本文關(guān)鍵詞：低模數(shù)水玻璃碳化法制備白炭黑的研究

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【摘要】：本文以煤矸石酸浸渣燒制的模數(shù)為1.04的水玻璃為原料,將CO_2和空氣按體積比2：3混合后,模擬石灰窯廢氣進行碳化反應,以制得吸油值、比表面積和純度滿足行業(yè)標準的白炭黑產(chǎn)品,研究取得的結(jié)論如下：(1)反應溫度對白炭黑的吸油值和孔結(jié)構(gòu)有明顯影響。反應溫度由60℃升高至90℃,吸油值從1.08mL/g增加至3.538mL/g,孔結(jié)構(gòu)由介孔變?yōu)榉强谆虼罂�。水玻璃濃度對吸油值、比表面積和孔結(jié)構(gòu)影響顯著。吸油值僅在加水l00mL時達到符合標準的3.538mL/g0不加水、加l00mL水和加200mL水制得的樣品,孔結(jié)構(gòu)均不相同。比表面積隨水玻璃濃度的降低而增加,由從不加水的4.068m2/g增加至加200mL水的40.516m2/g。反應溫度為90℃時,電解質(zhì)Na2CO3濃度對吸油值的影響不明顯,對孔結(jié)構(gòu)也幾乎沒有影響。氣速對吸油值影響不大,對比表面積影響明顯。在100mL/min-350mL/min的范圍內(nèi),吸油值最大相差0.724mL/g。氣速由l00mL/min增加至250mL/min時,比表面積從19.065m2/g增加至42.024m2/g。(2)通過正交試驗得出最優(yōu)反應條件：60℃,150mL2%Na2CO3溶液,CO_280mL/min,空氣120mL/min。其產(chǎn)品吸油值2.134mL/g,比表面積83.445m2/g,純度91.37%。(3)陳化時間和陳化溫度對產(chǎn)品的吸油值影響不大,最大僅相差0.1mL/g左右。陳化溫度由60℃升高至90℃,比表面積增加了27.937m2/g。濾液可以替代電解質(zhì)參與反應制得吸油值合格的產(chǎn)品,但無法提高Na2CO3濃度。(4)對白炭黑改性效果最佳的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨,最佳改性方式是將白炭黑濾餅配制成料漿后改性。沉淀生成后和陳化時加入十二烷基苯磺酸鈉,產(chǎn)品的比表面積分別增加了60.486m2/g%和45.227m2/g。(5)用十六烷基三甲基溴化銨對60℃,150mL 2%Na2CO3溶液,CO_280mL/min,空氣120mL/min條件下制得的濾餅進行改性,活化度最高為53.68%。將聚乙烯醇水溶液加入經(jīng)十六烷基三甲基溴化銨預處理的料漿進行二次改性,活化度最高為56.11%。(6)白炭黑的制備條件對改性效果有影響。最佳改性條件為70℃,150mL 4%Na2CO3溶液,CO_2120mL/min,空氣180mL/min制得的濾餅,加水60mL制成料漿,加0.25g十六烷基三甲基溴化銨(白炭黑理論質(zhì)量的5%),60℃改性0.5h,所得產(chǎn)品活化度99.61%,吸油值3.103mL/g,比表面積59.122m2/g。紅外和熱重分析表明,改性劑通過化學鍵合接枝在白炭黑表面。(7)十六烷基三甲基溴化銨和月桂醇聚氧乙烯醚復配后改性,無法兼顧十六烷基三甲基溴化銨改性產(chǎn)品活化度高,月桂醇聚氧乙烯醚改性產(chǎn)品吸油值大的優(yōu)點。
【關(guān)鍵詞】：低模數(shù)水玻璃 碳化 白炭黑 改性
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 煤矸石及其綜合利用的概述12-15
• 1.1.1 煤矸石的簡介12-13
• 1.1.2 煤矸石的綜合利用13-14
• 1.1.3 煤矸石利用中的主要問題14-15
• 1.2 白炭黑的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3 白炭黑的生產(chǎn)方法16-21
• 1.3.1 氣相法16-17
• 1.3.2 液相法17-21
• 1.3.2.1 傳統(tǒng)沉淀法17-18
• 1.3.2.2 解離法18-20
• 1.3.2.3 溶膠-凝膠法20
• 1.3.2.4 微乳液法20-21
• 1.3.2.5 超重力法21
• 1.4 白炭黑的應用現(xiàn)狀21-23
• 1.4.1 在橡膠工業(yè)中的應用21-22
• 1.4.2 在涂料、油墨、油漆中的應用22
• 1.4.3 在塑料中的應用22
• 1.4.4 在牙膏中的應用22-23
• 1.4.5 在其他方面的應用23
• 1.5 白炭黑的疏水改性23-26
• 1.5.1 白炭黑改性的工藝23-24
• 1.5.1.1 干法改性工藝23-24
• 1.5.1.2 濕法改性工藝24
• 1.5.2 改性劑及其改性機理24-26
• 1.6 課題研究的目的及意義26
• 1.7 課題研究的內(nèi)容及創(chuàng)新點26-28
• 1.7.1 低模數(shù)水玻璃碳化法制備白炭黑的工藝參數(shù)26-27
• 1.7.2 利用表面活性劑和有機聚合物改性白炭黑27
• 1.7.3 論文的創(chuàng)新點27-28
• 第二章 實驗原料、試劑及設(shè)備28-30
• 2.1 實驗試劑和原料28-29
• 2.2 常用實驗設(shè)備和儀器29-30
• 第三章 白炭黑的制備30-50
• 3.1 實驗原理30
• 3.2 實驗內(nèi)容30-33
• 3.2.1 碳化法白炭黑的制備30
• 3.2.2 白炭黑的陳化實驗30-31
• 3.2.3 濾液循環(huán)實驗31
• 3.2.4 產(chǎn)品的檢測與表征31-33
• 3.3 結(jié)果與討論33-48
• 3.3.1 單因素實驗33-42
• 3.3.1.1 反應溫度對白炭黑吸油值、粒徑和比表面積的影響33-35
• 3.3.1.2 水玻璃濃度對白炭黑吸油值、粒徑和比表面積的影響35-37
• 3.3.1.3 電解質(zhì)Na_2CO_3對白炭黑吸油值、粒徑和比表面積的影響37-38
• 3.3.1.4 氣速對白炭黑吸油值、粒徑和比表面積的影響38-39
• 3.3.1.5 反應溫度對孔結(jié)構(gòu)的影響39-40
• 3.3.1.6 水玻璃濃度對孔結(jié)構(gòu)的影響40-41
• 3.3.1.7 電解質(zhì)Na_2CO_3對孔結(jié)構(gòu)的影響41-42
• 3.3.1.8 氣速對孔結(jié)構(gòu)的影響42
• 3.3.2 正交試驗42-46
• 3.3.3 陳化條件的實驗46-47
• 3.3.3.1 陳化時間對白炭黑吸油值和比表面積的影響46-47
• 3.3.3.2 陳化溫度對白炭黑吸油值和比表面積的影響47
• 3.3.4 濾液循環(huán)實驗47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 白炭黑的疏水改性50-66
• 4.1 實驗原理50
• 4.2 實驗內(nèi)容50-53
• 4.2.1 改性方式的選擇50
• 4.2.2 表面活性劑的選擇50-51
• 4.2.3 表面活性劑改性的單因素實驗51
• 4.2.4 聚乙烯醇改性的單因素實驗51
• 4.2.5 其他條件下制得的白炭黑的改性實驗51
• 4.2.6 表面活性劑的復配實驗51
• 4.2.7 產(chǎn)品的檢測與表征51-53
• 4.3 結(jié)果與討論53-64
• 4.3.1 改性方式的選擇53-55
• 4.3.2 表面活性劑的選擇55-56
• 4.3.3 白炭黑的一次實驗56-58
• 4.3.4 白炭黑的二次實驗58-60
• 4.3.5 其他條件下制得的白炭黑的改性實驗60-62
• 4.3.6 表面活性劑的復配實驗62-63
• 4.3.7 紅外光譜分析63
• 4.3.8 熱重分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-76
• 附錄76

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1 馬文紅;于春山;蔣凱;;炭黑生產(chǎn)過程控制中吸油值、吸碘值內(nèi)控指標的確定[J];中國橡膠;2010年05期

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2 王小靜;納米TiO_2粉體的分散與改性工藝研究[D];合肥工業(yè)大學;2013年

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本文編號：620239