本發明涉及白炭黑制備技術領域,具體涉及一種提高白炭黑吸油值 DBP 的方法。
技術背景
白炭黑的空隙容積取決于其自身二氧化硅原級粒子,二次粒子乃至三級粒子的聚集程度。白炭黑的空隙容積越大,即結構度越高,DBP吸油值越高。
中國專利CN103466638A公開了一種高DBP吸油值白炭黑的合成方法。在用水玻璃硫酸沉淀法得到白炭黑濕濾餅后,將其分散于無水乙醇中,邊攪拌邊在50—70 ℃加熱1—5小時,然后抽濾,干燥,得到DBP吸油值為3.00 g/g的白炭黑產品。
中國專利CN104909373A也在用水玻璃硫酸沉淀法得到白炭黑濕濾餅后,將其分散于丙醇和乙醇的混合水溶液中,邊攪拌邊加熱,最后抽濾,干燥,得到DBP吸油值為3.10 g/g的白炭黑產品。盡管上述專利可以得到具有高DBP吸油值的產品,但合成過程中需要將白炭黑濕濾餅與醇類混合后加熱,增加了生產能耗。
技術實現要素:
本發明在水玻璃硫酸沉淀法得到白炭黑濕濾餅后,采用正丁醇、異丁醇、異丙醇的一種或幾種,按重量比醇:水為0.5—2:1加入到白炭黑濕濾餅中處理,所得混合物用乳化機分散。分散完成所得漿料干燥、粉碎可以得到DBP吸油值高達3.50 g/g的白炭黑產品。
采用本發明的白炭黑制備過程具體如下:
(1)配制二氧化硅含量為10—20 wt%,模數為3.3的水玻璃溶液,硫酸配制成10—30 wt%的水溶液;
(2)在pH值為9—12,溫度為60—90 ℃條件下,將上述水玻璃和硫酸溶液并流混合于反應釜中,反應1—3小時;
(3)將上述反應混合物在60—90 ℃條件下,老化3—5小時,調節體系pH值到2—4,陳化1—3小時,得到漿料;
(4)將所述漿料壓濾、洗滌得到固含量為30—40%的濕濾餅;
(5)按重量比醇:水為0.5—2:1加入醇到濕濾餅中,所得混合物用乳化機分散30分鐘,乳化機轉速為4000—9000轉/分鐘;
(6)分散完成所得漿料進行噴霧干燥,再經氣流粉碎,即得到粒徑為3—5微米的產品;
本發明中,醇是正丁醇、異丁醇、異丙醇的一種或幾種,乳化機轉速為4000—9000轉/分鐘。
本發明過程不需要加熱回流,極大降低了能源,使得生產操作過程簡單化。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明做進步一說明
實施例一
向反應容器中注入純水1000克。取二氧化硅濃度為15 wt%的水玻璃溶液700克,濃度為20 wt%的硫酸300克,同時加入反應容器;并流pH值為9,并流反應時間為3小時,并流反應溫度為90 ℃。并流完成后將反應混合物在80 ℃老化2小時,調節體系pH值到2,再陳化3小時。洗滌所得漿料,壓濾成固含量為40%的濕濾餅。按照重量比異丁醇:水為1:1加入異丁醇與濕濾餅混合,混合物用乳化機分散30分鐘,乳化機轉速為4000轉/分鐘。分散完成所得漿料進行噴霧干燥,再經氣流粉碎,即得到粒徑為3—5微米的產品。
七個平行樣品物化性質如表一所示:
表一
實施例二
向反應容器中注入純水1000克。取二氧化硅濃度為20 wt%的水玻璃溶液525克,濃度為10 wt%的硫酸600克,同時加入反應容器;并流pH值為12,并流反應時間為2小時,并流反應溫度為90 ℃。并流完成后將反應混合物在80 ℃老化5小時,調節體系pH值到3,再陳化1小時。洗滌所得漿料,壓濾成固含量為30%的濕濾餅。按照重量比正丁醇:水為0.5:1加入正丁醇與濕濾餅混合,混合物用乳化機分散30分鐘,乳化機轉速為9000轉/分鐘。分散完成所得漿料進行噴霧干燥,再經氣流粉碎,即得到粒徑為3—5微米的產品。
七個平行樣品物化性質如表二所示:
表二
實施例三
向反應容器中注入純水1000克。取二氧化硅濃度為10 wt%的水玻璃溶液1050克,濃度為30 wt%的硫酸200克,同時加入反應容器;并流pH值為10,并流反應時間為1小時,并流反應溫度為70 ℃。并流完成后將反應混合物在60 ℃老化4小時,調節體系pH值到4,再陳化1小時。洗滌所得漿料,壓濾成固含量為40%的濕濾餅。按照重量比異丙醇:水為2:1加入異丙醇與濕濾餅混合,混合物用乳化機分散30分鐘,乳化機轉速為8000轉/分鐘。分散完成所得漿料進行噴霧干燥,再經氣流粉碎,即得到粒徑為3—5微米的產品。
七個平行樣品物化性質如表三所示:
表三
實施例四
向反應容器中注入純水1000克。取二氧化硅濃度為20 wt%的水玻璃溶液525克,濃度為10 wt%的硫酸600克,同時加入反應容器;并流pH值為11,并流反應時間為2小時,并流反應溫度為60 ℃。并流完成后將反應混合物在90 ℃老化3小時,調節體系pH值到3,再陳化2小時。洗滌所得漿料,壓濾成固含量為40%的濕濾餅。按照重量比異丁醇:正丁醇:異丙醇:水為1:1:1:4加入三種醇與濕濾餅混合,混合物用乳化機分散30分鐘,乳化機轉速為6500轉/分鐘。分散完成所得漿料進行噴霧干燥,再經氣流粉碎,即得到粒徑為3—5微米的產品。
七個平行樣品物化性質如表四所示:
表四
應用測試
用本發明四個實施例中相對DBP吸油值最高的樣品與市售產品氣相二氧化硅TS100配置皮革涂飾劑,在PU皮革上進行黑度和透明性對比。
實驗步驟:
(1)取PU樹脂、醋酸丁酯、二氧化硅粉體按照70:23:7比例配制皮革涂飾劑,在分散機中以4000 r/min的速度分散5分鐘;
(2)用線棒均勻涂抹在PU皮革上,在120 ℃烘烤5分鐘。
應用測試結果如表五下:
表五
注:皮革應用中黑度和透明性最好的記為5,最差的記為1。