專利名稱：一種新型橡膠用碳黑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳黑的制備方法，尤其是涉及一種新型橡膠用碳黑的制備方法， 屬于化工生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國汽車制造業(yè)的大地發(fā)展和汽車使用量的大幅提高，我國已步入世界汽車制造和消費(fèi)大國，并同時(shí)也成為橡膠輪胎的制造大國，而作為橡膠輪胎發(fā)展的一個(gè)重要的配套材料碳黑，其需求量也越來越大，傳統(tǒng)的碳黑生產(chǎn)方法采用重油和煤焦油或石油乙烯焦油以及天然氣(少量使用乙炔氣)，在對(duì)其熱裂解和不完全燃燒的過程中，收集其產(chǎn)物，經(jīng)過處理后形成工業(yè)碳黑。上述工藝方法在制備碳黑的過程中，原料消耗量非常大，每噸碳黑產(chǎn)品消耗原料油約2噸或消耗天然氣15000 40000m3，由于原材料成本隨石油價(jià)格調(diào)整而上揚(yáng)，且逐漸走高，因此，成本非常高，此外，在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的(X)2氣體，排放于大氣中，造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，不符合當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展節(jié)能減排和低碳的態(tài)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能、低碳、成本低的新型橡膠用碳黑的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
(1)選取原煤原煤選取太西煤，其含碳量大于97.0% ；
(2)多級(jí)破碎分別采用撞擊破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高壓或超高壓靜壓破碎進(jìn)行四級(jí)破碎，最終破碎后的物料的平均粒徑為小于80nm的細(xì)碳粒子；
(3)細(xì)碳粒子表面活化處理采用改質(zhì)劑對(duì)步驟(2)得到的細(xì)碳粒子進(jìn)行表面活化，表面活化后適用于不同的橡膠類型，如天然膠，乙丙膠、丁苯膠、順丁膠等，且具有較好的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，并且易于加工(減少熱摩擦及所產(chǎn)生的熱量)，使得碳黑產(chǎn)品多規(guī)格、廣適用，達(dá)到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)對(duì)步驟(3)經(jīng)過表面活化處理后的細(xì)碳粒子進(jìn)行造粒、烘干、 去雜質(zhì)后得到產(chǎn)品，其粒徑符合橡膠用碳黑的粒徑細(xì)度要求。其中，步驟(2)所述的撞擊破碎采用的是鱷式破碎機(jī)，其對(duì)原煤進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后的原煤的平均粒徑為40 180目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨膠體磨破碎，經(jīng)過二級(jí)破碎后，破碎后的平均粒徑小于1000目；高速研磨破碎采用枝型攪拌磨破碎，經(jīng)過二級(jí)循環(huán)破碎后，平均粒徑為400 500nm ；而高壓或超高壓靜壓破碎則采用的是壓力為 45000psi的超高壓均質(zhì)機(jī)，經(jīng)過該超高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行破碎后，得到平均粒徑小于SOnm的細(xì)碳粒子。此外，上述的步驟(3)所述的改質(zhì)劑為水楊酸酯和硅烷化合物的混合物。
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本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的燃燒法，采用破碎、表面改性等措施制備碳黑，此生產(chǎn)工藝在制備的全過程中無二氧化碳廢氣等三廢排放，符合環(huán)保要求，此外， 本發(fā)明成本低，只有原料煤、人工工資、水電等成本，收得率接近理論值，具有較高的產(chǎn)率， 便于市場接受和大量的推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。在本發(fā)明中，所述的平均粒徑指的是粒度分布曲線中累積分布為50%時(shí)的最大顆粒的等效直徑。實(shí)施例1:
一種新型橡膠用碳黑的制備方法，包括以下步驟
(1)選取原煤原煤選取太西煤，其含碳量經(jīng)過檢測(cè)為97.2% ；
(2)多級(jí)破碎分別采用撞擊破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高壓或超高壓靜壓破碎進(jìn)行四級(jí)破碎，最終破碎后的物料的平均粒徑小于80nm的細(xì)碳粒子，其中，撞擊破碎采用的是鱷式破碎機(jī)，其對(duì)原煤進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后的原煤的平均粒徑為40目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨膠體磨破碎，經(jīng)過二級(jí)破碎后，破碎后的平均粒徑為960目；高速研磨破碎采用枝型攪拌磨破碎，經(jīng)過二級(jí)循環(huán)破碎后，平均粒徑為415nm ；而高壓或超高壓靜壓破碎則采用的是壓力為45000psi的超高壓均質(zhì)機(jī)，經(jīng)過該超高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行破碎后， 得到平均粒徑73nm的細(xì)碳粒子。(3)細(xì)碳粒子表面活化處理采用改質(zhì)劑對(duì)步驟(2)得到的細(xì)碳粒子進(jìn)行表面活化，在本實(shí)施例中，改質(zhì)劑為水楊酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后適用于不同的橡膠類型，如天然膠，乙丙膠、丁苯膠、順丁膠等，且具有較好的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，并且易于加工(減少熱摩擦及所產(chǎn)生的熱量)，使得碳黑產(chǎn)品多規(guī)格、廣適用，達(dá)到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)對(duì)步驟(3)經(jīng)過表面活化處理后的細(xì)碳粒子進(jìn)行造粒、烘干、 去雜質(zhì)后得到產(chǎn)品，其粒徑符合橡膠用碳黑的粒徑細(xì)度要求。實(shí)施例2:
一種新型橡膠用碳黑的制備方法，包括以下步驟
(1)選取原煤原煤選取太西煤，其含碳量經(jīng)過檢測(cè)為97.6% ；
(2)多級(jí)破碎分別采用撞擊破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高壓或超高壓靜壓破碎進(jìn)行四級(jí)破碎，最終破碎后的物料的平均粒徑小于80nm的細(xì)碳粒子，其中，撞擊破碎采用的是鱷式破碎機(jī)，其對(duì)原煤進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后的原煤的平均粒徑為155目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨膠體磨破碎，經(jīng)過二級(jí)破碎后，破碎后的平均粒徑為980目；高速研磨破碎采用枝型攪拌磨破碎，經(jīng)過二級(jí)循環(huán)破碎后，平均粒徑為450nm ；而高壓或超高壓靜壓破碎則采用的是壓力為45000psi的超高壓均質(zhì)機(jī)，經(jīng)過該超高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行破碎后， 得到平均粒徑75nm的細(xì)碳粒子。(3)細(xì)碳粒子表面活化處理采用改質(zhì)劑對(duì)步驟(2)得到的細(xì)碳粒子進(jìn)行表面活化，在本實(shí)施例中，改質(zhì)劑為水楊酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后適用于不同的橡膠類型，如天然膠，乙丙膠、丁苯膠、順丁膠等，且具有較好的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，并且易于加工(減少熱摩擦及所產(chǎn)生的熱量)，使得碳黑產(chǎn)品多規(guī)格、廣適用，達(dá)到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)對(duì)步驟(3)經(jīng)過表面活化處理后的細(xì)碳粒子進(jìn)行造粒、烘干、 去雜質(zhì)后得到產(chǎn)品，其粒徑符合橡膠用碳黑的粒徑細(xì)度要求。實(shí)施例3:
一種新型橡膠用碳黑的制備方法，包括以下步驟
(1)選取原煤原煤選取太西煤，其含碳量經(jīng)過檢測(cè)為97.3% ；
(2)多級(jí)破碎分別采用撞擊破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高壓或超高壓靜壓破碎進(jìn)行四級(jí)破碎，最終破碎后的物料的平均粒徑小于80nm的細(xì)碳粒子，其中，撞擊破碎采用的是鱷式破碎機(jī)，其對(duì)原煤進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后的原煤的平均粒徑為180目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨膠體磨破碎，經(jīng)過二級(jí)破碎后，破碎后的平均粒徑為1000目；高速研磨破碎采用枝型攪拌磨破碎，經(jīng)過二級(jí)循環(huán)破碎后，平均粒徑為480nm ；而高壓或超高壓靜壓破碎則采用的是壓力為45000psi的超高壓均質(zhì)機(jī)，經(jīng)過該超高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行破碎后，得到平均粒徑79nm的細(xì)碳粒子。(3)細(xì)碳粒子表面活化處理采用改質(zhì)劑對(duì)步驟(2)得到的細(xì)碳粒子進(jìn)行表面活化，在本實(shí)施例中，改質(zhì)劑為水楊酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后適用于不同的橡膠類型，如天然膠，乙丙膠、丁苯膠、順丁膠等，且具有較好的機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，并且易于加工(減少熱摩擦及所產(chǎn)生的熱量)，使得碳黑產(chǎn)品多規(guī)格、廣適用，達(dá)到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)對(duì)步驟(3)經(jīng)過表面活化處理后的細(xì)碳粒子進(jìn)行造粒、烘干、 去雜質(zhì)后得到產(chǎn)品，其粒徑符合橡膠用碳黑的粒徑細(xì)度要求。經(jīng)過上述的3個(gè)實(shí)施例可知本發(fā)明通過采用多級(jí)破碎以及表面活化的方式來制備碳黑，不僅最終的碳黑能夠符合橡膠用碳黑的粒徑細(xì)度，而且適用于不同的橡膠類型，如天然膠，乙丙膠、丁苯膠、順丁膠等，使得碳黑產(chǎn)品的多規(guī)格、廣適用，達(dá)到高效低耗目的。上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)選取原煤原煤選取太西煤，其含碳量大于97.0% ；(2)多級(jí)破碎分別采用撞擊破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高壓或超高壓靜壓破碎進(jìn)行四級(jí)破碎，最終破碎后的物料的平均粒徑小于80nm的細(xì)碳粒子；(3)細(xì)碳粒子表面活化處理采用改質(zhì)劑對(duì)步驟(2)得到的細(xì)碳粒子進(jìn)行表面活化；(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)對(duì)步驟(3)經(jīng)過表面活化處理后的細(xì)碳粒子進(jìn)行造粒、烘干、 去雜質(zhì)后得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的撞擊破碎采用的是鱷式破碎機(jī)，其對(duì)原煤進(jìn)行初級(jí)破碎，破碎后的原煤的平均粒徑為 40 180目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的高速剪切磨破碎采用的是高耐磨膠體磨破碎，經(jīng)過二級(jí)破碎后，破碎后的平均粒徑小于 1000 目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的高速研磨破碎采用枝型攪拌磨破碎，經(jīng)過二級(jí)循環(huán)破碎后，平均粒徑為400 500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的高壓或超高壓靜壓破碎采用的是壓力為45000psi的超高壓均質(zhì)機(jī)，經(jīng)過該超高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行破碎后，得到平均粒徑小于80nm的細(xì)碳粒子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的改質(zhì)劑為水楊酸酯和硅烷化合物的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型橡膠用碳黑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)選取原煤；(2)多級(jí)破碎；(3)細(xì)碳粒子表面活化處理；(4)造粒、烘干、去雜質(zhì)得到產(chǎn)品。本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的燃燒法，采用破碎、表面改性等措施制備碳黑，此生產(chǎn)工藝在制備的全過程中無二氧化碳廢氣等三廢排放，符合環(huán)保要求，此外，本發(fā)明成本低，只有原料煤、人工工資、水電等成本，收得率接近理論值，具有較高的產(chǎn)率，便于市場接受和大量的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08L9/00GK102250497SQ20111013866
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者芮立 申請(qǐng)人:芮立