[發明專利]一種快速分散導電炭黑的方法

在審

• 申請號: 201810856766.8
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN108640100A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 高曉曄;宋晉;吳洪鵬;侯林艷;耿曉欣;孟英
• 申請（專利權）人: 河北宇軒納米科技有限責任公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C09C1/48
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

本發明涉及一種快速分散導電炭黑的方法，其步驟是：在容器中加入一定質量的導電炭黑，將熱溶液加入到導電炭黑中；采用物理分散方法將導電炭黑分散在熱溶液中；在物理分散的同時，加入化學助劑，將溶液與化學助劑攪拌混合均勻，最終得到均勻穩定的導電炭黑分散液。本發明通過物理和化學分散相結合的方法使導電炭黑在常壓汽化分子氛圍中快速溶解分散，汽化小分子游離在導電炭黑聚集體之間，其汽化過程中間距急劇增大產生的極大膨脹力破壞導電炭黑聚集體的范德華力，實現了解聚，通過添加化學助劑對導電炭黑進行穩定化處理，最終實現了導電炭黑的快速溶解及均勻分散。本發明能夠有效抑制導電炭黑的團聚，提高導電炭黑在介質中的分散性和穩定性。

技術領域

本發明涉及一種快速分散導電炭黑的方法，屬于新材料技術領域。

背景技術

導電炭黑具有高導電性能、高結構性質、聚集體不規則且尺寸非常小（ 納米級）、比表面積大且粗糙、表面潔凈(化合物少）、與其他物料混煉均勻容易等特點，可有效在絕緣體中形成立體網狀結構，有效提高導電性，可賦予制品導電或防靜電作用。導電碳黑是所有的導電填料中效果最好，成本最低，最不容易引起產品物理性能變壞的產品。導電碳黑按其導電性能和制造方法可分為：導電槽黑(cc)、導電爐法碳黑(CF)、超導電爐法碳黑(SCF)、特導電爐法碳黑(XCF)等。導電炭黑是一種用途非常廣泛的化工原料，因其良好的導電性能和較高的性價比，廣泛應用于導電和防靜電制品中，其在能源領域、鋰離子電池、鉛酸電池和超級電容器中也越來越受到青睞。

導電炭黑的導電性取決于其微晶結構、粒徑分布特征和表面結構。其中導電炭黑的結構性起到了主導作用，所謂導電炭黑的結構是碳原子在生成過程中，由碳原子聚熔而形成的一種狀態。當碳原子繼續生長時，許多聚熔的原子連結起來形成三度空間和鏈枝結構，這種結構成為一次結構或永久結構，晶核之間形成了牢固的化學鍵。而在聚集體之間，形成的主要是范德華力，稱為二次結構或次生結構，這些聚集體粒子連結起來的附聚體呈鏈枝結構，容易破壞，過程也可逆。就粒徑而言，原生粒徑一般在10～100nm；聚集體粒徑也就是所說的炭黑粒徑一般在50～500nm；而形成的附聚體在1μm以上。而對于高導炭黑，由于其制備的特性，其表觀粒徑在10μm以上。

導電炭黑在材料中的分散狀況決定了材料的導電性能。要使得導電炭黑在水性介質中分散均一，達到良好的導電效果，必須進行解聚和穩定化處理。當炭黑顆粒達到納米級時，比表面積很大，在溶解過程中容易產生絮凝現象，所以導電炭黑在使用過程先期必須對其表面進行改性和粒徑均一化處理。而目前國內沒有針對導電炭黑的有效分散方法，所以研究在不破壞導電炭黑物理化學性能的基礎上快速分散的方法對導電炭黑最大限度的發揮其在材料中的優勢有著重大的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種快速分散導電炭黑的方法，通過物理和化學分散相結合的方法使導電炭黑在常壓汽化分子氛圍中快速溶解分散，通過汽化小分子游離在導電炭黑聚集體之間，其汽化過程中間距急劇增大產生的極大膨脹力破壞了導電炭黑聚集體的范德華力，實現了解聚，并通過添加一些化學助劑對導電炭黑進行穩定化處理，最終實現了導電炭黑的快速溶解以及均勻分散。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種快速分散導電炭黑的方法，所述的方法包括以下步驟：

（1）在一容器中加入一定質量的導電炭黑，將熱溶液加入到導電炭黑中，溶液溫度控制在50-150℃；

（2）采用物理分散方法將導電炭黑分散在熱溶液中，時間為5-30min；

（3）在實施步驟（2）的同時，加入化學助劑，將步驟（2）的溶液與化學助劑攪拌混合均勻，最終得到均勻穩定的導電炭黑分散液。

采用上述技術方案的本發明，與現有技術相比，有益效果是：

創造性的將溶劑的汽化過程與導電炭黑的分散過程合二為一，無需分步進行，節省成本，實現快速分散。