专利名称：一种新型橡胶用碳黑的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳黑的制备方法，尤其是涉及一种新型橡胶用碳黑的制备方法， 属于化工生产方法技术领域。
背景技术：
随着我国汽车制造业的大地发展和汽车使用量的大幅提高，我国已步入世界汽车制造和消费大国，并同时也成为橡胶轮胎的制造大国，而作为橡胶轮胎发展的一个重要的配套材料碳黑，其需求量也越来越大，传统的碳黑生产方法采用重油和煤焦油或石油乙烯焦油以及天然气(少量使用乙炔气)，在对其热裂解和不完全燃烧的过程中，收集其产物，经过处理后形成工业碳黑。上述工艺方法在制备碳黑的过程中，原料消耗量非常大，每吨碳黑产品消耗原料油约2吨或消耗天然气15000 40000m3，由于原材料成本随石油价格调整而上扬，且逐渐走高，因此，成本非常高，此外，在生产的过程中会产生大量的(X)2气体，排放于大气中，造成了环境的严重污染，不符合当前全球经济发展节能减排和低碳的态势。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节能、低碳、成本低的新型橡胶用碳黑的制备方法。为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的 一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
(1)选取原煤原煤选取太西煤，其含碳量大于97.0% ；
(2)多级破碎分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径为小于80nm的细碳粒子；
(3)细碳粒子表面活化处理采用改质剂对步骤(2)得到的细碳粒子进行表面活化，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工(减少热摩擦及所产生的热量)，使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去杂质对步骤(3)经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、 去杂质后得到产品，其粒径符合橡胶用碳黑的粒径细度要求。其中，步骤(2)所述的撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为40 180目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径小于1000目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为400 500nm ；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为 45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后，得到平均粒径小于SOnm的细碳粒子。此外，上述的步骤(3)所述的改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物。
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本发明的有益效果是本发明摒弃了传统的燃烧法，采用破碎、表面改性等措施制备碳黑，此生产工艺在制备的全过程中无二氧化碳废气等三废排放，符合环保要求，此外， 本发明成本低，只有原料煤、人工工资、水电等成本，收得率接近理论值，具有较高的产率， 便于市场接受和大量的推广应用。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。在本发明中，所述的平均粒径指的是粒度分布曲线中累积分布为50%时的最大颗粒的等效直径。实施例1:
一种新型橡胶用碳黑的制备方法，包括以下步骤
(1)选取原煤原煤选取太西煤，其含碳量经过检测为97.2% ；
(2)多级破碎分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径小于80nm的细碳粒子，其中，撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为40目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径为960目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为415nm ；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后， 得到平均粒径73nm的细碳粒子。(3)细碳粒子表面活化处理采用改质剂对步骤(2)得到的细碳粒子进行表面活化，在本实施例中，改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工(减少热摩擦及所产生的热量)，使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去杂质对步骤(3)经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、 去杂质后得到产品，其粒径符合橡胶用碳黑的粒径细度要求。实施例2:
一种新型橡胶用碳黑的制备方法，包括以下步骤
(1)选取原煤原煤选取太西煤，其含碳量经过检测为97.6% ；
(2)多级破碎分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径小于80nm的细碳粒子，其中，撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为155目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径为980目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为450nm ；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后， 得到平均粒径75nm的细碳粒子。(3)细碳粒子表面活化处理采用改质剂对步骤(2)得到的细碳粒子进行表面活化，在本实施例中，改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工(减少热摩擦及所产生的热量)，使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去杂质对步骤(3)经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、 去杂质后得到产品，其粒径符合橡胶用碳黑的粒径细度要求。实施例3:
一种新型橡胶用碳黑的制备方法，包括以下步骤
(1)选取原煤原煤选取太西煤，其含碳量经过检测为97.3% ；
(2)多级破碎分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径小于80nm的细碳粒子，其中，撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为180目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径为1000目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为480nm ；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后，得到平均粒径79nm的细碳粒子。(3)细碳粒子表面活化处理采用改质剂对步骤(2)得到的细碳粒子进行表面活化，在本实施例中，改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工(减少热摩擦及所产生的热量)，使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；
(4)造粒、烘干、去杂质对步骤(3)经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、 去杂质后得到产品，其粒径符合橡胶用碳黑的粒径细度要求。经过上述的3个实施例可知本发明通过采用多级破碎以及表面活化的方式来制备碳黑，不仅最终的碳黑能够符合橡胶用碳黑的粒径细度，而且适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，使得碳黑产品的多规格、广适用，达到高效低耗目的。上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)选取原煤原煤选取太西煤，其含碳量大于97.0% ；(2)多级破碎分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径小于80nm的细碳粒子；(3)细碳粒子表面活化处理采用改质剂对步骤(2)得到的细碳粒子进行表面活化；(4)造粒、烘干、去杂质对步骤(3)经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、 去杂质后得到产品。
2.根据权利要求1所述的一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为 40 180目。
3.根据权利要求1所述的一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径小于 1000 目。
4.根据权利要求1所述的一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为400 500nm。
5.根据权利要求1所述的一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的高压或超高压静压破碎采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后，得到平均粒径小于80nm的细碳粒子。
6.根据权利要求1所述的一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物。
全文摘要
本发明涉及一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)选取原煤；(2)多级破碎；(3)细碳粒子表面活化处理；(4)造粒、烘干、去杂质得到产品。本发明摒弃了传统的燃烧法，采用破碎、表面改性等措施制备碳黑，此生产工艺在制备的全过程中无二氧化碳废气等三废排放，符合环保要求，此外，本发明成本低，只有原料煤、人工工资、水电等成本，收得率接近理论值，具有较高的产率，便于市场接受和大量的推广应用。
文档编号C08L9/00GK102250497SQ20111013866
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者芮立 申请人:芮立