[发明专利]一种硅橡胶用改性白炭黑的制备方法

说明书

本发明公开一种硅橡胶用改性白炭黑的制备方法，包含以下步骤:1)将主链含有芳环、杂环或杂原子刚性基团的偶联剂、有机溶剂和水按体积比例为1︰(1～10)︰(0.5～2)进行水解，得改性剂乳液；2)向白炭黑悬浮液中添加步骤1)改性剂乳液，于40～100℃下，搅拌0.5～24h，得改性白炭黑悬浮液；3)将步骤2)改性白炭黑悬浮液过滤、干燥、粉碎，得改性白炭黑。本发明制得的改性白炭黑，能够提高与硅橡胶基体相容性，白炭黑填充到硅橡胶中的力学性能也得到提高。

技术领域

本发明属于白炭黑的制备技术领域。

背景技术

白炭黑的生产工艺分为气相法与沉淀法，白炭黑具有比表面积大、粒径小、化学稳定性好、耐高温及电绝缘性能好等特点，在橡胶、轮胎、胶黏剂、涂料、塑料等行业中得到广泛应用，但其表面含有大量的活性硅羟基，使白炭黑亲水性比较强，进而使白炭黑在有机基体中润湿性较差、分散不均匀。同时由于白炭黑具有较高的表面能，易于团聚，导致白炭黑二次粒径偏大，在应用时不能达到很好的补强效果。因此，需对白炭黑进行表面处理改性，提高与有机基体相容性、降低表面能、增大补强效果，拓展其应用范围。

硅橡胶在制备过程中，通常加入适当的白炭黑来提高硅橡胶的强度，改善硅橡胶的物理性能，从而有效的提高硅橡胶的应用性能。在某些特殊领域，对硅橡胶的强度提出了更高的要求，这就需要选择特殊的改性剂对白炭黑进行改性，以提高硅橡胶的强度与模量。

中国专利公开号CN107033630A通过向白炭黑分散体系中滴加4,6–二氨基间苯二酚改性剂，在高速搅拌的条件下制得硅橡胶用白炭黑，但表面处理效果不好，白炭黑不能很好的分散在硅橡胶有机基体里面。中国专利公开号CN102731834 A通过借助气溶胶用钾掺杂的热解二氧化硅与六甲基二硅氮烷反应，制得硅橡胶用白炭黑，但工艺复杂、能耗较高、不易控制，且稳定性差。

因此，选择适当的改性剂以及改性工艺对白炭黑进行改性研究，提高白炭黑在硅橡胶中的应用性能具有重大的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种硅橡胶用改性白炭黑的制备方法。

基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种硅橡胶用改性白炭黑的制备方法，包含以下步骤:

1) 将主链含有芳环、杂环或杂原子刚性基团的偶联剂、有机溶剂和水按体积比例为1︰(1～10) ︰(0.5～2)进行水解，得改性剂乳液；

2)向白炭黑悬浮液中添加步骤1)改性剂乳液，于40～100℃下，搅拌0.5～24h，得改性白炭黑悬浮液；

3)将步骤2)改性白炭黑悬浮液过滤、干燥、粉碎，得改性白炭黑。

步骤2) 白炭黑悬浮液中白炭黑的质量分数为5～25%，白炭黑悬浮液采取沉淀法制得。

步骤1）偶联剂的添加量为步骤2）白炭黑质量的0.5～10%，偶联剂为苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、芳基酰亚胺硅烷、脂环基酰亚胺硅烷、腰果酚钛酸酯、聚醚钛酸酯中的一种或两种以上的混合物。

步骤1)中有机溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、液体石蜡、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合物。

步骤2)中白炭黑悬浮液由以下方法制得：在反应釜中依次加入底液和分散剂，于60-95℃下，将浓度为15-30%的硅酸钠水溶液和浓度为40-90%的硫酸溶液同时加入底液中，反应2-4h，得白炭黑悬浮液，硅酸钠水溶液中的硅酸钠与硫酸溶液中的硫酸的质量比为1︰(0.3-0.6) 。

所述分散剂为高分子钠盐。

所述分散剂为聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚谷氨酸钠中的一种或两种以上的混合物。

所述底液为水。