[发明专利]高性能载重轮胎用沉淀法白炭黑的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能载重轮胎用沉淀法白炭黑的制备方法，采用超细硅铝酸钠与二氧化硅复合反应改性制备高耐磨性复合二氧化硅；首先在两个反应釜中分别进行A、B反应：A反应将水及硅酸盐与酸化剂反应得到二氧化硅悬浮液，B反应将水及硅酸盐与铝化合物和酸化剂进行反应，得到超细硅铝酸钠悬浮液；再将B反应得到的超细硅铝酸钠悬浮液通入A反应得到的二氧化硅悬浮液中，两者混合体积比例为1:10～1:2，得到超细硅铝酸钠复合高耐磨性白炭黑浆料；浆料经过滤、闪蒸干燥或喷雾干燥后获得粉状或微珠状白炭黑产品，最后经压块获得粒状高耐磨性复合二氧化硅产品。本发明使制备的白炭黑在橡胶中的相容性好，制得的轮胎制品滚动阻力低，操控性能和耐磨性高。

技术领域

本发明涉及一种无机化工产品白炭黑的制备方法，具体涉及高性能载重轮胎用沉淀法白炭黑的制备方法。

背景技术

沉淀水合二氧化硅又名白炭黑，其微结构呈絮状和网状结构。二氧化硅的特殊结构使它具有独特的性质，广泛应用于橡胶、硅橡胶、油漆、隔热材料、绝缘绝热材料、油墨及高级日用化妆品等各种领域。1992年，米其林公司提出“绿色轮胎”的概念，白炭黑被应用于轮胎的橡胶配方中。白炭黑作为一种炭黑的替代品，有着很好的补强效果，加入橡胶轮胎后，可以降低生热、降低滚动阻力等，并且能保持轮胎的抗湿滑性和耐磨性，降低车辆行驶的油耗，对于环境保护、节约能源具有重要意义。

载重轮胎在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能和缓冲性能，同时还应具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。目前，我国在午线轮胎胎面胶中已大量使用白炭黑并且拥有成熟的生产经验。白炭黑在全钢载重子午线轮胎胎面胶中的填充量一般在15～20份，在轿车子午线轮胎胎面胶中的填充量一般为40～60份，甚至高达70份。在轮胎胎面胶中填充沉淀法白炭黑，不仅可以提高胎面的抗刺穿能力和耐撕裂性，还可以减小轮胎的滚动阻力、增大轮胎牵引力和抗湿滑性。但由于现有技术生产的白炭黑产品，其表面羟基较多，导致白炭黑与橡胶之间的相互作用比炭黑与橡胶之间的相互作用小，白炭黑对橡胶的补强性能尚不如炭黑；如果全钢载重子午线轮胎胎面胶的白炭黑用量过大，轮胎行驶性能将达不到要求，主要体现在轮胎的耐磨性下降，从而缩短轮胎的使用寿命。因此，需要改进白炭黑的生产工艺，以提高其在橡胶中的相容性及耐磨性能。

发明内容

本发明的目是克服现有技术不足，提供一种高性能载重轮胎用沉淀法白炭黑的制备方法，使制备的白炭黑在橡胶中的相容性好，制得的轮胎制品具有低滚动阻力、高的操控性能和耐磨性。

为实现以上目的，本发明高性能载重轮胎用沉淀法白炭黑的制备方法采用超细硅铝酸钠与二氧化硅复合反应改性制备高耐磨性复合二氧化硅，操作步骤如下：

首先在两个反应釜中分别进行以下A反应和B反应：

对于A反应：

A1、将水及硅酸盐加入到反应釜中，在搅拌的条件下通入蒸汽升温至75～95℃，使反应釜中反应溶液pH为8～10，硅酸盐的模数为2.0～3.0；

A2、向反应釜中同时添加硅酸盐和酸化剂，使反应介质稳定在pH为8～10；硅酸盐的流速为10～20m³/h，模数为2.0～3.0；酸化剂的流速为0.5～2.0m³/h，质量分数为60％～98％；硅酸盐和酸化剂的加料时间为1～2h；

A3、停止硅酸盐的添加，继续添加酸化剂，酸化剂流速0.5～2.0m³/h，加料时间为20～60min，直到pH值达到3.5～5.0后停止添加酸化剂，得到二氧化硅悬浮液，浆料不分离，备用；

对于B反应：

B1、将水及硅酸盐加入到反应釜中，在搅拌的条件下通入蒸汽升温至40～60℃，控制反应溶液pH为8～10，硅酸盐的模数为2.0～3.0；