Патент на изобретение №2172330

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ОСАЖДЕННОГО КРЕМНЕЗЕМНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам получения модифицированных осажденных кремнеземных наполнителей для шинной промышленности. Сущность изобретения заключается в карбонизации раствора силиката натрия углекислым газом, нейтрализации суспензии серной кислотой, фильтрации, промывке, разбавлении суспензии полученного кремнезема до плотности, равной 1,07 – 1,08 г/см³, обработке острым паром при 95 – 100°С, смешении со связующим, например жидким мылом или латексом, смешении с кремнийорганическим модифицирующим агентом -этилгидросилоксановым маслом, и распылительной сушке. Согласно изобретению увеличивается насыпная способность продукта, а также его качественные показатели. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области получения осажденных кремнеземных наполнителей для шинной промышленности.

Известен способ получения осажденного кремнеземного наполнителя, включающий карбонизацию жидкого стекла углекислым газом, гидродинамическую активацию карбонизованной суспензии, нейтрализацию серной кислотой до Ph 5-8.5, фильтрацию, промывку, распылительную сушку. (RU, 2023664, C 01 B 33/18, 1994 г.).

Известен также способ получения модифицированного кремнеземного наполнителя путем смешения водной суспензии кремнезема с алкилсиликатом натрия или алюмометилсилоксанатом натрия в количестве 10-40% от массы кремнезема и сушки при температуре 680-750^oC. (RU, 2021203, C 01 B 33/18, 1994 г.).

Недостатком способа является низкая степень гидрофобности при большом расходе модификатора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения модифицированного кремнеземного наполнителя, включающий карбонизацию раствора силиката натрия с плотностью 1,06-1,09 г/см³ углекислым газом при температуре 78-82^oC до pH 9-10.5, нейтрализацию серной кислотой до pH 5-8.5, фильтрацию, промывку, смешение полученной водной суспензии кремнезема с этилгидросилоксановым маслом, взятым в количестве 5-20 мас.% и распылительную сушку. (RU, 2107658, C 01 B 33/18, 1998 г.).

Недостатком известного способа является невысокая насыпная способность получаемого наполнителя.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего обеспечить увеличенную насыпную способность и усиливающую способность целевого продукта.

Поставленная задача решается описываемым способом получения осажденного модифицированного кремнеземного наполнителя, включающим карбонизацию раствора силиката натрия предпочтительно с плотностью 1.06-1.063 г/см³ углекислым газом, предпочтительно, при температуре 75 – 78^oC до pH = 10.2-10.3, нейтрализацию суспензии серной кислотой, фильтрацию, промывку, разбавление суспензии кремнезема до плотности, равной 1.07 – 1.08 г/см³, обработку ее острым паром при температуре 95-100^oC, смешение суспензии со связующим агентом и с кремнийорганическим модификатором, предпочтительно этилгидросилоксановым маслом, взятым в количестве до 5 мас.% в расчете на высушенный кремнезем, и распылительную сушку.

В качестве связующего предпочтительно жидкое мыло или латекс в количестве 0,8 – 1,5 мас.%
Полученный по предложенной технологии осажденный кремнеземный наполнитель марки ОКН-III используется в шинной и резино-технической промышленностях, имеет формулу mSiO₂nH₂0 и следующие качественные показатели:
массовая доля SiO₂ в сухом прокаленном веществе не менее 94%,
pH водной вытяжки 6.0-8.5;
удельная поверхность по адсорбции фенола не менее 100 м²/г;
удельная поверхность по адсорбции азота не менее 120 м²/г;
массовая доля летучих веществ не более 6.5%;
насыпная плотность не менее 200 г/дм³;
потери массы при прокаливании не более 7%.

При использовании в качестве наполнителя резиновых смесей упруго-прочностные свойства стандартных резин следующие.

Вязкость по Муни при 100^oC – 90-105;
Кинетика вулканизации – 45-55 мн;
Температура вулканизации – 145 -155^oC;
Модуль при 500% удл. – 6,0 – 8,5 МПа;
Прочность при разрыве не менее -16.0 МПа;
Относительное удлинение – 600 – 680%;
Сопротивление к раздиру не менее – 60 нм.

Пример осуществления способа. В автоклав с водой загружают силикат-глыбу и разваривают при давлении 0.58 МПа. Полученное жидкое стекло разбавляют до плотности 1.062 г/см³, проводят очистку от механических примесей и подвергают карбонизации углекислым газом (печной газ с объемной долей CO₂, равной 17-25%) при температуре 77^oC в до pH 10,25. Из сборника полученную суспензию подают в на нейтрализацию серной кислотой до достижения pH 4,5 и выдерживают в реакторе 10-12 минут. Далее суспензию подвергают фильтрованию и промывают на фильтр-прессах, репульпируют и разбавляют водой по плотности 1,08 г/см³. Далее суспензию перекачивают в емкость, где ее обрабатывают острым паром при температуре 95-100^oC.

В суспензию вводят жидкое мыло из расчета 1% от SiO₂, после чего вводится кремнеорганический агент из расчета около 50 кг на одну тонну вышеуказанного продукта – ОКН-III.

В качестве модифицирующего агента вводят эмульсию КЭ-30-04 (этилгидросилоксановое масло), перемешивают в течение 40 минут и подвергают распылительной сушке при 700^oC.

Полученный наполнитель ОКН-III уплотняют и упаковывают в четырехслойные ламинированные мешки марки ПМ.

Использование полученного ОКН-III в рецептуре резин позволило существенно повысить стойкость к тепловому старению и улучшить другие физико-механические свойства протекторных резин грузовых и легковых шин.

Формула изобретения

1. Способ получения модифицированного осажденного кремнеземного наполнителя, включающий карбонизацию раствора силиката натрия углекислым газом, нейтрализацию суспензии серной кислотой, фильтрацию, промывку, смешение водной суспензии полученного кремнезема с кремнийорганическим модифицирующим агентом и распылительную сушку, отличающийся тем, что перед смешением водной суспензии кремнезема с модифицирующим агентом ее разбавляют до плотности, равной 1,07 – 1,08 г/см³, обрабатывают острым паром при температуре 95 – 100°С и смешивают со связующим.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбонизации подвергают раствор с плотностью 1,06 – 1,063 г/см³ и ведут ее при температуре 75 – 78°С до рН = 10,2 – 10,3.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего агента используют этилгидросилоксановое масло и берут его в количестве до 5 мас.% в расчете на массу высушенного кремнезема.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего используют жидкое мыло или латекс, взятые в количестве 0,8 – 1,5% от массы SiO₂.