術因此提出了一種膠清橡膠改性白炭黑的制備方法。傳統制備膠清橡膠的方法以膠清為原料，經加酸凝固，再經壓片或造粒、干燥脫水而制成的橡膠。膠清來源于制造離心法濃縮膠乳時分離得到，而膠清中含有橡膠約為3％～15％，且以細小粒子為主，非膠成分高，其中蛋白質含量較高，在儲存過程易發生霉變。制備膠清橡膠一般需要用大量的硫酸才能凝下來，硫酸的使用會產生硫酸根，硫酸根的徹底處理不容易，雖然干膠量不大，但是廢水量卻比較大，要處理含有硫酸根的廢水必須要單獨建立廢水處理系統，這將導致大量投資和生產成本的提高，因而傳統處理膠清的方法有待改進。另外，膠清膠結構化比較嚴重。但膠清乳膠又不同于天然乳膠等乳膠，膠清乳膠粒徑小，由其結構決定了膠清乳膠穩定性高，且其膠粒分散性高。這使得用酸處理難度較大，但是本專利技術提出的膠清橡膠改性易混合白炭黑的工藝卻成了可能。將分散良好的白炭黑漿液與穩定性良好的膠清乳膠充分混合，再經過噴霧干燥處理，獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種操作簡單、成本低、易于工業化的新型膠清處理技術及易混合白炭黑的改性技術。工藝步驟主要為采用分散良好的白炭黑懸浮液，與膠清乳膠充分混合后，噴霧干燥處理，干燥獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。解決本專利技術的工藝采用如下步驟：一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法，其特征為：將質量百分比濃度為10～25％白炭黑懸浮液，與含有膠清橡膠成分質量百分比濃度為3％～15％的膠清乳膠混合后，噴霧干燥處理，白炭黑用量為膠清干膠質量的60～200％，霧化粒徑控制為10～100μm，噴霧干燥設備進口溫度150～350℃，出口溫度100～120℃，干燥獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。進一步，白炭黑懸浮液為經過研磨分散后的白炭黑漿液，分散粒徑1～10μm。進一步，懸浮液配制為白炭黑粉體加水配制成白炭黑漿液，或白炭黑濾餅磨漿處理獲得。進一步，白炭黑漿液為改性或未改性漿液，改性漿液為物理改性或化學改性漿液。所述噴霧干燥工藝選用離心噴霧干燥機、壓力噴霧干燥機或過熱蒸汽噴霧干燥機。白炭黑加水配制成懸浮液或者濾餅通過磨漿處理后容易發生沉降團聚現象，需要加入一些改性劑防降沉從而形成分散良好的懸浮液。本專利技術提出的依據：一是膠清橡膠的酸法凝膠，耗費成本大，環境影響大。但其乳膠穩定性高，膠粒分散性良好的特性，為膠清橡膠改性白炭黑提供了可能性。分散良好的白炭黑懸浮液能很好的與膠清乳膠共混，而不發生破乳凝聚堵塞管道等問題，分散良好的混合液保證了采用噴霧干燥獲得改性白炭黑的可能性。而天然膠乳等乳膠不能通過這種方法獲得白炭黑/橡膠復合材料的根本原因是乳膠的穩定性不能夠保證加入白炭黑等無機填料后發生破乳凝聚等問題。而且在干燥過程中膠與白炭黑易形成結構性，從而失去了改性的效果。在膠清乳膠中，因為膠粒粒徑小，含量較低，因而加入白炭黑懸浮液后，干燥獲得產品中，膠清橡膠不形成連續相，而會因為存在大量白炭黑，其表面極性吸附膠清粒子，形成白炭黑包覆膠清粒子的特殊結構。這種結構的粉末大大降低了白炭黑的表面極性，同時也在白炭黑結構中引入了有機相，較好的改善了白炭黑與橡膠的相容性，從而提高了白炭黑在橡膠基體中的分散性能，提高橡膠制品的磨耗性能，降低其生熱。本專利技術的有益效果膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備工藝，工藝步驟主要為采用分散良好的白炭黑懸浮液，與膠清乳膠充分混合后，噴霧干燥處理，干燥獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。此法的優點在于：1.避免或減少了白炭黑改性劑的使用，大大降低了改性白炭黑的成本。2.避免使用強酸作為膠清的凝固劑，污水處理少，環境友好。3.本專利技術采用膠清橡膠對白炭黑進行改性，提高白炭黑在橡膠基體中分散性。4.膠清中非膠成分保留完整，提升膠清橡膠的品質。5.工藝簡單，設備要求低，生產效率高。6.產品為粉末或微珠狀，易分散、易混煉，添加膠清橡膠改性的易混合白炭黑產品得到的橡膠制品磨耗性能提高，生熱性能降低。7.本專利技術方法制備的膠清改性的易混合白炭黑，混煉能耗降低，解決了干法混煉過程中造成的粉塵飛揚，污染環境的問題，減少了環境污染，節省了成本。8.本專利技術的制備工藝，工藝人為影響因素小，易于得到質量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法，其特征為：將質量百分比濃度為10～25％白炭黑懸浮液，與含有膠清橡膠成分質量百分比濃度為3％～15％的膠清乳膠混合后，噴霧干燥處理，白炭黑用量為膠清干膠質量的60～200％，霧化粒徑控制為10～100μm，噴霧干燥設備進口溫度150～350℃，出口溫度100～120℃，干燥獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。

【技術特征摘要】
1.一種膠清橡膠改性易混合白炭黑的制備方法，其特征為：將質量百分比濃度
為10～25％白炭黑懸浮液，與含有膠清橡膠成分質量百分比濃度為3％～15％的膠清
乳膠混合后，噴霧干燥處理，白炭黑用量為膠清干膠質量的60～200％，霧化粒徑控
制為10～100μm，噴霧干燥設備進口溫度150～350℃，出口溫度100～120℃，干燥
獲得粉末或微珠狀膠清橡膠改性易混合白炭黑產品。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：白炭黑懸浮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王益慶，沈家鋒，張志輝，張立群，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11