[發(fā)明專利]一種炭黑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110315916.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN113122027B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景明輝;余本祎;李鎮(zhèn)昌;林浩晉;黃顏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 茂名環(huán)星新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C09C1/50
• 分類號(hào): C09C1/50;C09C1/56;H05K9/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 張萍

本發(fā)明公開了一種炭黑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的炭黑的制備方法能夠提升炭黑產(chǎn)物的孔隙度，并減少其表面含氧官能團(tuán)，從而提升炭黑的導(dǎo)電性能。本發(fā)明所制得的炭黑比表面積高、吸油值大、水洗篩余物低，導(dǎo)電性能好，具備很好的穩(wěn)定性。應(yīng)用到導(dǎo)電材料中可以得到導(dǎo)電性能佳的產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于炭黑的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種炭黑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

油爐法制得的導(dǎo)電炭黑具有很好的導(dǎo)電性和分散性，但是受原料和生產(chǎn)工藝的限制，產(chǎn)品純度低，不能滿足高端導(dǎo)電產(chǎn)品需求，也因此嚴(yán)重制約炭黑行業(yè)發(fā)展。目前炭黑企業(yè)主要通過對(duì)炭黑原料油純度優(yōu)化、反應(yīng)段的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、尺寸和工藝參數(shù)調(diào)整(造粒機(jī)頻率改動(dòng))等方法進(jìn)行炭黑參數(shù)調(diào)整。其現(xiàn)有技術(shù)對(duì)炭黑結(jié)構(gòu)的調(diào)整有限，導(dǎo)電率有小幅度提升，能夠用于抗靜電一類相對(duì)低端的導(dǎo)電應(yīng)用領(lǐng)域，但難以生產(chǎn)出足夠適用于高導(dǎo)電需求的優(yōu)質(zhì)炭黑產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出的第一個(gè)方面提出一種炭黑的制備方法，能夠提升炭黑產(chǎn)物的孔隙度，并減少其表面含氧官能團(tuán)，從而提升炭黑的導(dǎo)電性能。

本發(fā)明的第二個(gè)方面提出一種由上述炭黑的制備方法制得的炭黑。

本發(fā)明的第三個(gè)方面提出上述炭黑在導(dǎo)電材料中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種炭黑的制備方法，包括如下步驟：

S1：將預(yù)熱后的燃料油和空氣送入反應(yīng)爐內(nèi)燃燒反應(yīng)；

S2：加入原料油，裂解反應(yīng)后，急冷炭黑煙氣并加入氧化劑；

S3：進(jìn)一步冷卻炭黑煙氣，固氣分離后得氧化炭黑；

S4：氧化炭黑造粒時(shí)進(jìn)行還原，制得產(chǎn)物。

導(dǎo)電炭黑粒子表面孔隙度越大，同樣重量的炭黑分散在單位聚合物體積的粒子數(shù)就越多，相鄰粒子數(shù)就越多，相鄰粒子間距也變小，導(dǎo)電性能越好。本發(fā)明中，在急冷炭黑煙氣時(shí)加入氧化劑，能減少炭黑結(jié)晶生長(zhǎng)點(diǎn)，從而提升導(dǎo)電炭黑的孔隙度，使得炭黑粒子間距減小，有利于炭黑導(dǎo)電隧道的構(gòu)建，從而提升了導(dǎo)電炭黑的導(dǎo)電性能。

在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，S4中所述還原包括采用造粒水、還原劑和粘結(jié)劑對(duì)所述氧化炭黑進(jìn)行還原。在造粒水中加入還原劑，能有效減少炭黑表面含氧官能團(tuán)，防止炭黑生產(chǎn)過程中形成電子陷阱，阻礙電子移動(dòng)，從而改善炭黑表面活性，并清除炭黑表面油性氧化物，提升炭黑導(dǎo)電性能。

在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，S4中所述還原包括采用加壓通有二氧化碳的造粒水、還原劑對(duì)所述氧化炭黑進(jìn)行還原。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述加壓的壓力為8MPa～10MPa。利用在造粒水中加壓通入二氧化碳?xì)怏w，使其溶解于水中，在造粒還原階段受熱后又產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，使其充滿造粒段，減少造粒段空氣成分并阻隔氧氣，保證炭黑不輕易被氧化，從而純化炭黑。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，S2中所述氧化劑選自高錳酸鉀、稀硝酸、次氯酸鈉、碘中的至少一種。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，S2中所述氧化劑的濃度為(1～2)kg/m³。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述還原劑選自草酸、乙醇、水合肼中的至少一種。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述還原劑的濃度為(0.5～2.5)kg/m³。

在本發(fā)明的一些更優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑為木質(zhì)素、麥芽糖、蜜糖中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑的濃度為(150～160)kg/m³。