一种炭黑及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于炭黑技术领域，尤其涉及一种炭黑及其制备方法与应用。


背景技术：

2.炭黑，作为橡胶的补强填料，在橡胶行业是仅次于生胶的工业材料，其在橡胶行业中消耗量约占其产量的90％以上，除此之外，炭黑也可以作为着色剂、导电剂、紫外线吸收剂等广泛应用于涂料、工程塑料、电池等领域。
3.在橡胶行业领域，通常衡量炭黑主要有粒径(比表面积)、结构度、表面活性、颗粒分布等技术指标，其技术指标会影响橡胶的工艺加工性能及最终橡胶制品的机械性能。研究发现，炭黑颗粒分布对橡胶工艺加工有较大影响。另一方面，在橡胶制品生产过程中，炭黑多用管道输送，在输送过程中会存在堵管的现象，这种现象与炭黑的颗粒分布有直接关系，除此之外在炼胶及成型的过程中橡胶制品也会存在麻点的问题，这不仅影响到生产效率，同时也会影响橡胶制品的外观及性能，造成以上原因主要在于炭黑分散性不足。目前尚未有技术条件及管控方法来解决工艺生产过程中出现的这种问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种炭黑，该炭黑分散性达到10级，且在输送过程中不易发生堵管，应用至橡胶制品时不产生麻点，表面光滑，且对橡胶制品力学性能有一定的提升。
5.本发明的第二个方面提出了一种上述炭黑的制备方法。
6.本发明的第三个方面提出了一种上述炭黑的应用。
7.根据本发明的第一个方面，提出了一种炭黑，以质量分数计，所述炭黑的颗粒分布为10目0～5％，18目18％～22％，35目45％～55％，60目18％～22％，120目6％～12％。
8.在本发明的一些实施方式中，所述炭黑还包括粘结剂和造粒水。粘结剂在炭黑造粒过程中起粘结作用，造粒水在炭黑造粒过程中调节ph。
9.在本发明的一些优选的实施方式中，所述粘结剂包括木质素、木质素盐、糖蜜、聚乙烯醇、糊精或淀粉的至少一种。
10.在本发明的一些更优选的实施方式中，所述造粒水包括碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸、磷酸氢钠、磷酸氢二钠或磷酸一氢钠的至少一种。
11.根据本发明的第二个方面，提出了一种上述炭黑的制备方法，包括以下步骤：
12.将粘结剂溶液和造粒水同时添加至炭黑中，造粒后干燥制得所述炭黑，所述粘结剂溶液和所述造粒水的流量比为(0～10)：1；优选为(2～5)：1。
13.在本发明的一些实施方式中，所述粘结剂溶液的质量分数为0～20％。
14.在本发明的一些优选的实施方式中，所述造粒水的质量分数为0～10％。
15.在本发明的一些优选的实施方式中，所述造粒水的流量为0～1500kg/h；优选的，
所述造粒水的流量为200kg/h～700kg/h。
16.根据本发明的第三个方面，提出了一种上述炭黑在橡胶中的应用。
17.本发明的有益效果为：
18.1.本发明的炭黑具备高分散性，分散性级别可达10级，高于市售炭黑，且炭黑在输送过程中不易发生堵管，提高生产效率，应用至橡胶制品时能使得制品表面光滑，无麻点。
19.2.本发明炭黑的制备方法通过控制粘结剂溶液和造粒水的流量，能制备得到分散性高的炭黑。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
21.图1为本发明市售炭黑n234样品1在橡胶中的分散图；
22.图2为本发明市售炭黑n234样品2在橡胶中的分散图；
23.图3为本发明实施例1炭黑在橡胶中的分散图；
24.图4为本发明实施例2炭黑在橡胶中的分散图；
25.图5为本发明市售炭黑n550样品1在橡胶中的分散图；
26.图6为本发明市售炭黑n550样品2在橡胶中的分散图；
27.图7为本发明实施例3炭黑在橡胶中的分散图；
28.图8为本发明实施例4炭黑在橡胶中的分散图。
具体实施方式
29.以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
30.实施例
31.本实施例按照表1的物质组成，制备了实施例1至实施例4的样品：
32.表1
[0033][0034]
以实施例1为例，实施例1炭黑的制备方法包括以下步骤：
[0035]
实施例中粘结剂、造粒水溶液质量分数均以100份计。
[0036]
分别将1份木质素盐、5份糖蜜、3份糊精，加入91份的纯水中，充分搅拌溶解均匀后备用，将1份氢氧化钾、3份柠檬酸钠、2.5份柠檬酸加入93.5份纯水中，充分搅拌均匀溶解后备用。在炭黑生产过程中，造粒环节，分别将已配置好的粘结剂溶液和造粒水溶液按4.5:1流量加入造粒机，其中造粒水流量为305kg/h，待造粒完成后，对所生成的炭黑进行干燥、包装。
[0037]
其他实施例的制备方法参照实施例1，区别仅在于粘结剂溶液、造粒水的组分及造粒水流量、两者的流量比例不同。
[0038]
试验例
[0039]
本试验例测试了市售炭黑n234样品1(记为1#市售n234)、市售炭黑n234样品2(记为2#市售n234)、市售炭黑n550样品1(记为1#市售n550)、市售炭黑n550样品2(记为2#市售n550)与本技术实施例1～4制得的炭黑的产品性能，结果如表2所示：
[0040]
表2
[0041]
[0042][0043]
注：测试方法均采用国标方法，未注明标准年份的均按最新标准。
[0044]
其中，门尼粘度、拉伸强度、300％定伸、分散性测试用橡胶配方及加工方法采用gb/t3780.18-2017中所述。
[0045]
分散性的测试结果根据gb/t 6030-2006《橡胶中炭黑和炭黑二氧化硅分散的评估快速比较法》，进行炭黑在橡胶中分散性的评估。结果如表2和图1至图8所示。
[0046]
从表2中可以看出，通过本发明的炭黑技术指标均达到国标炭黑的要求值，颗粒分布10目0～5％，18目18～22％，35目45～55％，60目18～22％，120目6～12％，该颗粒分布的炭黑325目水洗筛余物含量低于市售国标型号炭黑，门尼粘度均小于市售国标型号炭黑，分散性达到10级，均高于对应市售国标型号炭黑，故本发明的炭黑在橡胶中易于分散及加工，从拉伸强度、300％定伸结果可以看出，本发明炭黑较市售炭黑在橡胶中力学性能有一定的提升。
[0047]
从图1至图4可看出，1#、2#市售n234产品表面炭黑聚集体较实施例1、实施例2明显，炭黑聚集体的大小反应炭黑在橡胶中分散程度，聚集体越大，分散性越差，聚集体越小分散性越好。同理从图5至图8可看出1#、2#市售n550产品分散性较实施例3、实施例差，分散等级评判标准参照gb/t 6030-2006附录a。
[0048]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。