一种稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115466433A(43)申请公布日2022.12.13(21)申请号202110652716.XC08L9/06(2006.01)(22)申请日2021.06.11(71)申请人中国石油天然气股份有限公司地址100007北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦(72)发明人胡海华粱立嘉梁滔徐典宏周雷孟令坤张华强(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006专利代理师高龙鑫王玉双(51)Int.Cl.C08K9/10(2006.01)C08K7/26(2006.01)C08F212/08(2006.01)C08F236/10(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称一种稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑及其制备方法(57)摘要本发明目的在于提供一种用于填充溶聚丁苯橡胶的纳米白炭黑高分散的改性方法。该发明首先制备出一种含轻稀土元素的隔离剂，最后将隔离剂包覆在纳米白炭黑粒子表面形成一层阻隔层达到分离纳米白炭黑的方法。这种隔离剂不仅解决纳米白炭黑的易团聚问题，而且还杜绝在长期放置条件下又再次发生团聚的问题，同时也改善纳米白炭黑与溶聚丁苯橡胶的相容性，赋予纳米白炭黑在溶聚丁苯橡胶体系里的高分散性。本发明中的轻稀土金属桥不饱和羧酸化合物是一种新型无VOC排放的安全环保化合物，环境污染小，原料易得，改性工艺简便，改性成本低。CN115466433ACN115466433A权利要求书1/2页1.一种稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述改性纳米白炭黑的表面包覆有一种轻稀土元素隔离剂；所述轻稀土元素隔离剂是一种轻稀土金属桥不饱和羧酸皂‑大分子长链段的化合物，其结构通式如式I所示:其中，M为氧化态为+3价的轻稀土金属离子中的一种：镧、铈、钕或铕；R为含有0～4个碳原子的脂肪链；PS为苯乙烯的均聚物嵌段；B为1，3‑丁二烯；n为大于1的正整数且[PS‑B‑]n聚合物数均分子量为2000～4000。2.如权利要求1所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述改性纳米白炭黑的粒径为10～100nm。3.如权利要求1所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述稀土元素隔离剂的制备方法包括以下步骤：(1)轻稀土金属不饱和羧酸皂的制备：以反应物总质量为100份计，首先在反应容器甲中加入100～200份去离子水和10～20份氢氧化钠固体，待氢氧化钠完全溶解后，加入40～50份不饱和羧酸，升温至80～90℃并剧烈搅拌1～2hr，直至溶液完全透明得到溶液A；然后另取反应容器乙中加入100～200份去离子水和10～20份摩尔浓度为0.4～0.7mol/L的HCl，随后加入10～20份轻稀土金属氧化物，升温至80～90℃并剧烈搅拌1～2hr，直至溶液完全透明得到溶液B；最后在剧烈搅拌溶液B的情况下，将溶液A以10～20ml/s的速度缓缓倒入溶液B中，待出现白色固体产物后出料、洗涤、干燥后，即得到轻稀土金属不饱和羧酸皂；(2)稀土元素隔离剂的制备：以反应物的总质量为100份计，首先向聚合釜中依次加入100～200份溶剂，85～90份苯乙烯，0.1～0.5份结构调节剂，引发剂1，升温至50～60℃，反应40～70min；而后再向聚合釜中加入1，3‑丁二烯1～5份进行封端，反应30～50min直至无游离单体存在时为止；最后加入5～10份步骤(1)中所述轻稀土金属不饱和羧酸皂，待升温至80～90℃时加入0.05～0.2份引发剂2，反应1～2hr，反应完成后经湿法凝聚、烘干制得隔离剂。4.如权利要求3所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述不饱和羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、2‑乙基丙烯酸、2‑丙基丙烯酸或2‑丁基丙烯酸中的一种。5.如权利要求3所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述轻稀土金属氧化物选自氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化铕中的一种。6.如权利要求5所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述轻稀土金属氧化物是氧化钕。7.如权利要求3所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述引发剂1选自正丁基锂、仲丁基锂、甲基丁基锂、苯基丁基锂、萘锂、环己基锂、十二烷基锂中的一种。8.如权利要求7所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述引发剂1是正丁基锂。2CN115466433A权利要求书2/2页9.如权利要求3所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述引发剂2是一种油溶性有机过氧化物，选自叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化氢、叔丁基过氧化物、二叔丁基过氧化物、过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种。10.如权利要求9所述的稀土元素隔离剂改性纳米白炭黑，其特征在于，所述引发剂2是过氧化二苯甲酰。11