[發(fā)明專利]一種中性墨水用色素炭黑的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810339675.7
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108587249A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐艷春;唐明松
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市祥盛興科技有限公司
• 主分類號: C09C1/48
• 分類號: C09C1/48;C09C3/04;C09C3/08;C09D11/17
• 代理公司: 廣州勝沃園專利代理有限公司 44416
• 代理人: 黃健儀

本發(fā)明屬于炭黑加工領(lǐng)域，具體涉及一種中性墨水用色素炭黑的制備方法。本發(fā)明方法包括S1、稱取去離子水、炭黑、氧化胺型表面活性劑、陰離子型表面活性劑；S2、將鋯珠加入到砂磨機機罐中，同時將去離子水加入到裝料罐中，調(diào)節(jié)其pH值為4～6，設(shè)定砂磨機的轉(zhuǎn)速，砂磨20～40min，開機，加入炭黑和氧化胺型表面活性劑，進行第一次砂磨；S3、第一次砂磨結(jié)束后，加入陰離子型表面活性劑，設(shè)定砂磨機的轉(zhuǎn)速，砂磨50～60min，進行第二次砂磨，第二次砂磨結(jié)束，制得中性墨水用色素炭黑。本發(fā)明工藝過程簡單、步驟少，生產(chǎn)周期短，制得的炭黑粒度細，分散性好，能長期保持穩(wěn)定不聚沉，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于炭黑加工領(lǐng)域，具體涉及一種中性墨水用色素炭黑的制備方法。

背景技術(shù)

炭黑是烴類在嚴(yán)格控制的工藝條件下經(jīng)氣相不完全燃燒或熱解而成的黑色粉末狀物質(zhì)，主要成分是碳元素，并含有少量氧、氫和硫等。炭黑按照生產(chǎn)方式可分為槽黑、爐黑、燈黑和熱裂黑四種。炭黑的用途廣泛，按照用途不同通常分為兩大類，即色素炭黑和橡膠用炭黑。色素炭黑根據(jù)應(yīng)用體系不同而各有不同的應(yīng)用，但是作為顏料，色素炭黑廣泛用于色漿、塑料色母粒、油墨、涂料和油漆。

多年來，國內(nèi)中性筆廠所需的中性墨水幾乎依賴進口，導(dǎo)致其價格昂貴；同時很多國家不斷發(fā)表大量的專利來壟斷該領(lǐng)域的技術(shù)，給制筆行業(yè)帶來很大的壓力。雖然我國已是中性筆的生產(chǎn)和銷售大國，但中性墨水仍然是制約我國成為中性筆生產(chǎn)強國的關(guān)鍵技術(shù)之一。國內(nèi)很多單位對中性墨水國產(chǎn)化進行深入研究，認為未來中性墨水的研究要在顏料粒度的細化、中性墨水的穩(wěn)定性等方面進行突破。中性墨水的核心內(nèi)容是顏料色素，高品質(zhì)的顏料色漿是生產(chǎn)中性筆墨水的基礎(chǔ)。目前，國產(chǎn)中性筆墨水質(zhì)量不過關(guān)的主要原因在于所用顏料色漿未能保持納米級粒徑分散均勻穩(wěn)定。而國外炭黑分散液的儲藏穩(wěn)定性(大于1.5年)大大優(yōu)于國內(nèi)炭黑分散液。一般來說，炭黑的粒徑越細，則其著色力越強，遮蓋力越好，黑度也越高。因此，如何制備粒度細小、儲藏性能優(yōu)良的納米級炭黑分散液成為近年來行業(yè)研究的熱點。

由于炭黑在生產(chǎn)過程中烴類物質(zhì)的不完全裂解，使得產(chǎn)品中仍然含有少量烴類，尤其是多環(huán)芳烴類物質(zhì)。這些物質(zhì)包裹在炭黑顆粒的表面，使得炭黑顆粒表面呈現(xiàn)非極性，所以炭黑顆粒非常容易聚集，增加了炭黑作為顏料的分散性難度。炭黑通常是以近似球體的膠體原生粒子及聚集體形式存在，在剪切力的作用下，聚集體可以重新分散，又可重新附聚。

同時，炭黑表面性質(zhì)的差異與炭黑的生產(chǎn)方法有很大關(guān)系，目前大部分炭黑都是由油爐法生產(chǎn)。油爐法炭黑的常規(guī)生產(chǎn)工藝可分為原料處理和輸送裝置、燃燒及反應(yīng)裝置、冷卻和熱換裝置以及收集輸送裝置四大部分。燃料油、添加劑和預(yù)熱空氣進入反應(yīng)爐燃燒段燃燒，產(chǎn)生高溫燃燒氣體。燃燒氣體進入反應(yīng)爐混合段，利用高溫高速將經(jīng)過預(yù)熱的原料油剪切，并與之混合后進入反應(yīng)爐的反應(yīng)段生產(chǎn)炭黑。在反應(yīng)段設(shè)置有可調(diào)節(jié)距離的急冷水噴嘴，利用急冷水來急速降溫使炭黑反應(yīng)終止并且生產(chǎn)炭黑煙氣。經(jīng)過預(yù)熱的炭黑煙氣進入回收裝置主袋濾器，袋濾器捕集下的炭黑通過風(fēng)送系統(tǒng)送經(jīng)微米粉碎機后再送到炭黑分離收集設(shè)備(主要是旋風(fēng)分離器)?；厥盏奶亢谶M入造粒機造粒，然后送入篩分機構(gòu)進行篩分，從而生產(chǎn)出合同的炭黑產(chǎn)品。常規(guī)油爐法生產(chǎn)的炭黑的吸附表面積(CTAB)為130～160m²/g、吸碘值為130～210mg/g、吸收值(DBP)為0.80～1.10mL/g、流動性(35℃)為16～20mm和pH值為4.0～6.0。

油爐法炭黑的表面含氧量較低，且含氧量隨著粒徑增大而降低，這造成了炭黑的親水性不強，在水溶液中的分散穩(wěn)定性很差，且在研磨過程中極易發(fā)脹，產(chǎn)生凝膠，是顏料中最難分散的品種之一。

目前炭黑的處理工藝主要有以下方法：

(1)液相法氧化改性：是硝酸、過氧化氫、高氯酸等氧化劑和炭黑反應(yīng)，在炭黑表面生成羰基、羥基和羧基等的改進方法，該方法是工業(yè)常用的改性方法，但是液相法反應(yīng)會產(chǎn)生大量的廢液，污染環(huán)境。