一种提高炭黑分散性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种提高炭黑分散性的生产方法。
【背景技术】
[0002] 炭黑是控类物质经不完全燃烧或裂解生成的。炭黑用途广泛，除用于橡胶制品补 强外，还可用于其它材料，如涂料、油漆、油墨、墨粉、电子产品、塑料、纤维、电池等，赋予制 品所需的着色、抗紫外老化、抗静电或导电性能。
[0003] 炭黑作为一种典型的纳米材料，原生粒子尺寸小(通常<100nm)、表面能高，极易聚 集成较大的颗粒，很难稳定分散于不同体系中，限制了炭黑性能的充分发挥，影响到下游制 品的质量和性能，成为炭黑应用的一大瓶颈。炭黑的分散主要受制于=个因素：炭黑本身的 特性、载体或分散介质的类型、分散工艺和分散设备。在炭黑品种一定的情况下，目前主要 通过添加分散剂包覆、接枝或进行强氧化处理W提高炭黑的分散性能。分散剂包覆或接枝 处理一般在液相下进行，还需要后续的干燥程序，使得生产成本较高；强氧化处理一般使用 强酸或臭氧，容易造成污染问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述存在的技术问题，本发明提供一种提高炭黑分散性的方法，通过对炭黑 进行纯化处理和结构调控，提高炭黑的分散性，增强炭黑的应用性能。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高炭黑分散性的方法， 其特征在于包括W下步骤： (1) 在炭黑中加入结构控制剂； (2) 将炭黑和结构控制剂均匀混合； (3) 将混合料进行微纳米分散； (4) 通过分级装置控制分散细度级别； (5) 收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。
[0006] 作为一种改进，步骤（1)中炭黑结构控制剂为纳米碳基材料。通过引入异质材料， 一方面控制炭黑的结构(领苯二甲酸二下醋吸收值)，改变炭黑的粒径分布，另一方面降低 炭黑与炭黑粒子之间的接触面积，打破单一炭黑微粒之间的附聚平衡，降低炭黑颗粒之间 的团聚力，提高炭黑的分散性能。
[0007] 作为一种改进，所述碳基材料为碳纳米管、碳纤维、石墨締、炭黑中的至少一种。
[0008] 作为一种优选，步骤（1)中炭黑结构控制剂为高岭±、超细碳酸巧、陶±、娃藻±中 的一种或者几种。
[0009] 作为一种优选，步骤（1)中结构控制剂的质量百分比为1~30%。结构控制剂添加量 范围大，一方面使得炭黑结构调整空间大，有利于提高分散性，另一方面也有利于控制生产 成本。
[0010] 作为一种优选，步骤（4)中将分级粒度设置为<10ym。粒度设置在10ym可W满 足绝大部分应用对炭黑分散性的要求，过细会降低生产效率，增加生产成本。
[0011] 本发明的有益之处在于：利用本发明所公开的方法生产的炭黑具有优良的分散 性，无需额外添加分散剂或强氧化处理就可W均匀分散在物料中，而且45ym筛余物极低， 可W全部通过325目筛网。
[0012] 采用本方法提高炭黑分散性，生产工艺简单，操作性强，可W迅速推广应用。
【具体实施方式】
[0013] 下面对本发明作详细的说明。
[0014] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0015] 本发明提供了一种在炭黑产品中添加炭黑结构控制剂，然后在机械、物理、化学作 用下对炭黑进行纯化，降低炭黑表面活性，W提高炭黑分散性的方法，该方法包括： (1)在炭黑中加入1~30%的结构控制剂；炭黑结构控制剂为纳米碳基或其他微纳米材 料。所述碳基材料为碳纳米管、碳纤维、石墨締、炭黑中的一种或者几种；所述其他微纳米材 料为高岭±、超细碳酸巧、陶±、娃藻±中的一种或者几种。
[0016] (2)将炭黑和结构控制剂均匀混合； (3) 将混合料进行微纳米分散； (4) 通过分级装置控制分散细度级别，设置分级粒度在10ymW下； (5) 收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。
[0017] 实施例1 : 取100kg普通炭黑A，再加入多壁碳纳米管化g，在混料机中均匀混合1小时，然后将 混合和均匀的物料放入分散机，分散机转速lOOOr/min，分级轮转速1200r/min，由分级轮 进行粒度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑B。A，B炭黑的分散性由激光粒度仪进行测试， 其d97粒径值见表1 (粒径越小，表明相同条件下分散性更好)。
[001引 实施例2: 取50kg普通炭黑C，再加入N330炭黑15kg，在混料机中均匀混合30分钟，然后将混合 和均匀的物料放入分散机，分散机转速8(K)r/min，分级轮转速1500r/min，由分级轮进行粒 度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑D。C，D炭黑的分散性由激光粒度仪进行测试，其d97 粒径值见表1 (粒径越小，表明相同条件下分散性更好)。
[001引实施例3: 取500kg普通炭黑E，再加入纳米活性碳酸巧25kg，在混料机中均匀混合15分钟，然 后将混合和均匀的物料放入分散机，分散机转速1200r/min，分级轮转速1300r/min，由分 级轮进行粒度控制的炭黑经袋滤器收集得到炭黑F。E，F炭黑的分散性由激光粒度仪进行 测试，其d97粒径值见表1 (粒径越小，表明相同条件下分散性更好)。
[0020] 表1炭黑分散前后的d97粒径值
本发明中炭黑结构控制剂的添加，微纳米分散w及进行粒度分级处理是提高炭黑分散 性的关键。首先根据炭黑与不同制品的相容性，选择性添加炭黑结构控制剂，降低炭黑附聚 作用力；然后将混合料加入料斗，由无级调速电动机控制的螺旋给料机定量送入分散设备 内，与高速旋转的转子上的硬质合金冲击键W及装在其外周的银齿型齿圈（定子）发生激烈 的物理、化学作用，并在高速旋转气流场中加剧分散过程。物料在机械、物理外力作用下迅 速分散，分散粉体表面在高速气流作用下发生纯化，阻止颗粒发生二次团聚，并随上升气流 在分级轮周围进行分级。分级轮的旋转形成强制满流场，根据离屯、力和向屯、力平衡的原理， 达到分散要求的细粉通过分级轮进入收集系统，粗粒则重新返回进行二次分散。
[0021]W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 在炭黑中加入结构控制剂； (2) 将炭黑和结构控制剂均匀混合； (3) 将混合料进行微纳米分散； (4) 通过分级装置控制分散细度级别； (5) 收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。2. 根据权利要求1所述的一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步骤（1)中炭黑结 构控制剂为纳米碳基材料。3. 根据权利要求2所述的一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于：所述碳基材料为 碳纳米管、碳纤维、石墨烯、炭黑中的一种或者几种。4. 根据权利要求1所述的一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步骤（1)中炭黑结 构控制剂为高岭土、超细碳酸1丐、陶土、娃藻土中的一种或者几种。5. 根据权利要求1所述的一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步骤（1)中结构控 制剂的质量百分比为1~30%。6. 根据权利要求1所述的一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于：步骤（4)中将分级 粒度设置为〈10 ym。
【专利摘要】本发明公开了一种提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在炭黑中加入结构控制剂；（2）将炭黑和结构控制剂均匀混合；（3）将混合料进行微纳米分散；（4）通过分级装置控制分散细度级别；（5）收集分级出来的炭黑即得高分散性炭黑。利用本发明所公开的方法生产的炭黑具有优良的分散性，无需额外添加分散剂或强氧化处理就可以均匀分散在物料中，而且45μm筛余物极低，可以全部通过325目筛网。采用本方法提高炭黑分散性，生产工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用。
【IPC分类】C09C3/06, C09C1/56
【公开号】CN105001682
【申请号】CN201510390272
【发明人】李兵红, 范正平, 王家贵
【申请人】中橡集团炭黑工业研究设计院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月6日