一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法

摘要

本发明公开了一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法，该方法包括如下制备步骤：S1：利用水玻璃溶液制备沉淀法白炭黑；S2：向沉淀法白炭黑中加入稀硫酸，调节PH值，再加入有机硅烷分散剂，陈化，冷却，过滤后得到滤饼；S3：用水对滤饼进行洗涤，将洗涤后的滤饼重新分散在水中，分散均匀后，得到浆料；S4：将浆料进行喷雾干燥，再经高温气流粉碎，即得到硅酮胶用沉淀白炭黑。上述的制备方法中加入了有机硅烷分散剂，一方面可以降低沉淀白炭黑的粒子尺寸，获得类似气相白炭黑的结构，同时降低了粒子表面的极性，使其更易在聚二甲基硅氧烷中分散。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料加工技术领域，尤其涉及一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法。

背景技术

硅酮胶是密封胶中的一种，是指以线型聚硅氧烷为主要原料生产的密封胶，也叫有机硅密封胶。硅酮胶是玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙的关键粘结密封材料。国外的硅酮胶生产和应用有较高水平，全世界市场基本上被美国Dow Corning、GE、德国Wacker、法国RP、日本信越等几大公司占据。Dow Corning的产品占据了国内主要市场。1990年代以来，我国硅酮胶的发展速度明显加快，酸性硅酮胶的国产产品已经占据了国内超过50％的市场，中性硅酮胶产品也已经投放市场。

单组分硅酮胶是以羟基封端的聚二甲基硅氧烷作基础胶料，中性硅酮胶产品以酮肟基硅烷作交联剂，在无水条件下与增塑剂、填料、催化剂、粘结促进剂、硫化促进剂等混合均匀后，灌装在密封容器中，使用时挤出，接触大气中湿气后，固化成性能优异的弹性体。硅酮胶具有非结晶性结构，链间相互作用力弱，未经补强时强度很差，因此必须加入一定量的填料。目前气相白炭黑是硅酮胶，尤其是透明中性胶中最常见的补强填料。其表面硅羟基较少，含水量低，易分散，在混合和存放过程中也不易产生结构化。然而气相白炭黑价格较高，如果能使用液相法生产的沉淀白炭黑代替气相白炭黑将极大地降低透明硅酮胶的生产成本。

液相法沉淀白炭黑主要是水相合成，由于水与硅羟基有较强的亲和力，其表面含水量和硅羟基数量比气相白炭黑高不少，直接作为硅酮胶的补强填料难分散，在混合和存放过程中容易产生结构化，所以在使用时需要严格除水，造成成本上升，无法体现替代气相白炭黑的成本优势。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法，其加入了有机硅烷分散剂，一方面可以降低沉淀白炭黑的粒子尺寸，获得类似气相白炭黑的结构，同时降低了粒子表面的极性，使其更易在硅酮胶中的聚二甲基硅氧烷中分散。

本发明采用如下技术方案实现：

一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：利用水玻璃溶液制备沉淀法白炭黑；

S2：向沉淀法白炭黑中加入稀硫酸，调节PH值，再加入有机硅烷分散剂，陈化，冷却，过滤后得到滤饼；

S3：用水对滤饼进行洗涤，将洗涤后的滤饼重新分散在水中，分散均匀后，得到浆料；

S4：将浆料进行喷雾干燥，再经高温气流粉碎，即得到硅酮胶用沉淀白炭黑。

进一步地，所述水玻璃溶液中的二氧化硅浓度为10～20wt％、模数为3.35。

进一步地，所述稀硫酸的浓度为10wt％～30wt％。

进一步地，所述有机硅烷分散剂由3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷与长链烷基烷氧基硅烷组成。

进一步地，所述长链烷基烷氧基硅烷为十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种组成。

进一步地，所述有机硅烷分散剂中3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的固体含量为1％～3％，长链烷基烷氧基硅烷的固体含量为1％～3％。

进一步地，在步骤S2中，陈化时间为0.5h～1.5h，冷却温度为60℃～70℃。

进一步地，在步骤S4中，高温气流的温度不小于200℃。

进一步地，该硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法包括如下制备步骤：

S1：配制二氧化硅浓度为10wt％～20wt％，模数为3.35的水玻璃溶液，待用；

S2：在温度为60℃～90℃条件下，将水、水玻璃溶液加入到搅拌反应容器中，再加入浓度为10wt％～30wt％的硫酸，调整pH值为5～7，待反应完成后，得到第一反应液；

S3：向第一反应液中加入氢氧化钠，调节pH值为8～10，同时升温到80℃～100℃，并在该温度下，保持老化2h，待老化完成后，得到第二反应液；

S4：向第二反应液中，加入稀硫酸，调节pH值为2～4，再加入有机硅烷分散剂，陈化0.5h～1.5h，然后冷却温度至60℃～70℃，过滤，得到滤饼；

S5：用水对滤饼进行洗涤，将洗涤后的滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后，得到浆料；

S6：将浆料进行喷雾干燥，再经温度不小于200℃的高温气流粉碎，即得到硅酮胶用沉淀白炭黑。

进一步地，所述硅酮胶用沉淀白炭黑的粒径不大于2μm。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的制备方法中加入了有机硅烷分散剂，一方面可以降低沉淀白炭黑的粒子尺寸，获得类似气相白炭黑的结构，同时降低了粒子表面的极性，使其更易在聚二甲基硅氧烷中分散。

(2)本发明的制备方法中采用了高温气流粉碎的方式，可以使有机硅烷分散剂与粒子表面结合更牢固，以及其表面极性的下降和在高温的条件下，可有效地降低了沉淀白炭黑中的水分。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明提供一种硅酮胶用沉淀白炭黑的制备方法，其包括如下制备步骤：

S1：配制二氧化硅浓度为10wt％～20wt％，模数为3.35的水玻璃溶液，待用；

S2：在温度为60℃～90℃条件下，将水、水玻璃溶液加入到搅拌反应容器中，再加入浓度为10wt％～30wt％的硫酸，调整pH值为5～7，待反应完成后，得到第一反应液；

S3：向第一反应液中加入氢氧化钠，调节pH值为8～10，同时升温到80℃～100℃，并在该温度下，保持老化2h，待老化完成后，得到第二反应液；

S4：向第二反应液中，加入浓度为10wt％～30wt％的稀硫酸，调节pH值为2～4，再加入有机硅烷分散剂，陈化0.5h～1.5h，然后冷却温度至60℃～70℃，过滤，得到滤饼；其中，有机硅烷分散剂的加入，一方面分散粒子，一方面对粒子表面进行有机处理；

S5：用水对滤饼进行洗涤，将洗涤后的滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后，得到浆料；其中，用水对滤饼洗涤，可降低二氧化硅中钠离子和硫酸根的含量；

S6：将浆料进行喷雾干燥，再经温度不小于200℃的高温气流粉碎，即得到粒径不大于2μm的硅酮胶用沉淀白炭黑；其中，高温气流的最大温度为300℃，即高温气流的温度为200℃-300℃。

在其中一实施例中，所述有机硅烷分散剂由3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷与长链烷基烷氧基硅烷组成；优选地，所述有机硅烷分散剂中3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的固体含量为1％～3％，长链烷基烷氧基硅烷的固体含量为1％～3％。其中，所述长链烷基烷氧基硅烷为十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种组成。

优选地，有机硅烷分散剂与水玻璃溶液的质量比为15-5：1。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外，均可以通过购买方式获得。

在温度为80℃条件下，向搅拌反应容器中注入100L底水和75L的20wt％水玻璃溶液，加入浓度为10wt％的硫酸直到体系pH值变为6，加入时间为30分钟。

反应完成后，升温至100℃，同时加氢氧化钠调节pH值至9，老化2小时。

老化完成后，加入硫酸调节pH值为3，加入2％固体含量的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和2％固体含量十六烷基三甲氧基硅烷，陈化1.5小时，然后冷却温度至60℃，过滤得滤饼。

将滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后所得浆料进行喷雾干燥，经200℃气流粉碎，即得到粒径为2微米的产品。

将8万粘度的107胶1500g、硅油1647g、本实施例的白炭黑500g在150℃以下抽真空3小时(压力低于0.08MPa)，然后放空冷却，制得基胶；称取基胶1000g、甲基三丁酮肟基硅烷67.2g、乙烯基三丁酮肟基硅烷8g、KH-550硅烷偶联剂2.4g、KH-560硅烷偶联剂5.6g、白油80g，抽真空搅拌30分钟(压力低于0.08MPa)，然后装筒，即得中性透明硅酮胶。以GB-T14683-2003《硅酮建筑密封胶》标准检测，结果如下表1：

表1

在温度为60℃条件下，向搅拌反应容器中注入100L底水和75L的20wt％水玻璃溶液，加入浓度为30wt％的硫酸直到体系pH值变为5，加入时间为30分钟。

反应完成后，升温至80℃，同时加氢氧化钠调节pH值至10，老化2小时。

老化完成后，加入硫酸调节pH值为2，加入2％固体含量的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和2％固体含量十二烷基三甲氧基硅烷，陈化0.5小时，然后冷却温度至60℃，过滤得滤饼。

将滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后所得浆料进行喷雾干燥，经210℃气流粉碎，即得到粒径为2微米的产品。

将8万粘度的107胶1500g、硅油1647g、本实施例的白炭黑500g在150℃以下抽真空3小时(压力低于0.08MPa)，然后放空冷却，制得基胶；称取基胶1000g、甲基三丁酮肟基硅烷67.2g、乙烯基三丁酮肟基硅烷8g、KH-550硅烷偶联剂2.4g、KH-560硅烷偶联剂5.6g、白油80g，抽真空搅拌30分钟(压力低于0.08MPa)，然后装筒，即得中性透明硅酮胶。以GB-T14683-2003《硅酮建筑密封胶》标准检测，结果如下表2：

表2

在温度为90℃条件下，向搅拌反应容器中注入100L底水和75L的20wt％水玻璃溶液，加入浓度为20wt％的硫酸直到体系pH值变为7，加入时间为30分钟。

反应完成后，维持温度90℃，同时加氢氧化钠调节pH值至8，老化2小时。

老化完成后，加入硫酸调节pH值为4，加入2％固体含量的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和2％固体含量异丁基三甲氧基硅烷，陈化1.0小时，然后冷却温度至60℃，过滤得滤饼。

将滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后所得浆料进行喷雾干燥，经210℃气流粉碎，即得到粒径为2微米的产品。

将8万粘度的107胶1500g、硅油1647g、本实施例的白炭黑500g在150℃以下抽真空3小时(压力低于0.08MPa)，然后放空冷却，制得基胶；称取基胶1000g、甲基三丁酮肟基硅烷67.2g、乙烯基三丁酮肟基硅烷8g、KH-550硅烷偶联剂2.4g、KH-560硅烷偶联剂5.6g、白油80g，抽真空搅拌30分钟(压力低于0.08MPa)，然后装筒，即得中性透明硅酮胶。以GB-T14683-2003《硅酮建筑密封胶》标准检测，结果如下表3：

表3

在温度为80℃条件下，向搅拌反应容器中注入100L底水和75L的20wt％水玻璃溶液，加入浓度为10wt％的硫酸直到体系pH值变为7，加入时间为30分钟。

反应完成后，升温至100℃，同时加氢氧化钠调节pH值至8，老化2小时。

老化完成后，加入硫酸调节pH值为3，加入2％固体含量的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和2％固体含量辛基三甲氧基硅烷，陈化1.5小时，然后冷却温度至60℃，过滤得滤饼。

将滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后所得浆料进行喷雾干燥，经200℃气流粉碎，即得到粒径为2微米的产品。

将8万粘度的107胶1500g、硅油1647g、本实施例的白炭黑500g在150℃以下抽真空3小时(压力低于0.08MPa)，然后放空冷却，制得基胶；称取基胶1000g、甲基三丁酮肟基硅烷67.2g、乙烯基三丁酮肟基硅烷8g、KH-550硅烷偶联剂2.4g、KH-560硅烷偶联剂5.6g、白油80g，抽真空搅拌30分钟(压力低于0.08MPa)，然后装筒，即得中性透明硅酮胶。以GB-T14683-2003《硅酮建筑密封胶》标准检测，结果如下表4：

表4

在温度为80℃条件下，向搅拌反应容器中注入100L底水和75L的20wt％水玻璃溶液，加入浓度为10wt％的硫酸直到体系pH值变为7，加入时间为30分钟。

反应完成后，升温至100℃，同时加氢氧化钠调节pH值至8，老化2小时。

老化完成后，加入硫酸调节pH值为3，加入2％固体含量的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，陈化1.5小时，然后冷却温度至60℃，过滤得滤饼。

将滤饼重新分散在少量水中，分散均匀后所得浆料进行喷雾干燥，经200℃气流粉碎，即得到粒径为2微米的产品。

将8万粘度的107胶1500g、硅油1647g、本实施例的白炭黑500g在150℃以下抽真空3小时(压力低于0.08MPa)，然后放空冷却，制得基胶；称取基胶1000g、甲基三丁酮肟基硅烷67.2g、乙烯基三丁酮肟基硅烷8g、KH-550硅烷偶联剂2.4g、KH-560硅烷偶联剂5.6g、白油80g，抽真空搅拌30分钟(压力低于0.08MPa)，然后装筒，即得中性透明硅酮胶。以GB-T14683-2003《硅酮建筑密封胶》标准检测，结果如下表5：

表5

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。