CN111807378B - 一种卡车轮胎专用白炭黑及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卡车轮胎专用白炭黑。该白炭黑的BET比表面积与CTAB比表面积之比为1.2～1.4:1，更优选为γ‑丁内脂改性的白炭黑。通过包括以下步骤：(1)向液体硅酸钠中加入γ‑丁内脂；(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热；(3)向步骤(2)的液体硅酸钠中加入酸液，生成的浆液经过固液分离、干燥，得到所述白炭黑。与现有技术相比，采用本发明的白炭黑可赋予橡胶更好的加工性和燃油经济性。

Description

一种卡车轮胎专用白炭黑及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种卡车轮胎专用白炭黑及其制备方法。
背景技术
作为重要的交通运输工具，提高卡车的燃油经济性对于降低交通运输成本具有非常重要的现实意义。在高速公路行驶中，因轮胎滚动阻力所导致的燃料消耗约占25％左右。现有技术有通过添加硅烷偶联剂以提高白炭黑与橡胶的结合来降低轮胎的滚动阻力以提高燃油经济性，但硅烷偶联剂的使用存在使橡胶加工劣化的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卡车轮胎专用白炭黑及其制备方法，该白炭黑可赋予橡胶更好的加工性和燃油经济性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种卡车轮胎专用白炭黑，该白炭黑的BET比表面积与CTAB比表面积之比为1.2～1.4:1。
优选地，所述白炭黑的BET比表面积与CTAB比表面积之比为1.3:1。
优选地，所述白炭黑的粒径D90为0.1～0.5微米。
优选地，所述白炭黑为γ-丁内脂改性的白炭黑。
上述卡车轮胎专用白炭黑的制备方法，包括以下步骤：
(1)向液体硅酸钠中加入γ-丁内脂；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热；
(3)向步骤(2)的液体硅酸钠中加入酸液，生成的浆液经过固液分离、干燥，得到所述白炭黑。
优选地，γ-丁内脂的用量为硅酸钠质量的1～3％。
优选地，步骤(1)中，所述液体硅酸钠中硅酸钠的浓度为30～40wt％。
优选地，硅酸钠的模数为2.5～3.5。
优选地，步骤(2)中，将液体硅酸钠加热至60～80℃。
优选地，步骤(3)中，向液体硅酸钠中加入酸液至pH值达到3～6。
优选地，酸液加完后反应0.5～2小时。
优选地，步骤(3)中，所酸液为硫酸或盐酸。
具体实施方式
以下结合本发明的优选实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
粒径按GB/T 32698-2016测定。
BET比表面积按GB/T19587-2017测定。
CTAB比表面积按GB/T23656-2016测定
硫化胶采用HG/T2404-2008混炼，配方为该标准中表1的1#配方。按GB/T1232.1测试未硫化混炼胶的门尼黏度(ML100℃1+4)。
硫化胶的损耗因子Tanδ(60℃)按ASTM D5992-96测定。
采用未改的白炭黑作为对照样品。
M表示采用γ-丁内脂改性的白炭黑的未硫化混炼胶的门尼黏度。
M0表示采用未改的白炭黑的未硫化混炼胶的门尼黏度。
Tanδ表示采用γ-丁内脂改性的白炭黑的硫化胶的损耗因子。
Tanδ0表示采用未改的白炭黑的硫化胶的损耗因子。
门尼黏度越低，未硫化混炼胶的加工性越好。损耗因子越小，滚动阻力越低，燃油经济性越好。
实施例1
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为2.5)浓度为30％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的1％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至60℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为30wt％的硫酸，直至pH值达到6，生成浆液，继续反应0.5小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.2～0.4微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.22:1。
对比例1
对照白炭黑的制备与实施例1的区别在于：不加γ-丁内脂。实施例1与对比例1的M/M0＝0.91，Tanδ/Tanδ0＝0.93。
实施例2
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为3)浓度为30％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的2％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至60℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为30wt％的硫酸，直至pH值达到4，生成浆液，继续反应0.5小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.2～0.3微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.23:1。
对比例2
对照白炭黑的制备与实施例2的区别在于：不加γ-丁内脂。实施例2与对比例2的M/M0＝0.90，Tanδ/Tanδ0＝0.88。
实施例3
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为3.5)浓度为40％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的3％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至70℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为35wt％的硫酸，直至pH值达到3，生成浆液，继续反应1小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.1～0.3微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.38:1。
对比例3
对照白炭黑的制备与实施例3的区别在于：不加γ-丁内脂。实施例3与对比例3的M/M0＝0.91，Tanδ/Tanδ0＝0.90。
实施例4
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为3.3)浓度为35％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的2％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至80℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为40wt％的硫酸，直至pH值达到5，生成浆液，继续反应2小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.3～0.4微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.3:1。
实施例5
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为3.0)浓度为35％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的2％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至80℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为40wt％的硫酸，直至pH值达到4，生成浆液，继续反应2小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.4～0.5微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.36:1。
实施例6
一种卡车轮胎专用白炭黑，制备过程如下：
(1)向硅酸钠(模数为3.0)浓度为35％的液体硅酸钠中加入γ-丁内脂，γ-丁内脂用量为硅酸钠质量的2％，混合均匀；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热至70℃；
(3)在搅拌下，向步骤(2)的液体硅酸钠中加入浓度为40wt％的硫酸，直至pH值达到3，生成浆液，继续反应2小时后，压滤，洗涤，干燥，即得到γ-丁内脂改性的白炭黑。
该白炭黑的粒径D90为0.3～0.5微米，BET比表面积/CTAB比表面积＝1.24:1。
对比例4
对照白炭黑的制备与实施例4的区别在于：不加γ-丁内脂。
实施例4与对比例4的M/M0＝0.88，Tanδ/Tanδ0＝0.87。
实施例5与对比例4的M/M0＝0.92，Tanδ/Tanδ0＝0.90。
实施例6与对比例4的M/M0＝0.91，Tanδ/Tanδ0＝0.89。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卡车轮胎专用白炭黑，其特征在于：所述白炭黑的BET比表面积与CTAB比表面积之比为1.2～1.4:1；
所述白炭黑为γ-丁内脂改性的白炭黑；
所述白炭黑通过包括以下步骤的方法制备得到：
(1)向液体硅酸钠中加入γ-丁内脂；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热；
(3)向步骤(2)的液体硅酸钠中加入酸液，生成的浆液经过固液分离、干燥，得到所述白炭黑；
γ-丁内脂的用量为硅酸钠质量的1～3％。
2.根据权利要求1所述的卡车轮胎专用白炭黑，其特征在于：所述白炭黑的BET比表面积与CTAB比表面积之比为1.3:1。
3.根据权利要求1或2所述的卡车轮胎专用白炭黑，其特征在于：所述白炭黑的粒径D90为0.1～0.5微米。
4.权利要求1至3任一所述的卡车轮胎专用白炭黑的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)向液体硅酸钠中加入γ-丁内脂；
(2)将步骤(1)的液体硅酸钠加热；
(3)向步骤(2)的液体硅酸钠中加入酸液，生成的浆液经过固液分离、干燥，得到所述白炭黑；
γ-丁内脂的用量为硅酸钠质量的1～3％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述液体硅酸钠中硅酸钠的浓度为30～40wt％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：硅酸钠的模数为2.5～3.5。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将液体硅酸钠加热至60～80℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，向液体硅酸钠中加入酸液至pH值达到3～6。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：酸液加完后反应0.5～2小时。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所酸液为硫酸或盐酸。
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