一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硬質炭黑采用界面活化劑改性組分在濕法造粒工藝條件下制備生產(chǎn)改性炭黑的方法。本技術的特點是：改性組分形成水乳狀，綠色環(huán)保且與炭黑連續(xù)生產(chǎn)同步進行，方便操控和產(chǎn)業(yè)化實施運行；改性過程與在線生產(chǎn)同時進行，可以達到原位（in-situ）改性初生態(tài)炭黑的初衷目標和理想效果。改性炭黑容易在混煉膠中分散，且使炭黑在基質膠中團粒結構尺寸大幅度下降，即炭黑的分散度提高，分布均化度改善，因此其硫化膠的性能得到改進，尤其是胎面膠的耐磨性有較明顯提高。本發(fā)明的改性炭黑是炭黑生產(chǎn)領域的開拓性進展，也提升了子午輪胎的使用耐久性。
【專利說明】一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硬質炭黑在線生產(chǎn)中的改性技術，尤其涉及一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法。
【背景技術】
[0002]美國阿克隆大學的研究者探索并發(fā)現(xiàn)炭黑補強橡膠已有近百年的歷史，作為橡膠制品的補強劑或者填料的炭黑一直使用至今，人們雖然一直未間斷研究開發(fā)它，旨在進一步改善炭黑的補強作用，特別是改善輪胎胎面膠的耐磨性能，但仍未有較大進展。
[0003]值得一提的是王夢皎博士發(fā)明了雙相炭黑(CSDPF)，即炭黑與白炭黑在反應爐內生成核殼結構作填料，是填料制備領域的標志性進展。另外，萊茵化學有限公司(RheinChemie C0.)生產(chǎn)的萊茵散系列橡膠加工改性助劑，可以提高炭黑在混煉膠中的分散性，也得到市場的廣泛應用；青島昂記橡塑科技有限公司生產(chǎn)的“模得麗”、“膠易素”橡膠加工助劑，可以降低混煉膠的門尼粘度，提高密煉操作的加工性能，也得到橡膠制品用戶的認可。
[0004]國內的發(fā)明專利報導了全鋼子午胎的橡膠改質劑的制備，它是將改質劑作為胎面混煉膠組分在煉制混煉膠時加入，可以理解為“干法改性工藝”，可以有助于炭黑團聚體的顆粒度變小，但因非炭黑生產(chǎn)“在線”改性，其改性作用僅起到“治標”，尚不能達到“治本”的效果。
[0005]從文獻和市場信息看，雖然有多種橡膠加工助劑，也旨在提高填料的加工性和分散性，但皆未從根本上解決炭黑的聚集和團聚難題。本發(fā)明的前期探索研究結果發(fā)現(xiàn):生產(chǎn)硬質炭黑的原生態(tài)粒徑分布在幾十納米范圍，是名符其實的納米材料，因其很強的表面能致使其團聚，在混煉膠中已呈現(xiàn)出幾個微米和十幾微米的團聚體分布，嚴重地影響它與基質膠的結合與分散，當然也影響它對橡膠的補強作用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法造粒改性制備方法，它使得炭黑的分散度提高，分布均化度改善，也提升了子午輪胎的使用耐久性。
[0007]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟:(1)改性體系的乳化:乳化釜設夾層熱水溫控:65 °C—85 °C，攪拌電機為無級變速型，攪漿結構需使乳液產(chǎn)生穩(wěn)流，釜內乳液產(chǎn)生上下左右交叉流動；改性組分的非離子的水乳濃度為5% —15%; (2)計量與霧噴:采用泵送，改性乳液流量通過流量計、變送器及調節(jié)閥實現(xiàn)自動控制，并與炭黑流量相匹配，可使改性體系組分占炭黑質量的0.5%—2.0%間進行調節(jié)，改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合；(3)改性炭黑的濕法造粒:改性體系的乳液霧噴于造粒機中；炭黑與改性乳液、粘合劑和水混合，通過機械作用使炭黑成粒狀；(4)干燥與脫水:載有改性組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進行；脫水與干燥過程中干燥機煙氣溫度變化范圍:200°C — 1100°C;造粒與脫水過程中時間范圍:40min—50min。所述的改性組分為親油/親水、非離子、多官能團的界面活性劑。所述的改性體系包括硼酸脂、鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷、磷酸酯及其復配體，它采用水乳化，其中含助乳化體系。所述的改性體系使用了種類包含超細無機粒子和晶須的載體。
[0008]本發(fā)明的技術效果是:本發(fā)明優(yōu)化選擇出一種多功能界面活化體系，使它以乳液形態(tài)霧噴到在線生產(chǎn)的硬質炭黑上，在炭黑初生態(tài)粒子未能進一步團聚之前進行包覆和活化改性，然后進行濕法造粒。改性后的炭黑在混煉膠中的分散得到明顯的改善，胎面硫化膠的耐磨性也有較大幅度提高。
【具體實施方式】
[0009]實施例一、
一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，所述制備方法包括以下步驟:(O改性體系的乳化:乳化釜設夾層熱水溫控:65°c，攪拌電機為無級變速型，攪漿結構需使乳液產(chǎn)生穩(wěn)流，釜內乳液產(chǎn)生上下左右交叉流動；改性組分的非離子的水乳濃度為5% ；
(2)計量與霧噴:采用泵送，改性乳液流量通過流量計、變送器及調節(jié)閥實現(xiàn)自動控制，并與炭黑流量相匹配，使改性體系組分占炭黑質量的0.5%，改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合；
(3)改性炭黑的濕法造粒:改性體系的乳液霧噴于造粒機中；炭黑與改性乳液、粘合劑和水混合，通過機械作用使炭黑成粒狀；
(4)干燥與脫水:載有改性組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進行；脫水與干燥過程中干燥機煙氣溫度變化范圍:200°C ;造粒與脫水過程中時間范圍:40min。
`[0010]所述的改性組分為親油/親水、非離子、多官能團的界面活性劑。所述的改性體系包括硼酸脂、鋁酸酯和鈦酸酯，它采用水乳化，其中含助乳化體系。所述的改性體系使用了種類為晶須的載體。
[0011]實施例二、
一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，所述制備方法包括以下步驟:(O改性體系的乳化:乳化釜設夾層熱水溫控:85°c，攪拌電機為無級變速型，攪漿結構需使乳液產(chǎn)生穩(wěn)流，釜內乳液產(chǎn)生上下左右交叉流動；改性組分的非離子的水乳濃度為 15% ；
(2)計量與霧噴:采用泵送，改性乳液流量通過流量計、變送器及調節(jié)閥實現(xiàn)自動控制，并與炭黑流量相匹配，可使改性體系組分占炭黑質量的2.0%，改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合；
(3)改性炭黑的濕法造粒:改性體系的乳液霧噴于造粒機中；炭黑與改性乳液、粘合劑和水混合，通過機械作用使炭黑成粒狀；
(4)干燥與脫水:載有改性組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進行；脫水與干燥過程中干燥機煙氣溫度變化范圍:1100°C ;造粒與脫水過程中時間范圍:50min。
[0012]所述的改性組分為親油/親水、非離子、多官能團的界面活性劑。所述的改性體系包括硼酸脂、磷酸酯及其復配體，它采用水乳化，其中含助乳化體系。所述的改性體系使用了種類為晶須的載體。[0013]實施例三、
一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，所述制備方法包括以下步驟:(O改性體系的乳化:乳化釜設夾層熱水溫控:75°c，攪拌電機為無級變速型，攪漿結構需使乳液產(chǎn)生穩(wěn)流，釜內乳液產(chǎn)生上下左右交叉流動；改性組分的非離子的水乳濃度為 10% ；
(2)計量與霧噴:采用泵送，改性乳液流量通過流量計、變送器及調節(jié)閥實現(xiàn)自動控制，并與炭黑流量相匹配，可使改性體系組分占炭黑質量的1.5%，改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合；
(3)改性炭黑的濕法造粒:改性體系的乳液霧噴于造粒機中；炭黑與改性乳液、粘合劑和水混合，通過機械作用使炭黑成粒狀；
(4)干燥與脫水:載有改性組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進行；脫水與干燥過程中干燥機煙氣溫度變化范圍:800°C ;造粒與脫水過程中時間范圍:45min。
[0014]所述的改性組分為親油/親水、非離子、多官能團的界面活性劑。所述的改性體系包括鈦酸酯、硅烷、磷酸酯及其復配體，它采用水乳化，其中含助乳化體系。所述的改性體系使用了種類為超細無機粒子的載體。`
【權利要求】
1.一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟: (O改性體系的乳化:乳化釜設夾層熱水溫控:65°c — 85°C，攪拌電機為無級變速型，攪漿結構需使乳液產(chǎn)生穩(wěn)流，釜內乳液產(chǎn)生上下左右交叉流動；改性組分的非離子的水乳濃度為 (2)計量與霧噴:采用泵送，改性乳液流量通過流量計、變送器及調節(jié)閥實現(xiàn)自動控制，并與炭黑流量相匹配,可使改性體系組分占炭黑質量的0.5% — 2.0%間進行調節(jié)，改性體系與在線生產(chǎn)炭黑霧噴式混合； (3)改性炭黑的濕法造粒:改性體系的乳液霧噴于造粒機中；炭黑與改性乳液、粘合劑和水混合，通過機械作用使炭黑成粒狀； (4)干燥與脫水:載有改性組分的含水炭黑顆粒按生產(chǎn)線上的脫水、干燥工藝進行；脫水與干燥過程中干燥機煙氣溫度變化范圍:200°C — 1100°C ;造粒與脫水過程中時間范圍:40min——50mino
2.如權利要求1所述的一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，其特征在于，所述的改性組分為親油/親水、非離子、多官能團的界面活性劑，其中一種界面活性劑結構通式如下:
3.如權利要求1所述的一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法造粒改性制備方法，其特征在于，所述的改性體系包括硼酸脂、鋁酸酯、鈦酸酯、硅烷、磷酸酯及其復配體，它采用水乳化，其中含助乳化體系。
4.如權利要求1或3所述的一種用于子午胎面膠的硬質炭黑的濕法改性制備方法，其特征在于，所述的改性體系使用了種類包含超細無機粒子和晶須的載體。
【文檔編號】C09C3/08GK103725048SQ201310735488
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月28日 優(yōu)先權日:2013年12月28日
【發(fā)明者】陳占勛, 陳文新, 吳明生, 王宏, 董著才, 武勇, 陳忠斌 申請人:江西黑貓?zhí)亢诠煞萦邢薰?br>