《一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103435051 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103435051 A *CN103435051A* (21)申请号 201310338069.0 (22)申请日 2013.08.06 C01B 33/12(2006.01) C08K 3/36(2006.01) (71)申请人 龙星化工股份有限公司 地址 054100 河北省邢台市沙河市东环路龙 星街 1 号 (72)发明人 王明印 马宝亮 徐刚 (74)专利代理机构 北京世誉鑫诚专利代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11368 代理人 郭官厚 (54) 发明名称 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑。
2、的制作工 艺 (57) 摘要 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工 艺， 通过合理控制反应过程及工艺参数， 得到了一 种分散性极高的白炭黑， 采用的技术方案是， 所述 工艺是以液体硅酸钠和硫酸为主要原料、 以硫酸 盐为辅料， 在反应釜中控制反应温度反应生成所 得混合物， 并进行提纯及造粒。 本发明在现有生产 装置基础上， 不增加设备投入， 不增加人员， 不改 变原料、 只是调整反应参数的情况下进行。 生产的 产品具有分散效果好， 产品外观微珠状均匀， 环保 无粉尘。生产过程稳定， 可实现大规模生产。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产。
3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103435051 A CN 103435051 A *CN103435051A* 1/1 页 2 1. 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 所述工艺是以液体硅酸钠和硫酸为 主要原料、 以硫酸盐为辅料， 在反应釜中控制反应温度反应生成所得混合物， 并进行提纯及 造粒， 其特征在于 ： 所述在反应釜中生成所得混合物的具体步骤包括 ： A、 原料调配 ： 调配密度为1.1501.250g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.0301.060 g/cm3的硫酸溶液和密度为 1.011.08g/cm3的硫酸盐溶。
4、液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 4060的热水调配成密 度为 1.11.15 g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 7085 ； D、 将步骤 A 中调配好的硫酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 7.08.5 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 8595 ； F、 在反应釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物PH值为7.59.0， 直至加入和上述B中加。
5、入硅酸钠的量的比 值为 1 ：（1218） ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 3.45.8 的反应产物。 2. 根据权利要求 1 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 所述步骤 D 搅拌进行的时间是 26003000 秒。 3. 根据权利要求 1 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 所述工艺步骤中的提纯具体包括 ： 经压滤洗涤、 液化得到固体含量为 2024% 的乳状白 炭黑料浆， 百分号为重量百分比。 4. 根据权利要求 3 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 所。
6、述工艺步骤中的造粒具体包括 ： 将提纯步骤中得到的乳状白炭黑浆料经高压泵进行 压力喷雾， 并进入干燥塔干燥得到白炭黑颗粒。 5. 根据权利要求 3 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 所述压滤步骤采用的设备是隔膜压滤机。 6. 根据权利要求 4 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 控制干燥后的白炭黑颗粒水分为 48%， 平均粒径为 250300m。 7. 根据权利要求 1 所述的一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 其特征在 于 ： 所述硫酸盐是硫酸钾、 或硫酸钙、 或硫酸盐。 权 利 要 求 书 CN 103435051 。
7、A 2 1/4 页 3 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种白炭黑的制作工艺， 特别是一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的 制作工艺。 背景技术 0002 白炭黑是现代工业一种新型的精细化工产品， 随着科技的进步， 它的性能不断被 认识， 用途不断在扩大， 尤其在汽车轮胎制品中， 被广泛应用。这是因为， 随着对轮胎绿色、 环保、 安全、 乘坐舒适性的要求越来越高， 轮胎企业就必须在轮胎中加入更多的白炭黑， 尤 其是分散性能更好的白炭黑才能满足以上要求。冬季轮胎要求对冰面的抓着力更优秀， 减 小冬季冰路面轮胎打滑的现象发生。 目前我国白炭黑水平尚未达到轮胎企业。
8、对此要求的高 分散白炭黑的要求， 其主要原因是， 由于白炭黑的制作工艺的限制， 使得白炭黑在橡胶混炼 中很难分散开， 因此白炭黑对轮胎的改性效果并不是很明显。 0003 现有技术中， 白炭黑的生产方法有物理法与化学法， 要想得到活性好、 补强性高的 无定形白炭黑需要采用化学法。化学法分为干法热解和湿法沉淀两种。干法热解分为气相 法和电弧法 ； 湿法沉淀分为硫酸、 盐酸、 硝酸和二氧化碳沉淀法等。 目前， 白炭黑生产主要采 用气相法和硫酸、 盐酸沉淀法两种生产工艺。 0004 气相法白炭黑因其生产装置投资量大， 一套装置产能一般在 5000 吨以下 ； 加之 气相法白炭黑的生产能耗及综合成本太高。
9、， 且未经改性处理， 粉体应用领域窄， 由于受原材 料、 能耗、 成本、 应用领域、 产能、 技术等诸多方面因素的影响， 因此气相法白炭黑粉体制备 具有局限性。 0005 而沉淀法制得的白炭黑， 常常因为表面含有硅醇基， 造成白炭黑的表面极性较大， 易被水浸润， 而与有机物、 烃类聚合物的相容性不好， 极大地降低了使用性能和使用范围， 所以常常需要对其改性， 制得改性白炭黑， 以增强其性能、 扩大其使用范围。 0006 从现有沉淀法白炭黑的合成机理分析， 可以将沉淀法白炭黑制备过程归纳为两类 动力学过程 ： 一是沉淀白炭黑的晶核的生长过程， 二是晶核的增长聚集过程。目前， 液相沉 淀法白炭黑的。
10、生产在国内均采用稀硫酸两步法进行 ： 第一步反应生成稀硅溶胶、 停置熟化 一段时间， 在稀硅溶胶中逐渐形成晶核， 作为第二反应的晶种 ； 第二步即用含晶种的溶液作 为聚集生长的母液， 按一定速度加水玻璃及稀硫酸进行沉淀反应， 反应一定时间后， 停加水 玻璃， 只加稀硫酸进行酸化处理， 当反应液 pH 值达一定值时， 停止加酸， 陈化一定时间， 然 后过滤并用水清洗， 脱除 Na2SO4 后， 送干燥、 粉碎后得到产品。最后， 一般采用干法改性法， 对制得的白炭黑进行改性， 制得改性白炭黑。 0007 现有的这种工艺， 由于反应工艺参数控制不合理， 导致得到的白炭黑产品分散性 能较差， 不能满足。
11、绿色轮胎对高分散白炭黑的要求。 发明内容 0008 本发明提供了一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 通过合理控制反应 说 明 书 CN 103435051 A 3 2/4 页 4 过程及工艺参数， 得到了一种分散性极高的白炭黑， 可广泛应用到防滑及抓地性能要求高 的冬季轮胎中。 0009 本发明为实现发明目的采用的技术方案是， 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的 制作工艺， 所述工艺是以液体硅酸钠和硫酸为主要原料、 以硫酸盐为辅料， 在反应釜中控制 反应温度反应生成所得混合物， 并进行提纯及造粒， 关键是 ： 所述在反应釜中生成所得混合 物的具体步骤包括 ： A、 原料调配 ： 调配密度。
12、为1.1501.250g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.0301.060 g/cm3的硫酸溶液和密度为 1.011.08g/cm3的硫酸盐溶液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 4060的热水调配成密 度为 1.11.15 g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 7085 ； D、 将步骤 A 中调配好的硫酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 7.08.5 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 8595 ； F、 在反应。
13、釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物PH值为7.59.0， 直至加入和上述B中加入硅酸钠的量的比 值为 1 ：（1218） ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 3.45.8 的反应产物。 0010 本发明的关键是 ： 通过本发明生产的产品具有特殊的形态、 粒径和孔隙率 （BET/ CTAB） ， 具有良好的在聚合物中的分散能力， 在冬季轮胎的应用中可以极大提高轮胎的防滑 与抓地性能。 0011 本发明的有益效果是 ： 本发明在现有生产装置基础上， 不增加设备投入， 不增加人 员， 不改变原料、。
14、 只是调整反应参数的情况下进行。生产的产品具有分散效果好， 产品外观 微珠状均匀， 环保无粉尘。生产过程稳定， 可实现大规模生产。 0012 本发明绿色轮胎用高分散白炭黑采用独特的生产工艺， 控制白炭黑的原生粒子， 生成白炭黑的特殊结构， 使其在和橡胶混炼时能更容易的和橡胶分子结合， 以达到分散效 果好， 混炼后的橡胶性能好。在轮胎中能起到降低滚动阻力， 其滚动阻力可降低 20-30%， 能 节油 3%-5%， 降低噪音提高乘坐舒适性， 满足了绿色轮胎对高分散白炭黑的要求。 具体实施方式 0013 一种绿色轮胎用的高分散性白炭黑的制作工艺， 所述工艺是以液体硅酸钠和硫酸 为主要原料、 以硫酸盐。
15、为辅料， 在反应釜中控制反应温度反应生成所得混合物， 并进行提纯 及造粒， 关键是 ： 所述在反应釜中生成所得混合物的具体步骤包括 ： A、 原料调配 ： 调配密度为1.1501.250g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.0301.060 g/cm3的硫酸溶液和密度为 1.011.08g/cm3的硫酸盐溶液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 4060的热水调配成密 度为 1.11.15 g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 7085 ； D、 将步骤 A 中调配好的硫。
16、酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 说 明 书 CN 103435051 A 4 3/4 页 5 7.08.5 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 8595 ； F、 在反应釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物PH值为7.59.0， 直至加入和上述B中加入硅酸钠的量的比 值为 1 ：（1218） ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 3.45.8 的反应产物。 0014 所述步骤 D 搅拌进行的时间是 26003000 秒。 0015 所述工艺。
17、步骤中的提纯具体包括 ： 经压滤洗涤、 液化得到固体含量为 2024% 的乳 状白炭黑料浆， 百分号为重量百分比。 0016 所述工艺步骤中的造粒具体包括 ： 将提纯步骤中得到的乳状白炭黑浆料经高压泵 进行压力喷雾， 并进入干燥塔干燥得到白炭黑颗粒。 0017 所述压滤步骤采用的设备是隔膜压滤机。 0018 控制干燥后的白炭黑颗粒水分为 48%， 平均粒径为 250300m。 0019 所述硫酸盐是硫酸钾、 或硫酸钙、 或硫酸盐。 0020 本发明在具体实施时， 实施例 1 ： A、 原料调配 ： 调配密度为1.15g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.03 g/cm3的硫酸溶 液和密度为。
18、 1.01g/cm3的硫酸盐溶液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 40的热水调配成密度为 1.1g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 70 ； D、 将步骤 A 中调配好的硫酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 7.0 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 85 ； F、 在反应釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物PH值为7.5， 直至加入和上述B中加入硅酸。
19、钠的量的比值为 1 ： 12 ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 3.4 的反应产物。 0021 之后经过提纯与造粒过程制成白炭黑。 0022 实施例 2 ： A、 原料调配 ： 调配密度为1.250g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.060 g/cm3的硫酸 溶液和密度为 1.08g/cm3的硫酸盐溶液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 60的热水调配成密度为 1.15 g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 85 ； D、 将步骤 。
20、A 中调配好的硫酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 8.5 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 95 ； F、 在反应釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物PH值为9.0， 直至加入和上述B中加入硅酸钠的量的比值为 说 明 书 CN 103435051 A 5 4/4 页 6 1 ： 18 ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 5.8 的反应产物。 0023 之后经过提纯与造粒过程制成白炭黑。 0024 实施例 3 ： A、 原料调配 ： 调配密。
21、度为1.2g/cm3的硅酸盐溶液、 稀释后密度为1.04g/cm3的硫酸溶液 和密度为 1.05g/cm3的硫酸盐溶液， 备用 ； B、 将上述 A 中所列密度的硅酸钠溶液、 硫酸盐溶液及温度为 50的热水调配成密度为 1.18 g/cm3， 之后加入到反应釜中， 并搅拌直至反应结束形成第一混合溶液 ； C、 升温 ： 将上述第一混合溶液加热至 80 ； D、 将步骤 A 中调配好的硫酸溶液加入到反应釜内并搅拌， 直至反应釜内形成 PH 值为 7.8 的第二混合溶液 ； E、 再升温 ： 将上述第二混合溶液加热至 90 ； F、 在反应釜中同时加入步骤 A 中调配好的硅酸钠溶液和硫酸溶液并搅拌。
22、， 且保持整个 加入过程中， 反应釜内的混合物 PH 值为 8， 直至加入和上述 B 中加入硅酸钠的量的比值为 1 ： 15 ； G、 在反应釜中继续加入硫酸溶液， 直至反应釜内生成 PH 值为 5 的反应产物。 0025 之后经过提纯与造粒过程制成白炭黑。 0026 本发明中雪地用的高分散白炭黑的指标如下 ： 项目指标 BET （m2/g）140-180 CTAB （m2/g）145-175 吸油值 （cm3/g）2.00-3.50 加热减量 %4.0-8.0 灼烧减量 % 7.0 二氧化硅含量 % 90 水可溶物 % 2.0 PH 值5.0-8.0 外观微珠 说 明 书 CN 103435051 A 6 。