一种高分散氧化锌的制备方法技术

发明专利技术公开了一种高分散氧化锌的制备方法，包括如下步骤：（1）改性剂和丙烯酸加入碱溶液中形成均匀的溶液，控制其温度和pH值；（2）将（1）得到的溶液加入可溶性锌盐溶液中，控制温度和搅拌时间，得到悬浊液；（3）在（2）得到的悬浊液中加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂，搅拌一段时间后，用碱调pH值，控制其温度及反应时间，后经过滤、洗涤、烘干，即得高分散氧化锌。所述工艺简单、能耗低，所制备产品在胶料中具有良好的分散性。

Method for preparing highly dispersed Zinc Oxide

The invention discloses a preparation method of the high dispersion of Zinc Oxide, which comprises the following steps: (1) modifying agent and adding acrylic acid alkali solution to form uniform solution to control the temperature and pH value; (2) to (1) get the solution into the soluble zinc salt solution, controlling the temperature and stirring time. Get the suspension; (3) (2) in the resulting suspension with polyoxyethylene nonionic surfactant, stirring after a period of time, pH value is adjusted by alkali, control the temperature and reaction time, after filtering, washing and drying to obtain the high dispersion of Zinc Oxide. The process has the advantages of simple process and low energy consumption, and the prepared product has good dispersion in the rubber material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化学品领域，涉及一种高分散氧化锌的制备方法。
技术介绍
橡胶领域常用的硫化活性剂为氧化锌，大致分为分为三类：直接法氧化锌、间接法氧化锌和活性氧化锌。直接法氧化锌是在合格锌灰中加入焦炭、石灰，在高温炉中进行冶炼，经还原、氧化再冷却得到，成品中氧化锌含量不高且不稳定、粒度不均匀、重金属粒子含量高，已经很少被使用；间接法氧化锌是以锌锭或锌渣为原料，在高温炉中进行冶炼，经氧化再冷却得到，成品中氧化锌含量高且品质稳定、粒度均匀、重金属粒子含量低，是目前轮胎配方使用的主流产品，但其价格受锌锭价格影响、波动较大，而且价格也是几类氧化锌中最高的；活性氧化锌是以次氧化锌为原料，经酸浸或氨浸后得到锌溶液，再经沉淀反应得到前驱体，最后在高温炉中煅烧得到氧化锌，可通过调控锌溶液浓度、反应温度、加料速度、煅烧温度、煅烧时间等工艺参数来制备不同比表面积、不同形貌的氧化锌，工业上常采用此方法来制备大比表面积的高活性氧化锌。氧化锌比表面积越大，表面活性越高，就易于团聚，在橡胶聚合物中的分散性就会很差，近而很难将高活性的优势全面发挥出来。到目前为止，对于氧化锌的分散问题各国技术人员也进行了多方面的研究。中国专利CN104803408A提供了一种纳米改性氧化锌的制备方法：在氧化锌水热合成过程中引入木质素磺酸盐作为分散剂，改善水热合成时得到的氧化锌的分散性。中国专利CN103694743A提供了一种钛酸酯偶联剂表面改性氧化锌的方法：称取一定量的钛酸酯偶联剂，分散在有机溶剂中；将分散好的钛酸酯偶联剂溶液加入无水乙醇中，加入纳米氧化锌；采用高剪切分散乳化机，高速分散；然后采用磁力搅拌一段时间；最后烘干即得钛酸酯偶联剂改性的纳米氧化锌。中国专利CN103030171A提供了一种改性氧化锌的制备方法：球磨制备Bi(OH)3包覆ZnO的前驱体，然后在高温环境下进行热分解，得到氧化铋包覆的改性氧化锌，作为二次锌电极负极材料，导电性好、充电接受能力强、比容量高、循环寿命长。中国专利CN102099297A提供了一种改性氧化锌颗粒：锌盐和碱沉淀出沉淀产物并除去极性溶剂后的残留物，在非极性物质中，用具有10~30个碳原子的羧酸和UV吸收剂对其进行改性，得到改性ZnO颗粒。中国专利CN102459471A提供了一种改性ZnO纳米颗粒：使溶于溶剂中的氧化锌纳米颗粒在氨或胺存在下与原硅酸四烷基酯和任选有机硅烷反应，条件是该反应在水含量相对于溶剂和水的总量小于5重量%下进行，从而获得一种包含Si-O-烷基且可以溶于有机溶剂中的改性氧化锌纳米颗粒。日本专利JP2008280202(A)提供了一种纳米氧化锌表面改性的方法：使用通式为RaSiX（4~a）（其中R为含1~18个碳的有机官能团，X代表可水解基团，a为1,2或3）的含硅化合物对平均粒径为0.5~20nm的细颗粒氧化锌进行表面改性，经改性后的氧化锌可长期稳定并均匀分散在溶液和树脂中。日本专利JP2008266050(A)提供了一种纳米氧化锌表面改性的方法：使用含8个碳以上的有机羧酸（25℃时，其在100重量份沸点100℃以上的脂肪醇中最少溶解5重量份）对平均粒径为0.5~20nm的细颗粒氧化锌进行表面改性，经改性后的氧化锌可均匀分散在树脂中而不团聚。日本专利JP7069627(A)、JP7069628(A)、JP7069630(A)、JP7069629(A)分别提供了一种经酮类、酯类、胺类、醇类物质改性的分散性优良的氧化锌粉体。以上专利都是使用小分子物质，如偶联剂、羧酸、酮、胺、醇、酯对氧化锌进行表面改性，对于改善氧化锌在溶液体系（如涂料）中的分散性卓有成效。而固体橡胶具有很高的分子量，使用上述小分子物质改性氧化锌，虽然能一定程度上改进氧化锌在橡胶中的分散性，但分子量上的差异注定了这种改性方式的有效性和长久性上会有一定的局限性。中国专利CN104059245A提供了一种种子沉积法制备新型橡胶硫化活性剂的方法：有机酸在碱液中充分反应溶解，加入沉淀剂，得到的有机羧酸金属盐经过滤、洗涤后，作为种子或中心均匀分散到碱液中，再滴加可溶性锌盐溶液，最终得到以有机羧酸金属盐为核、纳米氧化锌为壳的包覆状结构活性剂。有机羧酸金属盐经过滤、洗涤后，再均匀分散在碱液中，此工艺过程复杂，而且能耗大。目前，缺乏一种适用于橡胶领域的高分散氧化锌的制备方法，不仅工艺简单、能耗低，而且所得产品在橡胶中具有良好的分散性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗低的高分散氧化锌的制备方法，利用该方法得到的产品在橡胶中具有良好的分散性。为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：本专利技术的一种高分散氧化锌的制备方法，包括以下步骤：（1）将改性剂和丙烯酸加入碱溶液中，搅拌使其形成均匀的溶液，调节并控制pH值为5~9，温度控制在5~90℃，丙烯酸占溶液的质量百分含量为5%~15%，改性剂占溶液的质量百分含量为0.02%~1%；（2）不断搅拌下，将（1）得到的溶液加入可溶性锌盐溶液中，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应15~60min，得到均匀的悬浊液；（3）不断搅拌下，在（2）得到的悬浊液中加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂，搅拌5~20min后，加碱调节并控制pH值为7~10，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应30~90min，经过滤、洗涤、烘干，即得高分散氧化锌。作为优选，步骤（1）所述的改性剂为硬脂酸、月桂酸、油酸、十二烷基苯磺酸中的一种。作为优选，步骤（1）和步骤（3）中所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种。作为优选，步骤（2）所述的可溶性锌盐为氯化锌、硫酸锌中的一种。作为优选，步骤（2）所述悬浊液中的固体总量占高分散氧化锌的重量百分含量为20%~50%。作为优选，步骤（3）所述的聚氧乙烯型非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物，其添加量占高分散氧化锌的重量百分含量为0.5%~2.0%。有益效果：本专利技术的所有反应过程在同一个反应釜中进行，工艺简单、能耗低，所制备的产品粒度分布均匀，在橡胶中具有良好的分散性。改性剂与碱溶液反应生成的产物以及聚氧乙烯型非离子表面活性剂是该体系结晶反应良好的晶型控制剂，使得到的高分散氧化锌粒度分布均匀，同时它们也是良好的分散剂。有机酸锌盐-丙烯酸锌的引入使产品的分散性能得到进一步的提升。附图说明图1为实施例1所制备产物的XRD图谱。图2为号码为36-1451的PDF卡片显示的氧化锌的特征峰。图3为实施例1所制备高分散氧化锌添加在胶料中，使用分散仪采集到的放大400倍的照片。图4为实施例4所制备氧化锌添加在胶料中，使用分散仪采集到的放大400倍的照片。图5为实施例1所制备高分散氧化锌的粒度分布曲线。图6为实施例4所制备氧化锌的粒度分布曲线。具体实施方式以下通过实施例进一步说明本专利技术。应该理解的是，这些实施例是本专利技术的阐释和举例，并不以任何形式限制本专利技术的范围。实施例1本专利技术的一种高分散氧化锌的制备方法，包括如下步骤：（1）将硬脂酸和丙烯酸加入氢氧化钠溶液中，搅拌使其形成均匀的溶液，调节并控制pH值为5，温度控制在5℃，丙烯酸占溶液的质量百分含量为5%，硬脂酸占溶液的质量百分含量为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分散氧化锌的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将改性剂和丙烯酸加入碱溶液中，搅拌使其形成均匀的溶液，调节并控制pH值为5~9，温度控制在5~90℃，丙烯酸占溶液的质量百分含量为5%~15%，改性剂占溶液的质量百分含量为0.02%~1%；（2）不断搅拌下，将（1）得到的溶液加入可溶性锌盐溶液中，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应15~60min，得到均匀的悬浊液；（3）不断搅拌下，在（2）得到的悬浊液中加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂，搅拌5~20min后，加碱调节并控制pH值为7‑10，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应30~90min，经过滤、洗涤、烘干，即得高分散氧化锌；所述的改性剂为硬脂酸、月桂酸、油酸、十二烷基苯磺酸中的一种；所述的聚氧乙烯型非离子表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚丙二醇的环氧乙烷加成物。

【技术特征摘要】
1.一种高分散氧化锌的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将改性剂和丙烯酸加入碱溶液中，搅拌使其形成均匀的溶液，调节并控制pH值为5~9，温度控制在5~90℃，丙烯酸占溶液的质量百分含量为5%~15%，改性剂占溶液的质量百分含量为0.02%~1%；（2）不断搅拌下，将（1）得到的溶液加入可溶性锌盐溶液中，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应15~60min，得到均匀的悬浊液；（3）不断搅拌下，在（2）得到的悬浊液中加入聚氧乙烯型非离子表面活性剂，搅拌5~20min后，加碱调节并控制pH值为7-10，温度控制在5~90℃，继续搅拌反应30~90min，经过滤、洗涤、烘干，即得高分散氧化锌；所述的改性剂为硬脂酸、月桂酸、油酸、十二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉娜，宋兴福，王晓吉，方韬，方春平，
申请(专利权)人：江苏爱特恩高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32