一種提高炭黑分散性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種提高炭黑分散性的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 炭黑是控類(lèi)物質(zhì)經(jīng)不完全燃燒或裂解生成的。炭黑用途廣泛，除用于橡膠制品補(bǔ) 強(qiáng)外，還可用于其它材料，如涂料、油漆、油墨、墨粉、電子產(chǎn)品、塑料、纖維、電池等，賦予制 品所需的著色、抗紫外老化、抗靜電或?qū)щ娦阅堋?br>[0003] 炭黑作為一種典型的納米材料，原生粒子尺寸小(通常<100nm)、表面能高，極易聚 集成較大的顆粒，很難穩(wěn)定分散于不同體系中，限制了炭黑性能的充分發(fā)揮，影響到下游制 品的質(zhì)量和性能，成為炭黑應(yīng)用的一大瓶頸。炭黑的分散主要受制于=個(gè)因素：炭黑本身的 特性、載體或分散介質(zhì)的類(lèi)型、分散工藝和分散設(shè)備。在炭黑品種一定的情況下，目前主要 通過(guò)添加分散劑包覆、接枝或進(jìn)行強(qiáng)氧化處理W提高炭黑的分散性能。分散劑包覆或接枝 處理一般在液相下進(jìn)行，還需要后續(xù)的干燥程序，使得生產(chǎn)成本較高；強(qiáng)氧化處理一般使用 強(qiáng)酸或臭氧，容易造成污染問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種提高炭黑分散性的方法，通過(guò)對(duì)炭黑 進(jìn)行純化處理和結(jié)構(gòu)調(diào)控，提高炭黑的分散性，增強(qiáng)炭黑的應(yīng)用性能。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提高炭黑分散性的方法， 其特征在于包括W下步驟： (1) 在炭黑中加入結(jié)構(gòu)控制劑； (2) 將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合； (3) 將混合料進(jìn)行微納米分散； (4) 通過(guò)分級(jí)裝置控制分散細(xì)度級(jí)別； (5) 收集分級(jí)出來(lái)的炭黑即得高分散性炭黑。
[0006] 作為一種改進(jìn)，步驟（1)中炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為納米碳基材料。通過(guò)引入異質(zhì)材料， 一方面控制炭黑的結(jié)構(gòu)(領(lǐng)苯二甲酸二下醋吸收值)，改變炭黑的粒徑分布，另一方面降低 炭黑與炭黑粒子之間的接觸面積，打破單一炭黑微粒之間的附聚平衡，降低炭黑顆粒之間 的團(tuán)聚力，提高炭黑的分散性能。
[0007] 作為一種改進(jìn)，所述碳基材料為碳納米管、碳纖維、石墨締、炭黑中的至少一種。
[0008] 作為一種優(yōu)選，步驟（1)中炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為高嶺±、超細(xì)碳酸巧、陶±、娃藻±中 的一種或者幾種。
[0009] 作為一種優(yōu)選，步驟（1)中結(jié)構(gòu)控制劑的質(zhì)量百分比為1~30%。結(jié)構(gòu)控制劑添加量 范圍大，一方面使得炭黑結(jié)構(gòu)調(diào)整空間大，有利于提高分散性，另一方面也有利于控制生產(chǎn) 成本。
[0010] 作為一種優(yōu)選，步驟（4)中將分級(jí)粒度設(shè)置為<10ym。粒度設(shè)置在10ym可W滿(mǎn) 足絕大部分應(yīng)用對(duì)炭黑分散性的要求，過(guò)細(xì)會(huì)降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。
[0011] 本發(fā)明的有益之處在于：利用本發(fā)明所公開(kāi)的方法生產(chǎn)的炭黑具有優(yōu)良的分散 性，無(wú)需額外添加分散劑或強(qiáng)氧化處理就可W均勻分散在物料中，而且45ym篩余物極低， 可W全部通過(guò)325目篩網(wǎng)。
[0012] 采用本方法提高炭黑分散性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，可W迅速推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明提供了一種在炭黑產(chǎn)品中添加炭黑結(jié)構(gòu)控制劑，然后在機(jī)械、物理、化學(xué)作 用下對(duì)炭黑進(jìn)行純化，降低炭黑表面活性，W提高炭黑分散性的方法，該方法包括： (1)在炭黑中加入1~30%的結(jié)構(gòu)控制劑；炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為納米碳基或其他微納米材 料。所述碳基材料為碳納米管、碳纖維、石墨締、炭黑中的一種或者幾種；所述其他微納米材 料為高嶺±、超細(xì)碳酸巧、陶±、娃藻±中的一種或者幾種。
[0016] (2)將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合； (3) 將混合料進(jìn)行微納米分散； (4) 通過(guò)分級(jí)裝置控制分散細(xì)度級(jí)別，設(shè)置分級(jí)粒度在10ymW下； (5) 收集分級(jí)出來(lái)的炭黑即得高分散性炭黑。
[0017] 實(shí)施例1 : 取100kg普通炭黑A，再加入多壁碳納米管化g，在混料機(jī)中均勻混合1小時(shí)，然后將 混合和均勻的物料放入分散機(jī)，分散機(jī)轉(zhuǎn)速lOOOr/min，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速1200r/min，由分級(jí)輪 進(jìn)行粒度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑B。A，B炭黑的分散性由激光粒度儀進(jìn)行測(cè)試， 其d97粒徑值見(jiàn)表1 (粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)。
[001引 實(shí)施例2: 取50kg普通炭黑C，再加入N330炭黑15kg，在混料機(jī)中均勻混合30分鐘，然后將混合 和均勻的物料放入分散機(jī)，分散機(jī)轉(zhuǎn)速8(K)r/min，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速1500r/min，由分級(jí)輪進(jìn)行粒 度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑D。C，D炭黑的分散性由激光粒度儀進(jìn)行測(cè)試，其d97 粒徑值見(jiàn)表1 (粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)。
[001引實(shí)施例3: 取500kg普通炭黑E，再加入納米活性碳酸巧25kg，在混料機(jī)中均勻混合15分鐘，然 后將混合和均勻的物料放入分散機(jī)，分散機(jī)轉(zhuǎn)速1200r/min，分級(jí)輪轉(zhuǎn)速1300r/min，由分 級(jí)輪進(jìn)行粒度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑F。E，F(xiàn)炭黑的分散性由激光粒度儀進(jìn)行 測(cè)試，其d97粒徑值見(jiàn)表1 (粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)。
[0020] 表1炭黑分散前后的d97粒徑值
本發(fā)明中炭黑結(jié)構(gòu)控制劑的添加，微納米分散w及進(jìn)行粒度分級(jí)處理是提高炭黑分散 性的關(guān)鍵。首先根據(jù)炭黑與不同制品的相容性，選擇性添加炭黑結(jié)構(gòu)控制劑，降低炭黑附聚 作用力；然后將混合料加入料斗，由無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)控制的螺旋給料機(jī)定量送入分散設(shè)備 內(nèi)，與高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的硬質(zhì)合金沖擊鍵W及裝在其外周的銀齒型齒圈（定子）發(fā)生激烈 的物理、化學(xué)作用，并在高速旋轉(zhuǎn)氣流場(chǎng)中加劇分散過(guò)程。物料在機(jī)械、物理外力作用下迅 速分散，分散粉體表面在高速氣流作用下發(fā)生純化，阻止顆粒發(fā)生二次團(tuán)聚，并隨上升氣流 在分級(jí)輪周?chē)M(jìn)行分級(jí)。分級(jí)輪的旋轉(zhuǎn)形成強(qiáng)制滿(mǎn)流場(chǎng)，根據(jù)離屯、力和向屯、力平衡的原理， 達(dá)到分散要求的細(xì)粉通過(guò)分級(jí)輪進(jìn)入收集系統(tǒng)，粗粒則重新返回進(jìn)行二次分散。
[0021]W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 在炭黑中加入結(jié)構(gòu)控制劑； (2) 將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合； (3) 將混合料進(jìn)行微納米分散； (4) 通過(guò)分級(jí)裝置控制分散細(xì)度級(jí)別； (5) 收集分級(jí)出來(lái)的炭黑即得高分散性炭黑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步驟（1)中炭黑結(jié) 構(gòu)控制劑為納米碳基材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于：所述碳基材料為 碳納米管、碳纖維、石墨烯、炭黑中的一種或者幾種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步驟（1)中炭黑結(jié) 構(gòu)控制劑為高嶺土、超細(xì)碳酸1丐、陶土、娃藻土中的一種或者幾種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步驟（1)中結(jié)構(gòu)控 制劑的質(zhì)量百分比為1~30%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步驟（4)中將分級(jí) 粒度設(shè)置為〈10 ym。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）在炭黑中加入結(jié)構(gòu)控制劑；（2）將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合；（3）將混合料進(jìn)行微納米分散；（4）通過(guò)分級(jí)裝置控制分散細(xì)度級(jí)別；（5）收集分級(jí)出來(lái)的炭黑即得高分散性炭黑。利用本發(fā)明所公開(kāi)的方法生產(chǎn)的炭黑具有優(yōu)良的分散性，無(wú)需額外添加分散劑或強(qiáng)氧化處理就可以均勻分散在物料中，而且45μm篩余物極低，可以全部通過(guò)325目篩網(wǎng)。采用本方法提高炭黑分散性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，可以迅速推廣應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】C09C3/06, C09C1/56
【公開(kāi)號(hào)】CN105001682
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510390272
【發(fā)明人】李兵紅, 范正平, 王家貴
【申請(qǐng)人】中橡集團(tuán)炭黑工業(yè)研究設(shè)計(jì)院
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日