一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法
2023-07-05 08:52:36 1
專利名稱：一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備白炭黑的技術，具體的說涉及一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法。
背景技術：
白炭黑又名為水合二氧化矽，分子式為SiO2 TiH2O，相對密度為2. 319 2. 653，熔點1750°C，是一種白色、無毒、無定形微粉，具有多孔、質輕、高分散、耐高溫、不燃燒、化學穩定及電絕緣性好等優異性能。白炭黑是一種多功能添加劑，廣泛用於矽橡膠、塗料、油墨、醫藥、造紙、食品、化妝品、化學機械拋光等行業，可起到補強、增稠、觸變、消光等作用。目前白炭黑主要生產方法有兩種氣相法和沉澱法，前者主要採用有機矽化合物、氯矽烷和氯化矽等原料來製取，產品質優而價高；後者是利用矽酸鹽和無機酸反應來製取，產品價格低廉， 增長，採用沉澱法製取的白炭黑在未來幾年內將以10%的速度增長。有機矽樹脂主要是從氯矽烷出發，經水解、水洗、濃縮和縮聚等幾個工序製得。而製備有機矽樹脂這個過程會產生大量的廢鹽酸。隨著我國有機矽樹脂產量逐年增加，廢酸的量也越來越大，而這些廢酸中含有有機溶劑、有機矽小分子和其它助劑，難以處理，是一個極大的安全隱患，如果直接排放也是很大的汙染源。因此，需要找到一種能夠充分利用廢酸，不僅工藝簡單，設備投資少，能轉化生產附加值高的產品的方法，而且又能綜合利用廢酸，以滿足有機矽行業可持續發展，同時解決環境汙染問題。CN1031821A的中國專利公開了一種利用硫酸烷基化酸渣製造白炭黑技術，該發明利用酸渣中分離出的硫酸代替以往沉澱法製造白炭黑所需市場緊缺的純淨硫酸或鹽酸，大大降低生產成本，同時消除廢酸對環境的汙染。首先將酸渣與水混合，靜置分層後得到稀硫酸和油，油可作燃料油。然後按沉澱法製造白炭黑方法，用分離到的稀硫酸與矽酸鈉進行中和反應，再老化、過濾、洗滌、乾燥、粉碎即得透明白炭黑產品。但是該方法只能用於硫酸烷基化的酸渣處理，而其得到的產品中會含有Na2S和Na2SR,難以完全清理乾淨，當使用過程遇酸釋放硫化氫和硫醇出現惡臭，使用受到限制。
發明內容
為解決有機矽樹脂製備過程中產生大量的廢鹽酸汙染環境的問題，本發明提供一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，該方法對環境友好、工藝簡單，並且生產成本低，而且可以很好的解決廢酸帶來的環境汙染。本發明是通過以下技術方案實現的一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，所述的製備方法為以下步驟
(1)、在反應釜內加入矽樹脂工業廢酸，攪拌加熱升溫至50 60°C；
(2)、在I I.5小時內往反應釜中添加質量百分比濃度為15 30%的水玻璃，滴加完畢後用矽樹脂工業廢酸將反應液的PH值調節至6. 5 8後攪拌均勻；常規情況下攪拌時間最大為0. 5小時左右。(3)、將反應液升溫至75 90°C，陳化2 4小時，採用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次後進行乾燥，粉碎得到白炭黑；
其中，矽樹脂工業廢酸與水玻璃的質量比為I :1. 075 3. 15。步驟(I)中所述的矽樹脂工業廢酸選自氯矽烷單體或有機矽高沸物生產有機矽樹脂所產生的廢酸，作為優選，矽樹脂工業廢酸選自生產有機基團與矽原子摩爾比(R/Si)為
0.95 I. 3的氯矽烷單體或有機矽高沸物生產有機矽樹脂所產生的廢酸，矽樹脂工業廢酸的質量百分比濃度為8 20%，作為優選為10 20%。矽樹脂工業廢鹽酸中可以含有機溶劑，矽樹脂工業廢鹽酸中含有的機溶劑為甲醇、乙醇、正丁醇或異丙醇中一種或幾種任意比例的混合物。步驟(2)中所述的水玻璃的模數為2. 0 3. 2，作為優選，模數為2. 5 3. O。本發明採用由氯矽烷單體或有機矽高沸物來生產有機矽樹脂所產生的廢酸，由於廢酸中存在少量的有機矽預聚體和活性溶劑，無需另加相關助劑即可以克服因凝膠而產生強烈的聚集性而產生分散性差的問題，從而得到性能更佳白炭黑。整個工藝簡單，而且可以很好減少廢酸帶來的環境汙染。產品可用於橡膠製品、膠結劑和塗料等領域。與現有技術相比，本發明的有益效果是
(I)本發明的製備方法對環境友好、工藝簡單，並且生產成本低，設備投資少，能轉化生產附加值高的產品。(2)可以綜合利用廢酸，以滿足有機矽行業可持續發展，同時解決環境汙染問題。具體實施方法
下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明，所需原料均可市購。實施例I :
在5L的反應釜中加入使用R/Si為0. 95的有機矽樹脂所產生的工業廢酸2000g，將其配製成質量百分比濃度為20%，攪拌加熱至50°C，I. 5個小時內將模數為3及質量百分比濃度為30%的水玻璃2150g滴加至反應釜內，滴加完畢後，用20%工業廢酸將pH調節至
7.5後再攪拌均勻。將反應液升溫至75°C，陳化2小時。經離心過濾、打漿洗滌2次、乾燥、粉碎後得到白炭黑。該白炭黑的二氧化矽含量96. 4%，比表面積125m2/g，粒徑195nm。實施例2:
在5L的反應釜中加入使用R/Si為I. 3的有機矽樹脂所產生的工業廢酸IOOOgdf其配製成質量百分比濃度為10%，攪拌加熱至60°C，I個小時內將模數為2及濃度為15%的水玻璃3150g滴加至反應釜內，滴加完畢後，用10%的工業廢酸將pH調節至8後再攪拌均勻。升溫至90°C，陳化4小時。經離心過濾、打漿洗滌2次、乾燥、粉碎後得到白炭黑。該白炭黑的二氧化矽含量97. 6%，比表面積185m2/g，粒徑135nm。
、
實施例3:
在5L的反應釜中加入使用R/Si為I. I的有機矽樹脂所產生的工業廢酸1300g，將其配製成質量百分比濃度為15%，攪拌加熱至55°C，I個小時內將模數為2. 6及濃度為20%的水玻璃2950g滴加至反應釜內，滴加完畢後，用15%的工業廢酸將pH調節至6. 5後再攪拌均勻。升溫至90°C，陳化4小時。經離心過濾、打漿洗滌2次、乾燥、粉碎後得到白炭黑。
該白炭黑的二氧化矽含量97. 3%，比表面積225m2/g，粒徑85nm。實施例4:
在100L的反應釜中加入使用R/Si為I. 2的有機矽樹脂所產生的工業廢酸26Kg，將其配製成質量百分比濃度為8%，攪拌加熱至55°C，I. 5個小時內將模數為2. 5及濃度為10%的水玻璃60. 4Kg滴加至反應釜內，滴加完畢後，用8%的工業廢酸將pH控制在7後繼續攪拌均勻。升溫至85°C，陳化3小時。經板框式過濾、打漿洗滌3次、乾燥、粉碎後得到白炭黑。
該白炭黑的二氧化矽含量97. 7%，比表面積245m2/g，粒徑80nm。
權利要求
1.一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，其特徵在於，所述的方法為以下步驟 (1)、在反應釜內加入矽樹脂工業廢酸，攪拌條件下加熱升溫至50 60°C； (2)、在I I.5小時內往反應釜中滴加質量百分比濃度為10 30%的水玻璃，滴加完畢後用矽樹脂工業廢酸將反應液的PH值調節到6. 5 8後攪拌均勻； (3)、將反應液升溫至75 90°C，陳化2 4小時，採用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次後進行乾燥、粉碎得到白炭黑； 其中，矽樹脂工業廢酸與水玻璃的質量比為I :1. 075 3. 15。
2.根據權利I所述的一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，其特徵在於步驟(I)中所述的矽樹脂工業廢酸選自氯矽烷單體或有機矽高沸物生產有機矽樹脂所產生的廢酸。
3.根據權利2所述的一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，其特徵在於矽樹脂工業廢酸選自生產有機基團與矽原子摩爾比為0. 95 I. 3的氯矽烷單體或有機矽高沸物生產有機矽樹脂所產生的廢酸。
4.根據權利I至3中任一項所述的一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，其特徵在於矽樹脂工業廢酸的質量百分比濃度為8 20%。
5.根據權利I至3中任一項所述的一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，其特徵在於步驟(2)中所述的水玻璃的模數為2. 0 3. 2。
全文摘要
本發明涉及一種製備白炭黑的技術，為解決有機矽樹脂製備過程中產生大量的廢鹽酸汙染環境的問題，本發明提供一種利用矽樹脂工業廢酸製備白炭黑的方法，在反應釜內加入矽樹脂工業廢酸，攪拌加熱升溫至50～60℃；在1～1.5小時內往反應釜中滴加質量百分比濃度為10～30%的水玻璃，滴加完畢後用工業廢酸將反應液的pH值調節到6.5～8後攪拌均勻；將反應液升溫至75～90℃，陳化2～4小時，採用離心或板框式過濾，打漿洗滌若干次後進行乾燥、粉碎得到白炭黑；該方法對環境友好、工藝簡單，並且生產成本低，而且可以很好的解決廢酸帶來的環境汙染。
文檔編號C01B33/12GK102674371SQ201210116359
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月20日 優先權日2012年4月20日
發明者倪勇, 吳連斌, 蔣劍雄, 陳利民 申請人:杭州矽暢科技有限公司