专利名称：一种高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法
技术领域：
本发明提供了一种高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法。
背景技术：
炭黑是一种半导体，导电炭黑是加入绝缘聚合物形成导电网络的临界浓度(阈 值)比一般炭黑大得多、而电阻系数比一般炭黑小得多的高性能炭黑。导电炭黑已经越来 越多的作为功能填料应用于塑料，在电容器、燃料管、燃料电池以及军用航天喷射装置等科 技领域中的新用途也正在增加。但国内企业在生产中遇到的导电性(电阻值)与分散性在 多段式反应炉中的动态平衡问题大多未能很好的解决。
发明内容
本发明目的是为克服上述已有技术的不足，提供一种质量稳定、性能可调的高分 散性低电阻率导电炭黑的生产方法。 本发明采用多段式炭黑炉，常规多段式炭黑炉包括燃烧段、转化段和反应段。本发 明方法是(1)将煤层气、焦炉煤气按质量比i : l混合后，经煤气风机、自动调节阀调节压力
至O. 110-0. 119MPa，按供热燃气流速为100-600m3/h的条件，经流量自动调节阀调节，将煤 层气、焦炉煤气和空气混合后作为供热燃气进入燃烧炉燃烧。供热燃气流速以200-300m3/ h为佳。 (2)以精制煤焦油为炭黑原料油；供热燃气燃烧后所产生的热量进入喉管，使在 喉管处加入的炭黑原料油雾化，雾化后的原料油在炭黑炉内的流速为480-900kg/h，加入浓 度为0.01%-0.015%的催化剂进行裂解、聚集，经冷却、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
催化剂采用浓度0. 005% -0. 02%的K2C03、 H20、 KHC03、 H20等这几种催化剂的任意 一种或者其任意组合，使催化剂的总浓度满足0. 01 % -0. 015% 。 精制煤焦油的主要技术指标是径距0. 767-0. 900nm、比表面积99. 8_290、一致性 检测在0. 263-0. 465。优选径距0. 820、比表面积230、一致性检测在0. 265。雾化后的原料 油炉内流速优选550-700kg/h。 精制煤焦油的主要技术指标采用英国MalvernlnstrumentsLtd公司生产的 Zetasizer 3000激光粒度分析仪测定，测定条件是振动进样速度为60% ;分散气压为 5X 10—4Pa ;透镜为2. 5mm，遮光度为5% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速筛分机；筛分时间 2min。高速筛分机；筛分时间2min。 导电炭黑聚集体的数量比一般炭黑高10-15%，电阻值100 103Q.Cm，由 NanoScope IIIa MultiMode的扫描电镜(SEM)，放大10000倍数(1 y m)的条件下显示分散 性好。 本发明根据精制煤焦油的特点，将常规单环芳烃-聚芳烃化反应生成炭黑/导电
炭黑的方法，通过提高炭黑炉的温度，增强多环芳烃快速热裂解成分子量较小的芳烃、再聚
3集成分子量适宜的导电炭黑分子的比例。有效地调节和控制导电炭黑结构，满足导电炭黑 高分散性与低电阻率的质量要求，生产的高分散性低电阻率导电炭黑质量稳定、性能可调。 生产成本约为Cabot公司、Degussa公司的35-60% ，经济效益明显。
具体实施例方式
实施例1 :按800kg/h的流量，在205-39(TC下对煤焦油精制，脱除沥青、水分、灰 分、游离碳等喹啉不溶物。经MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000激光粒度散射 仪，在振动进样速度为50% ;分散气压为5X10'4Pa ;透镜为2. 5mm，遮光度为4% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速筛分机；筛分时间2min ;振动幅度9的测定条件下测得，该精制煤焦 油作为炭黑原料油，径距0. 785nm、比表面积101m7g、一致性检测在0. 263-0. 265。其质量 指标与乙烯焦油相近。 以芳烃为主的煤焦油基炭黑原料油价廉，形成导电炭黑的诱导期短，在炭黑炉 1830°C，0. 006%1(20)3、1120混合物的催化裂化下，能生产较高导电性(低电阻率)和高分散 性的导电炭黑。 实施例2 :按780kg/h的煤焦油基炭黑原料油流量，在多段式炭黑炉1S0(TC， 0.01% K2C03、 H20混合物的催化裂化下，经裂解、聚集、冷却、收集、造粒，形成YD210导电炭 黑，分散性++++(氮吸附表面积220m7g)，着色强度120，电阻值100Q. cm， DBP 220 (苯二 甲酸二丁酯法，ASTM D-2417-70)ml/100mg，加热减量最大1.0% 取3份重量88g的聚乙烯，分别加YD210导电炭黑5g， 10g， 15g，在12(TC下，于密 炼机上混炼10min后，压成lmm厚的模压片材，裁减成8cmX 8cm的方形材料，于室温25°C 、 采用广州半导体材料研究所的SDY24型四探针测试仪进行测试。其体积电阻率分别为105， 102， 100，由扫描电镜SEM显示产品均匀、可应用于电缆内/外屏蔽料等抗静电塑料和导电 聚合物。
权利要求
一种高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法，其特征是(1)将煤层气、焦炉煤气按质量比1∶1混合后，经煤气风机、自动调节阀调节压力至0.110-0.119MPa，按供热燃气流速为100-600m3/h的条件，经流量自动调节阀调节，将煤层气、焦炉煤气和空气混合后作为供热燃气进入燃烧炉燃烧；(2)供热燃气燃烧后所产生的热量进入喉管，使在喉管处加入的炭黑原料油雾化，雾化后的原料油在炭黑炉内的流速为480-900kg/h，加入浓度为0.01％-0.015％的催化剂进行裂解、聚集，经冷却、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑；催化剂采用浓度0.005％-0.02％的K2CO3、H2O、KHCO3、H2O这几种催化剂的任意一种或其任意组合，使催化剂的总浓度满足0.01％-0.015％；炭黑原料油采用精制煤焦油，其主要技术指标是径距0.767-0.900nm、比表面积99.8-290、一致性检测在0.263-0.465。
2. 如权利要求1所述的高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法，其特征是精制煤焦 油的主要技术指标采用英国MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000激光粒度分析仪 测定，测定条件是振动进样速度为60% ;分散气压为5X10-4Pa ;透镜为2. 5mm，遮光度为 5% 10% ;0CTAG0N DIGITAL高速筛分机；筛分时间2min ;振动幅度9。
3. 如权利要求1所述的高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法，其特征是雾化后的原 料油在炭黑炉内的流速为550-700kg/h。
4. 如权利要求1所述的高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法，其特征是供热燃气的 流速为200-300m3/h。
全文摘要
一种高分散性低电阻率导电炭黑的生产方法，目的是质量稳定、性能可调；本发明将煤层气、焦炉煤气按质量比1∶1混合后，经煤气风机、自动调节阀调节压力至0.110-0.119MPa，按供热燃气流速为100-600m3/h的条件，经流量自动调节阀调节，将煤层气、焦炉煤气和空气混合后作为供热燃气进入燃烧炉燃烧；供热燃气燃烧后所产生的热量进入喉管，使在喉管处加入的炭黑原料油雾化，雾化后的原料油在炭黑炉内的流速为480-900kg/h，加入浓度为0.01％-0.015％的催化剂进行裂解、聚集，经冷却、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
文档编号C09C1/50GK101787225SQ20101011136
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者刘东玉, 刘东良, 周华忠, 周霞萍, 张巍, 鄢福林 申请人:山西永东化工股份有限公司