專利名稱：一種高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
炭黑是一種半導(dǎo)體，導(dǎo)電炭黑是加入絕緣聚合物形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的臨界濃度(閾 值)比一般炭黑大得多、而電阻系數(shù)比一般炭黑小得多的高性能炭黑。導(dǎo)電炭黑已經(jīng)越來 越多的作為功能填料應(yīng)用于塑料，在電容器、燃料管、燃料電池以及軍用航天噴射裝置等科 技領(lǐng)域中的新用途也正在增加。但國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)中遇到的導(dǎo)電性(電阻值)與分散性在 多段式反應(yīng)爐中的動態(tài)平衡問題大多未能很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種質(zhì)量穩(wěn)定、性能可調(diào)的高分 散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明采用多段式炭黑爐，常規(guī)多段式炭黑爐包括燃燒段、轉(zhuǎn)化段和反應(yīng)段。本發(fā) 明方法是(1)將煤層氣、焦?fàn)t煤氣按質(zhì)量比i : l混合后，經(jīng)煤氣風(fēng)機(jī)、自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力
至O. 110-0. 119MPa，按供熱燃?xì)饬魉贋?00-600m3/h的條件，經(jīng)流量自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，將煤 層氣、焦?fàn)t煤氣和空氣混合后作為供熱燃?xì)膺M(jìn)入燃燒爐燃燒。供熱燃?xì)饬魉僖?00-300m3/ h為佳。 (2)以精制煤焦油為炭黑原料油；供熱燃?xì)馊紵笏a(chǎn)生的熱量進(jìn)入喉管，使在 喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化后的原料油在炭黑爐內(nèi)的流速為480-900kg/h，加入濃 度為0.01%-0.015%的催化劑進(jìn)行裂解、聚集，經(jīng)冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
催化劑采用濃度0. 005% -0. 02%的K2C03、 H20、 KHC03、 H20等這幾種催化劑的任意 一種或者其任意組合，使催化劑的總濃度滿足0. 01 % -0. 015% 。 精制煤焦油的主要技術(shù)指標(biāo)是徑距0. 767-0. 900nm、比表面積99. 8_290、一致性 檢測在0. 263-0. 465。優(yōu)選徑距0. 820、比表面積230、一致性檢測在0. 265。霧化后的原料 油爐內(nèi)流速優(yōu)選550-700kg/h。 精制煤焦油的主要技術(shù)指標(biāo)采用英國MalvernlnstrumentsLtd公司生產(chǎn)的 Zetasizer 3000激光粒度分析儀測定，測定條件是振動進(jìn)樣速度為60% ;分散氣壓為 5X 10—4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為5% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速篩分機(jī)；篩分時間 2min。高速篩分機(jī)；篩分時間2min。 導(dǎo)電炭黑聚集體的數(shù)量比一般炭黑高10-15%，電阻值100 103Q.Cm，由 NanoScope IIIa MultiMode的掃描電鏡(SEM)，放大10000倍數(shù)(1 y m)的條件下顯示分散 性好。 本發(fā)明根據(jù)精制煤焦油的特點(diǎn)，將常規(guī)單環(huán)芳烴-聚芳烴化反應(yīng)生成炭黑/導(dǎo)電
炭黑的方法，通過提高炭黑爐的溫度，增強(qiáng)多環(huán)芳烴快速熱裂解成分子量較小的芳烴、再聚
3集成分子量適宜的導(dǎo)電炭黑分子的比例。有效地調(diào)節(jié)和控制導(dǎo)電炭黑結(jié)構(gòu)，滿足導(dǎo)電炭黑 高分散性與低電阻率的質(zhì)量要求，生產(chǎn)的高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑質(zhì)量穩(wěn)定、性能可調(diào)。 生產(chǎn)成本約為Cabot公司、Degussa公司的35-60% ，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 :按800kg/h的流量，在205-39(TC下對煤焦油精制，脫除瀝青、水分、灰 分、游離碳等喹啉不溶物。經(jīng)MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000激光粒度散射 儀，在振動進(jìn)樣速度為50% ;分散氣壓為5X10'4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為4% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速篩分機(jī)；篩分時間2min ;振動幅度9的測定條件下測得，該精制煤焦 油作為炭黑原料油，徑距0. 785nm、比表面積101m7g、一致性檢測在0. 263-0. 265。其質(zhì)量 指標(biāo)與乙烯焦油相近。 以芳烴為主的煤焦油基炭黑原料油價廉，形成導(dǎo)電炭黑的誘導(dǎo)期短，在炭黑爐 1830°C，0. 006%1(20)3、1120混合物的催化裂化下，能生產(chǎn)較高導(dǎo)電性(低電阻率)和高分散 性的導(dǎo)電炭黑。 實(shí)施例2 :按780kg/h的煤焦油基炭黑原料油流量，在多段式炭黑爐1S0(TC， 0.01% K2C03、 H20混合物的催化裂化下，經(jīng)裂解、聚集、冷卻、收集、造粒，形成YD210導(dǎo)電炭 黑，分散性++++(氮吸附表面積220m7g)，著色強(qiáng)度120，電阻值100Q. cm， DBP 220 (苯二 甲酸二丁酯法，ASTM D-2417-70)ml/100mg，加熱減量最大1.0% 取3份重量88g的聚乙烯，分別加YD210導(dǎo)電炭黑5g， 10g， 15g，在12(TC下，于密 煉機(jī)上混煉10min后，壓成lmm厚的模壓片材，裁減成8cmX 8cm的方形材料，于室溫25°C 、 采用廣州半導(dǎo)體材料研究所的SDY24型四探針測試儀進(jìn)行測試。其體積電阻率分別為105， 102， 100，由掃描電鏡SEM顯示產(chǎn)品均勻、可應(yīng)用于電纜內(nèi)/外屏蔽料等抗靜電塑料和導(dǎo)電 聚合物。
權(quán)利要求
一種高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是(1)將煤層氣、焦?fàn)t煤氣按質(zhì)量比1∶1混合后，經(jīng)煤氣風(fēng)機(jī)、自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力至0.110-0.119MPa，按供熱燃?xì)饬魉贋?00-600m3/h的條件，經(jīng)流量自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，將煤層氣、焦?fàn)t煤氣和空氣混合后作為供熱燃?xì)膺M(jìn)入燃燒爐燃燒；(2)供熱燃?xì)馊紵笏a(chǎn)生的熱量進(jìn)入喉管，使在喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化后的原料油在炭黑爐內(nèi)的流速為480-900kg/h，加入濃度為0.01％-0.015％的催化劑進(jìn)行裂解、聚集，經(jīng)冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑；催化劑采用濃度0.005％-0.02％的K2CO3、H2O、KHCO3、H2O這幾種催化劑的任意一種或其任意組合，使催化劑的總濃度滿足0.01％-0.015％；炭黑原料油采用精制煤焦油，其主要技術(shù)指標(biāo)是徑距0.767-0.900nm、比表面積99.8-290、一致性檢測在0.263-0.465。
2. 如權(quán)利要求1所述的高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是精制煤焦 油的主要技術(shù)指標(biāo)采用英國MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000激光粒度分析儀 測定，測定條件是振動進(jìn)樣速度為60% ;分散氣壓為5X10-4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為 5% 10% ;0CTAG0N DIGITAL高速篩分機(jī)；篩分時間2min ;振動幅度9。
3. 如權(quán)利要求1所述的高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是霧化后的原 料油在炭黑爐內(nèi)的流速為550-700kg/h。
4. 如權(quán)利要求1所述的高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，其特征是供熱燃?xì)獾?流速為200-300m3/h。
全文摘要
一種高分散性低電阻率導(dǎo)電炭黑的生產(chǎn)方法，目的是質(zhì)量穩(wěn)定、性能可調(diào)；本發(fā)明將煤層氣、焦?fàn)t煤氣按質(zhì)量比1∶1混合后，經(jīng)煤氣風(fēng)機(jī)、自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)壓力至0.110-0.119MPa，按供熱燃?xì)饬魉贋?00-600m3/h的條件，經(jīng)流量自動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，將煤層氣、焦?fàn)t煤氣和空氣混合后作為供熱燃?xì)膺M(jìn)入燃燒爐燃燒；供熱燃?xì)馊紵笏a(chǎn)生的熱量進(jìn)入喉管，使在喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化后的原料油在炭黑爐內(nèi)的流速為480-900kg/h，加入濃度為0.01％-0.015％的催化劑進(jìn)行裂解、聚集，經(jīng)冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
文檔編號C09C1/50GK101787225SQ20101011136
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者劉東玉, 劉東良, 周華忠, 周霞萍, 張巍, 鄢福林 申請人:山西永東化工股份有限公司