CN101618876A - 比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工原料的制备方法，即比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法。原料：水玻璃：模数3.3－3.5，水溶液比重1.085±0.001、硫酸：15％；反应：底料加水玻璃量是总投料量的30－80％，开动搅拌升温至84±1℃，开始加15％硫酸反应，悬浮液的pH值达到9－10，再加水玻璃和硫酸，并保持pH值不变，将剩余的70－20％水玻璃用55分钟加完，继续加硫酸将水玻璃全部反应完，并将pH值调至2－3；水洗、干燥：采用过滤机对悬浮液进行过滤采用喷雾干燥机干燥。可制备比表面积50－250(m²/g)的白炭黑，产品特别适用于做橡胶补强剂。

Description

比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法

技术领域

本发明涉及一种化工原料的制备方法，即比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法。

背景技术

在现有技术中，比表面积是白炭黑一项重要技术指标，它在很大程度上决定着白炭黑的应用性能。中国化工行业标准HG/T3061-1999中把沉淀法白炭黑的比表面积分为六个类别：

沉淀水合二氧化硅分类

类别	比表面积m2/g	类别	比表面积m2/g
				A	≥191	D	106-135
B	161-190	E	71-105
				C	136-160	F	≤70

注：沉淀水合二氧化硅，即沉淀法白炭黑。

目前沉淀法白炭黑的生产，普遍采用水玻璃(硅酸钠)和硫酸为原料，在反应釜中反应，生成二氧化硅和副产品硫酸钠，其化学反应式：

Na₂O·MsiO₄+H₂SO₄＝MsiO₂+Na₂SO₄+H₂O

式中：M为水玻璃模数。

白炭黑的比表面积和白炭黑的粒径有关，它们之间成反比关系，即粒径小，比表面积大，它们之间的关系可以用下面的公式做近似值计算：

一次粒子径(nm)＝6000/(BET×比重)

式中BET为白炭黑用氮吸附法测的比表面积(m²/g).比重为白炭黑的真比重，一般为2.1-2.15。

沉淀法白炭黑的粒径大小，通常采用反应温度、物料浓度、反应时间进行控制。一般来说，反应温度高，物料浓度高，反应时间长，都可以使白炭黑的粒径大，反之则小，改变它们其中的某项条件，必须要考虑到对白炭黑其它指标的影响。另外改变工艺条件均受到操作条件、产品成本、设备等诸方面的限制。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种可以满足用于橡胶补强剂和其它用途的沉淀法白炭黑，其产品的比表面积可在50-250m²/g之间任意控制。

本发明的技术解决方案是：制备沉淀法白炭黑比表面积的控制方法步骤如下：

(1)原料：水玻璃，模数3.3-3.5，水溶液比重1.085±0.001；15％硫酸；

(2)反应：底料加水玻璃量是总投料量的30-80％，开动搅拌升温至84±1℃，开始加15％硫酸反应，反应时间40分钟，悬浮液的PH值达到9-10，再同时并流向反应釜中加水玻璃和硫酸，并保持PH值不变，将剩余的70-20％水玻璃用55分钟加完，用30分钟继续加硫酸将反应釜中剩余的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值调至2-3；

(3)水洗、干燥：

采用过滤机对悬浮液进行过滤，滤饼用水洗涤，洗掉硫酸钠，滤饼经浆化，采用喷雾干燥机干燥。

本发明的优点是：在其它工艺条件不变的情况下，只改变底料加水玻璃量，可制备比表面积为50-250m²/g的白炭黑并任意控制。本产品特别适用于做橡胶补强剂，也适用于农药的载体、饲料填加剂的载体、合成树脂、牙膏摩擦剂和增稠触变剂、造纸、干粉灭火剂、水性隔离剂等多种应用领域。

下面将结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

具体实施方式

实施例1：

用5m³搪瓷反应釜，加入模数3.4，比重1.085的水玻璃2m³，开动60转/分的搅拌器，边搅拌边升温，使水玻璃溶液的温度升至85℃时，保持恒温，用40分钟加15％的硫酸反应，并使悬浮液终点PH值达到9-10；接上述反应，水玻璃和硫酸并流向反应中滴加，将1m³水玻璃用55分钟滴加完，并保持反应过程PH值9-10不变，温度85℃不变；接上述反应，单独向反应釜中加酸，用30分钟将反应釜中没反应的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值调至3。悬浮液用厢式过滤机滤掉母液，水洗滤饼，滤液电导率达到250-300μm停止水洗。滤饼用打浆机进行浆化，用喷雾干燥机进行干燥。产品用超细粉碎机粉碎。

实施例2：

与实施例1不同的是底料加水玻璃1.7m³，水玻璃与硫酸并流滴加时水玻璃加量1.3m³，产品不粉碎。

实施例3：

与实施例1不同的是底料加水玻璃1.5m³，水玻璃与硫酸并流滴加时水玻璃加量1.5m³，产品不粉碎。

实施例4：

与实施例1不同的是底料加水玻璃2.1m³，水玻璃与硫酸并流滴加时水玻璃加量0.9m³。

实施例的白炭黑检测技术指标列于下表：

项目名称实施例	BET比表面积m2/g	平均粒径μm	沉实密度g/cm3	总残渣％	加热减量％	灼烧减量％	DBP吸收值ml/g	PH值	二氧化硅％
										实施例1	210	17	0.16	1.0	5.1	4.35	2.7	6.4	93.5
实施例2	165	20	0.24	0.9	4.8	4.2	2.5	6.5	94.0
										实施例3	80	20	0.27	0.9	5.3	4.4	2.2	6.5	94.0
实施例4	230	17	0.17	1	5.5	4.1	3.0	6.4	93.4

实施例1属于较大比表面积，高活性白炭黑，主要用于橡胶做补强剂；

实施例2属于中等比表面积，中活性白碳黑，主要用于普通橡胶制品或其它非橡胶制品；

实施例3属于低比表面积，低活性白炭黑，主要用于高弹性压出橡胶，高填加量白炭黑橡胶制品，感热纸；

实施例4属于高比表面积，高DBP吸收值，适用于液体增稠，载体。

本发明不局限于上述4个实施例，只要变化底料加水玻璃量，均可制备出对应的比表面积和DBP吸收值，满足不同的应用要求。

Claims (1)

1.一种比表面积可控制的沉淀法白炭黑制备方法，其特征在于步骤如下：

(1)原料：水玻璃，模数3.3-3.5，水溶液比重1.085±0.001；15％硫酸；

(2)反应：底料加水玻璃量是总投料量的30-80％，开动搅拌升温至84±1℃，开始加15％硫酸反应，反应时间40分钟，悬浮液的PH值达到9-10，再同时并流向反应釜中加水玻璃和硫酸，并保持PH值不变，将剩余的70-20％水玻璃用55分钟加完，用30分钟继续加硫酸将反应釜中剩余的水玻璃全部反应完，并将悬浮液的PH值调至2-3；

(3)水洗、干燥：

采用过滤机对悬浮液进行过滤，滤饼用水洗涤，洗掉硫酸钠，滤饼经浆化，采用喷雾干燥机干燥。