[發(fā)明專利]粒子狀碳材料及其分離方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201980091051.0 | 申請(qǐng)日： | 2019-12-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113382794A | 公開（公告）日： | 2021-09-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 托比亞斯·維特曼;雅各布·波德舒恩 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 森高工業(yè)有限公司 |
| 主分類號(hào)： | B01D17/02 | 分類號(hào)： | B01D17/02;C01B32/00 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司 11332 | 代理人： | 劉明海;胡彬 |
| 地址： | 德國(guó)路德維*** | 國(guó)省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 粒子 材料 及其 分離 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種分離粒子狀碳材料的方法和由此獲得的材料及其用途。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種分離粒子狀碳材料的方法和由此獲得的材料及其用途。
背景技術(shù)
粒子狀碳材料用于許多的應(yīng)用領(lǐng)域。所述領(lǐng)域從用作黑色顏料到用作聚合物中、尤其是彈性體中的填料。這種碳基粒子狀材料可以是例如炭黑、具有相對(duì)高比例碳的材料。其他粒子狀碳材料是例如基于生物質(zhì)(例如木質(zhì)素)的，例如水熱碳化(HTC)或沉淀的產(chǎn)物。此類材料具有的碳比例與炭黑相比較低，但由于高度官能化而顯示出有趣的特性。
這種基于HTC的粒子狀材料可以例如通過如WO2016/020383、DE10 2016 201801A1或WO2017/085278中描述的方法制造。在這些基于HTC的粒子狀材料的制造中，調(diào)整某些方法參數(shù)尤其對(duì)要獲得的粒度分布產(chǎn)生影響。該粒度分布通常根據(jù)ISO 13320通過激光衍射測(cè)量或根據(jù)多級(jí)篩分法(例如在篩塔中)確定。由此獲得單個(gè)存在的顆粒的空間尺度。這種顆粒要么是顯著較小的不能或不易彼此分離的初級(jí)粒子的結(jié)塊，要么是單個(gè)存在的初級(jí)粒子。
如果粒子狀碳材料至少部分地由結(jié)塊構(gòu)成，即由不能或不易彼此分離的初級(jí)粒子構(gòu)成，那么這種初級(jí)粒子的尺寸就不能通過測(cè)量粒度分布來確定。為了考慮這種結(jié)塊的初級(jí)粒子的尺寸，測(cè)量了粒子狀碳材料的比表面積。比表面積是單個(gè)存在的且不能或不易分離的初級(jí)粒子的平均尺寸的間接測(cè)量值。
比表面積可以例如通過如BET測(cè)定或STSA測(cè)定的方法來量化。在此通過BET測(cè)量確定外表面積和內(nèi)表面積的和，而在STSA測(cè)定中僅確定外表面積。合適的測(cè)定方法在例如ASTM D 6556-14中給出。
已知初級(jí)粒子的平均尺寸或比表面積的大小對(duì)使用粒子狀碳材料生產(chǎn)的材料的性能有影響，所述材料例如為通過將粒子狀碳材料與彈性體復(fù)合并隨后交聯(lián)而生產(chǎn)的橡膠制品。例如，橡膠制品的磨損特性根據(jù)是否使用具有更高或更低BET表面積的粒子狀碳材料而不同。對(duì)于機(jī)械特性，如抗拉強(qiáng)度，也是類似的情況。BET表面積值越高，抗拉強(qiáng)度值越高，磨損越低。當(dāng)使用基于HTC的粒子狀碳材料時(shí)，為了獲得高質(zhì)量的橡膠制品，通常需要至少15m2/g，優(yōu)選20m2/g或更高，優(yōu)選30m2/g或更高的比表面積值。
然而，在通過HTC或沉淀法生產(chǎn)粒子狀碳材料時(shí)，通過上述影響初級(jí)粒度(通過比表面積間接測(cè)量)的可能性并不能總是在商業(yè)可接受的范圍內(nèi)獲得希望的高比表面積。
通過對(duì)REM圖像的研究現(xiàn)已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，借助現(xiàn)有技術(shù)獲得的粒子狀碳材料不是由尺寸均一的初級(jí)粒子組成的。
對(duì)于由不同尺寸的材料組成的混合物的分離，分類方法如篩分法、吹風(fēng)法或浮沉法是合適的。借助這些方法根據(jù)尺寸(篩分法)或根據(jù)尺寸和/或比材料密度(吹風(fēng)法、浮沉法)進(jìn)行級(jí)分分離。例如，DE 28 29 977公開了一種用于水泥分類的方法。然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這種方法不適于將由不同尺寸的初級(jí)粒子組成的粒子狀碳材料分成在初級(jí)粒子尺寸上更均勻的兩批，因?yàn)?/p>
-初級(jí)粒子—至少部分地—以結(jié)塊形式存在，因此，旨在根據(jù)尺寸進(jìn)行分離的分類方法無法區(qū)分大的初級(jí)粒子和尺寸大致相同的小得多的初級(jí)粒子的結(jié)塊
-并且不同尺寸的初級(jí)粒子的比材料密度是相同的。
因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分類方法不能將粒子狀碳材料分成具有不同比表面積的批次。
因此，希望能夠提供一種允許有針對(duì)性地分離成不同比表面積的級(jí)分的方法。例如，可以將具有較大表面積的級(jí)分與具有較小比表面積的材料分離，這可以用于要求更高的用途(而具有較低比表面積的級(jí)分仍然適用于其他應(yīng)用)。通過這種方式，還可以獲得比表面分布更均勻的粒子狀碳材料，這對(duì)于某些應(yīng)用是有利的。然而，特別是沒有已知的易于實(shí)施的這種類型的分離方法。
發(fā)明目的
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