CN102209757B - 炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途 - Google Patents

炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN102209757B
CN102209757B CN200980145090.0A CN200980145090A CN102209757B CN 102209757 B CN102209757 B CN 102209757B CN 200980145090 A CN200980145090 A CN 200980145090A CN 102209757 B CN102209757 B CN 102209757B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon black
granulation
granulating
mixing granulation
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980145090.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102209757A (zh
Inventor
M·贝茨伊奇
W·海斯特尔
W·奥斯滕多夫
M·卡策尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of CN102209757A publication Critical patent/CN102209757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102209757B publication Critical patent/CN102209757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/44—Carbon
    • C09C1/48—Carbon black
    • C09C1/56—Treatment of carbon black ; Purification
    • C09C1/58—Agglomerating, pelleting, or the like by wet methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明涉及炭黑颗粒，其特征在于其APC值小于或等于20重量％并且其25μm压滤值小于5bar cm2/g，所述APC值在输送速度8m/s和固体负载27g/kg下测得。所述碳黑颗粒由碳黑粉末通过以下步骤制备：通过在第一混合造粒机中在加入含有或不含有粘结剂的造粒液的情况下进行预造粒，并且在不进一步加入造粒液的情况下在第二混合造粒机中造粒至最终状态。所述碳黑颗粒可用作填料、增强填料、UV稳定剂、导电碳黑、颜料或还原剂。

Description

炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途
技术领域
本发明涉及颗粒化炭黑、制备颗粒化炭黑的方法及其用途。
背景技术
已知在制备中以精细分割的粉末的形式得到炭黑。为了改善产品的加工性质，将炭黑粉末转化为颗粒化形式通常不仅是有用的而且非常希望的(Donnet，J.-B.等人，Carbon Black Science and Technology，第二版，MarcelDekker，Inc.New York 1993，pp.27-31)。这些加工性质包括，例如：
●如在给料斗中的储存性质：下落强度、耐磨性、流动性、桥联性(bridging)、经时固结性等，
●如在货运交通工具或在气动运输过程中的输送性质：卸载时间、粉尘污染、耐磨性、流动性、桥联性等，
●如在量入或分散过程中的可加工性，：粉尘污染、流动性、分散次数、所需分散能量、分散质量等，
●如在用于油漆和表面涂料的颜料黑的情况中的物理性质和使用性质：色强度、色深度、斑点等。
已知有一些在干燥或湿性条件下炭黑粉末可转化为颗粒化形式的方法(Pietsch，W.，Agglomeration Processes，Wiley-VCH Verlag GmbH，Weinheim，2002，pp.133-227)。已知两种不同的方法被工业化地用于炭黑的颗粒化。这些方法是在转鼓中的干式颗粒化(DE 1262238、US 2,422,989、EP 0360236、EP 0814133)和在快速旋转混合造粒机中的湿式颗粒化。在湿式颗粒化方法中，在混合造粒机中，粉状炭黑与水强烈地混合，如果合适，加入粘结剂。随后在进一步的方法步骤中干燥湿颗粒。通常，使用具有钉轴(spiked shaft)的混合造粒机。它们包括水平固定管(定子)，其具有在其中旋转的钉轴。在钉轴的轴和管壁之间是可用于造粒的造粒空间。在造粒空间中，通过旋转钉轴将炭黑输从管一端的进口送至管另一端的出口。通过炭黑沿着固定的管壁滚下而进行造粒(DE 1264412、US 3,607,086、US 3,787,161、US 4,222,727、EP 1464681)。
干式造粒的应用有限。通常，它得到具有相对较差的输送性质的、易于分散的产物。高度结构化的炉黑特别需要湿法造粒以得到具有足够强度和稳定性的颗粒化炭黑。
虽然目前仅通过在造粒过程中加入粘结剂已能够达到输送性质上的显著改进，但是这导致分散性的显著下降。此外，通常不能加入粘结剂，这是因为它是产物中的杂质，并且在众多应用不允许。
尽管一些湿式造粒方法是可得的，但制备具有极佳加工性质的颗粒化炭黑仍不令人满意。
例如，US 2,828,191公开了制备颗粒化炭黑的方法，其中将炭黑粉末与水以35-45质量％水的比例在具有多个销混合器轴(pin mixer shaft)的装置中进行造粒，所述多个销混合器轴相互上下排列，并以300-400rpm旋转。但是，在大于400rpm的转速下得到不易于分散并且在橡胶混合物中以不充分分散的形式存在的炭黑。
US 2,872,336公开了制备输送稳定的颗粒化炭黑的方法，其中在颗粒形成过程中，基于干燥的最终产物，以0.1-0.7质量％的比例将四硼酸钠加入炭黑。所得颗粒化炭黑表现出增加的整体和单个颗粒硬度。
此外，DE 2255637公开了制备颗粒化炭黑的湿法造粒方法，其中在两步骤中加入水。在第一步骤中，例如在垂磨机或微粉化设备中，在非常高的剪切速率下将炭黑与3-75％的所需造粒水混合。在此，选择3500-6500rpm的装置转速。在第二步骤中，最后将剩余的水混入。所得颗粒化炭黑的缺点在于它具有显著增加的强度。
已知的方法使得制备具有差的输送性质、相对易于分散的产物或制备具有中等至差的分散性、输送稳定的产物。
本发明的目的是提供同时具有极佳的输送性质和极佳的分散性的颗粒化炭黑。
发明内容
本发明提供的颗粒化炭黑的特征是：在输送速度为8m/s和固体负载为27g/kg测得的APC值小于或等于20重量％，优选地小于或等于15重量％，特别优选地小于或等于12重量％，非常特别优选地小于或等于8重量％，并且25μm的压滤值(pressure filter value)小于或等于5.0bar·cm2/g，优选小于或等于2.0bar·cm2/g，特别优选地小于或等于0.7bar·cm2/g，非常优选地小于或等于0.3bar·cm2/g。
APC值表征气动压力输送过程中颗粒化炭黑的磨损和破碎性质。在输送经过测试区之前和之后测试颗粒化炭黑的粒径分布。在气动输送过程中颗粒化炭黑中粉尘比例的提高能够得到有关所输送的颗粒化炭黑颗粒的输送性质的结论。使用气动输送测试装置测定APC值[ Dalichau J.，Behns W.，Appendix to the final report of the AiF project“Zerfallsverhalten von Partikeln in Wirbelschichten”，Research project No.11151B，Magdeburg，1999，pp.17-21]，与该方法不同的是，通过文丘里注射器加入颗粒化材料的样品。DE 102007025928.1中描述了所使用的气动压力输送测试设备。所述气动压力输送测试设备主要由以下组成：
●两条进料斜道，
●空气流调节阀，
●文丘里注射器，
●输送区(“环形区+弯形区”)，
●激光散射测试仪器，
●废空气盒，
●防噪声盒。
图1显示了输送设备的结构：
1振动斜道的受力区，
2振动斜道的参照测试，
3文丘里注射器，
4激光散射光谱仪，
5空气流调节阀，
6废空气盒，
7施压区
防噪声盒的尺寸为1.9×1.3×1.0m(L/H/W)。不锈钢管的内径为44mm。所述环形区周长为1.5m。所述弯形区长度为0.5m。所需空气和输送压力来自加压空气供应网(6bar)。通过空气流调节阀设置空气流量或空气流速，该设备所设计的最大空气流量为180m3/h。基于44mm的管截面，将空气流速设置为8m/s。通过振动斜道将颗粒化炭黑进料至下降管。为了隔声目的，将振动斜道和下降管开口封闭。为了填充料斗，可打开透明塑料盖。选择振动斜道的进料速率以得到27g/kg空气的固体负载。为了将炭黑加入到输送区，需要文丘里注射器。所述注射器在收缩处的直径为22mm，加速距离为50mm(通过料斗将颗粒化碳黑加入至扩散器的后部的距离)。所述注射器之后是输送区(“环形区+弯形区”)，其中向颗粒化碳黑施加压力。所述碳黑随后通过料斗进入激光光散射测试仪器的加宽激光束中。记录粒径分布。通过废空气盒使空气/颗粒流进入排出管，并由此进入所述结构的排出系统。第二振动斜道可用于未向颗粒化碳黑施压的参照测试。在此，相应的下降管直接引向料斗，并引向激光散射的测试区，并且随后同样引向排出管。APC值是在颗粒化碳黑的气动输送后具有＜125μm粒径的颗粒的重量％比例和未受压的颗粒化碳黑(未气动输送)中＜125μm粒径的颗粒的重量％比例的差值。
使用购自GKD-Gebr.Kufferath的最细层＝25μm平方开口的4层过滤盘型25μm筛，通过按照DIN EN 13900-5的方法测定25μm的压滤值。
所述颗粒化碳黑可以是炉黑、焰黑、热裂法碳黑、槽黑、气黑、等离子体法碳黑、电弧法碳黑、乙炔黑、从DE 19521565已知的反性碳黑(inversionblack)、从WO 98/45361或DE 196113796已知的含Si碳黑，从WO 98/42778已知的含金属碳黑或如在合成气体的制备中作为副产物得到的含重金属碳黑。
所述颗粒化碳黑可具有10-1200m2/g，优选15-600m2/g，特别优选18-400m2/g，非常特别地优选40-300m2/g比表面积，其使用氮吸附，通过Brunauer、Emmett和Teller法测定(BET按照ASTM 6556-01a)。
所述颗粒化碳黑可具有15-400m2/g，优选20-300m2/g，特别优选50-250m2/g的比表面积，其通过STSA法(ASTM D-5816-99)测试。
所述颗粒化碳黑可具有20-200ml/100g，优选30-160ml/100g，特别优选40-140ml/100g，非常特别地优选80-135ml/100g的油吸附数(OAN按照ASTM D-2414-01，使用Marcol 82石蜡油)。
对0.5-0.71mm的粒度部分进行测定，所述颗粒化碳黑可具有0.1-8.0g，优选1.0-6.0g，特别优选1.5-3.5g的单个颗粒硬度。单个颗粒硬度通过按照ASTM 5230的方法进行测试，与之不同地是，使用购自位于Karlsruhe的ETEWE GmbH的可手动操控的测试装置GFP(手动型)测试0.5-0.71mm粒度部分的颗粒。
所述颗粒化碳黑可具有小于20重量％，优选小于5重量％，特别优选小于2重量％，非常特别地优选小于1重量％的5min的细颗粒含量(ASTM D-1508-01)。
所述颗粒化碳黑可具有小于10重量％，优选小于5重量％，特别优选小于2重量％，非常特别地优选小于1重量％的18min磨损量。所述18min磨损量通过按照ASTM D 1508的方法进行测试，与之不同地是，在2min而非5min的过筛时间后分离＜125μm的细颗粒部分，并且随后在筛中向所剩余的样品继续加压18min而非15min。
所述颗粒化碳黑可具有100-800g/l，优选200-650g/l，特别优选300-500g/l，非常特别优选340-430g/l的体积密度(bulk density)(ASTMD 1513-05)。
所述颗粒化碳黑可具有150-1500μm，优选250-900μm，特别优选400-750μm，非常特别地优选450-700μm的平均颗粒粒径Q3：50％。所述平均颗粒粒径Q3：50％从颗粒粒径分布中确定。使用购自位于Haan的RetschGmbH的CAMSIZER商用仪器测定所述体积累积分布Q3，所述仪器装配有面光源和两个CCD照相机用于记录图像，并具有进料斜道DR 100-45和料斗用于加入产物。采用累积分布值为10％(＝Q3：10％)、50％(Q3：50％)和90％(＝Q3：90％)的颗粒粒径作为特征参数。
所述颗粒化碳黑可具有小于100重量％，优选小于50重量％，特别优选小于35重量％，非常特别地优选小于25重量％的NSP值。所述NSP值是非球形颗粒的比例。使用购自位于Haan的Retsch GmbH的CAMSIZER商用仪器测定所述NSP值。该仪器计算出光学测得的各颗粒的球度(投影面积的平方：周长)。所述NSP值表征球度小于0.9(球形＝1)的颗粒的百分比(以数量计)。
所述颗粒化碳黑可具有小于100bar cm2/g，优选小于50bar cm2/g，特别优选小于20bar cm2/g，非常特别地优选小于10bar cm2/g的5μm压滤值。使用购自Haver & Boeker的5μm Porostar筛，通过基于DIN EN 13900-5的方法进行所述5μm压滤测试。
所述颗粒化碳黑可具有在平膜测试(flat film test)中小于500ppm，优选小于100ppm，特别优选小于50ppm，非常特别地优选小于30ppm的总体缺陷面积。所述总体缺陷面积在平膜测试中测定。所述平膜测试的目的是得到碳黑分布的定量信息和碳黑/聚合物浓缩物的再稀释性质(redilutionproperties)。使用购自位于Witten的OCS(Optical Control Systems)的自动化膜性质分析系统，通过按照草案标准DIN EN 13900-6的方法进行该测试。在透射光中通过电子图像分析(购自OCS的winfs5软件)进行定量评价。为此，通过单螺杆挤出机，使用合适的测试聚合物将待测试的碳黑/聚合物浓缩物稀释至1％的碳黑浓度，并且加工以制备平膜。在透射光中，通过电子图像分析在线定量评价所制备的平膜。
在该测试中，在各试验中评价7.5m2的膜。通过照相系统测试碳黑聚集体和污染物造成的透光率下降以将其作为缺陷进行检测。为了评价膜质量，测试在对应50μm圆截面大小的面积上的缺陷，并将其分为10个尺寸类别。此外，所述膜的总体缺陷面积以ppm计。将显微评价和膜分析系统中的阈值设定为35级。35级的阈值表示当透光率下降低于先前值的35％时才识别缺陷。由于在宽度和长度上所述膜的透光率有一些波动，可持续重新计算绝对阈值。自动调节用于调整所述膜的照明时间的灰度值。如果所述膜在测试过程中变得过于暗，并且无法恢复灰度值设定，自动结束所述测试。在有疑虑的情况下，应重复进行测试。灰度值给定为170。
所述颗粒化碳黑可具有小于200，优选小于50，特别优选小于30，非常特别优选地小于20的分散硬度(DIN EN 13900-2)。
所述颗粒化碳黑可以不含粘结剂或含粘结剂。
本发明还提供制备颗粒化碳黑的方法，其特征为通过加入造粒液在第一混合造粒机中以恒定进料速率将碳黑粉末进行预造粒，并且不再另加入造粒液在第二造粒机中完成造粒。
第一混合造粒机可优选地在高速下旋转。转子速度可以为300-1000rpm，优选450-900rpm，特别优选600-800rpm。
第二混合造粒机可优选地在高速下旋转。转子速度可以为300-1000rpm，优选450-900rpm，特别优选600-800rpm。
通过质量或体积量入装置在第一混合造粒机的进口将碳黑粉末进料。为此，可使用星形加料器、螺杆、质量流量计量天平、计量螺杆、旋转计量天平等。通过冲击板系统可测定所述质量流量。通过混合造粒机的碳黑的产量由此等于计量装置的进料速率，并由此可在宽范围中进行设定。
所述碳黑粉末可以是炉黑、焰黑、热裂法碳黑、槽黑、气黑、等离子体法碳黑、电弧法碳黑、乙炔黑、从DE 19521565已知的反性碳黑(inversionblack)、从WO 98/45361或DE 196113796已知的含Si碳黑，从WO 98/42778已知的含金属碳黑或如在合成气体的制备中作为副产物得到的含重金属碳黑。
所述碳黑粉末可具有10-1200m2/g，优选15-600m2/g，特别优选18-400m2/g，非常特别地优选40-300m2/g的比表面积，其使用氮吸附，通过Brunauer、Emmett和Teller法测定(BET)。
所述碳黑粉末可具有15-400m2/g，优选20-300m2/g，特别优选50-250m2/g的比表面积，其通过STSA法测定。
所述碳黑粉末可具有20-200ml/100g，优选30-160ml/100g，特别优选40-140ml/100g，非常特别地优选80-135ml/100g的油吸附数(OAN值)。
在非常靠近第一混合造粒机的进口加入所述造粒液。通过可安装在多个喷雾喷嘴夹具上的多个喷雾喷嘴在3-7bar的压力下加入造粒液。
对于造粒液，可使用水或烃类，如石油精或环己烷，加入或不加入粘结剂，如糖浆、糖、木质素磺酸盐和许多其它材料，其可以单独使用或相互组合使用。
随后可将来自混合造粒机中的颗粒化碳黑干燥。干燥器的温度可在100℃-300℃，优选140℃-200℃的范围。在干燥器出口处的颗粒化碳黑的温度可在30℃-140℃，优选40℃-70℃的范围。
在造粒过程中，可将混合造粒机的定子加热至20℃-150℃，优选80℃-120℃范围的温度以较大程度地防止碳黑粘附在定子壁上。
在串联的快速旋转混合造粒机中碳黑的停留时间(以(混合造粒机的造粒体积)/(碳黑粉末的体积流量)的商给出)可以是50-500秒，优选100-350秒，特别优选150-250秒。
通过相对于进口升高出口可增加填充度和停留时间。所得造粒机的轴和水平线之间的角度可以在0-15°之间变化。
在混合造粒机中的碳黑温度可以为10℃-100℃，优选30℃-90℃，特别优选50℃-80℃。
在快速旋转混合造粒机中的混合工具的最大圆周速度可以为10-50m/s，优选12-30m/s，特别优选15-25m/s。
对于快速旋转造粒机，可使用环状层混合造粒机，如购自位于Paderborn的Ruberg-Mischtechnik或或其它装配有销轴或钉轴或其它装配在快速旋转混合器轴上的混合工具(如销、浆或叶片)的连续混合造粒机。
可以三个螺旋将钉围绕钉轴设置。钉和壁之间的距离可以为4mm-15mm，优选4mm-6mm。
第一混合造粒机可以是如从EP 1464681已知的环形层混合造粒机。
第二造粒机同样可以是如从EP 1464681已知的环形层混合造粒机，与之不同的是不需要用于加入造粒液的设备。
可使用装配有钉轴并串联的两台环形层混合造粒机进行本发明的方法。图2概要性地显示了该串联设置(AMP 1(A)和AMP 2(B))和该环形层混合造粒机的结构。
各情况中的造粒机可包括水平固定的管或桶1，即定子，和旋转的钉轴2，钉轴2轴向设置并具有螺旋设置的钉3。钉轴由驱动马达4驱动。在钉轴2和定子1之间是造粒机的造粒空间。在进口5处可将碳黑粉末进料至环形层混合造粒机。在进口区域中的钉轴上可设有进料螺杆6以将碳黑沿轴方向输送至出口7。定子1可具有双层壁的构造以通过液体8加热定子壁。沿定子可设有孔9以插入用于加入造粒液的喷雾喷嘴。
本发明的颗粒化碳黑可用作填料、增强填料、UV稳定剂、导电碳黑或颜料。本发明的碳黑可用于橡胶、塑料、印刷油墨、油墨、喷墨油墨、调色剂、表面涂料、油漆、纸、沥青、混凝土和其它建筑材料中。本发明的碳黑可用作冶金中的还原剂。
本发明的颗粒化碳黑的优点在于它们在输送中非常稳定，并同时易于分散。
本发明的方法的优点在于可达到非常高的产量。
实施例：
如DE 19521565中所描述制备用于实施例1-8的碳黑粉末。
如US 2002/0156177中所描述制备用于实施例9和10的碳黑粉末。
颗粒化碳黑的制备-对比实施例
在钉轴环形层混合造粒机(购自Ruberg Mischtechnik KG的RMG 800)中制备对比例碳黑，所述造粒机的桶长为1950mm，桶内径为620mm。轴直径为150mm。钉以三个螺旋围绕钉轴设置，并且直径为15-16mm。钉和壁之间的距离为4-10mm。通过95℃的水加热造粒机。在恒定3.5bar的喷雾喷嘴处的造粒液压力下，通过各具有两个喷雾喷嘴的两个喷嘴夹具将造粒液加入。喷嘴的喷雾方向与碳黑流方向呈45°角度或沿碳黑流方向。在RMG 800中喷雾喷嘴的位置非常靠近碳黑进口，以便对于RMG 800的剩余长度得到最佳的造粒作用。对于粘结剂，将0-2000ppm浓度的木质素磺酸钠加入造粒液中。随后在转鼓式干燥器中在180℃下干燥碳黑颗粒。
颗粒化碳黑的制备-根据本发明的实施例
如图2所示，使用两个串联的环形层混合造粒机将根据本发明的各种碳黑等级造粒。第一环形层混合造粒机(购自Ruberg Mischtechnik KG的RMG 800)的桶长为1950mm，并且内径为620mm。轴直径为150mm。第二环形层混合造粒机(购自Ruberg Mischtechnik KG的RMG 600)的桶长为2180mm，并且桶内径为515mm。轴直径为290mm。两个环形层混合造粒机中的钉以三个螺旋围绕钉轴设置，并且直径为15-16mm。钉和壁之间的距离为4-10mm。通过95℃的水加热造粒机。在第一环形层混合造粒机中，在恒定3.5bar的喷雾喷嘴处的造粒液压力下，通过各设置有两个喷雾喷嘴的两个喷嘴夹具将造粒液加入。喷嘴的喷雾方向与碳黑流方向呈45°角度或沿碳黑流方向。在RMG 800中喷雾喷嘴的位置非常靠近碳黑进口，以便对于RMG 800的剩余长度得到最佳的造粒作用。对于粘结剂，将0-2000ppm浓度的木质素磺酸钠加入造粒液中。随后在转鼓式干燥器中在180℃下干燥碳黑颗粒。
使用表1所示的方法参数制备对比例碳黑和根据本发明的颗粒化碳黑。
在表2a和2b中显示经干燥的颗粒化碳黑炭黑颗粒的分析和使用性质。
测试方法：
按照以下标准或通过基于以下标准的方法测试颗粒化碳黑的分析和使用数据：
BET表面积：按照ASTM 6556-01a。
STSA表面积：按照ASTM D-5816-99。
油吸附数：按照ASTM D-2414-01。将购自Exxon的石蜡油Marcol 82用于测试油吸附数。
单个颗粒硬度：通过基于ASTM 5230的方法，其区别在于使用购自位于Karlsruhe的ETEWE GmbH的手动操作测试设备GFP(手动型)测试0.5-0.71mm粒径部分的颗粒。
＜125μm的细颗粒含量：通过按照ASTM D-1508-01的方法，其区别在于，除了在过筛时间5min之后的细颗粒含量，还测试了在过筛时间2min和10min之后的细颗粒含量。
磨损，18min：通过按照ASTM D 1508的方法，其区别在于在2min而非5min的过筛时间后分离＜125μm的细颗粒部分，并且随后在筛中向所剩余的样品继续加压18min而非15min
APC值：APC值表征在气动压力输送过程中颗粒化碳黑的磨损和碎裂性质。在输送经过测试区域之前和之后测试颗粒化碳黑的粒度分布。在气动输送过程中颗粒化碳黑的粉尘比例的上升可得出有关所输送的颗粒化碳黑类型的输送性质的结论。
使用气动输送测试设备[Dalichau J.，Behns W.，Appendix to the final report of the AiF proj ect“Zerfallsverhalten von Partikelnin Wirbelschichten”，Research project No.11151B，Magdeburg，1999，pp.17-21]测试APC值，与之不同的是通过文丘里注射器加入颗粒化材料的样品。在DE 102007025928.1中描述了所使用的气动压力输送测试设备。所述气动压力输送测试设备主要由以下构成：
●两条进料斜道，
●空气流调节阀，
●文丘里注射器，
●输送区(“环形区+弯形区”)，
●激光散射测试仪器，
●废空气盒，
●防噪声盒。
在图1中显示了所使用的气动压力输送设备的草图。
防噪声盒的尺寸为1.9×1.3×1.0m(L/H/W)。不锈钢管的内径为44mm。环形区周长为1.5m。弯形区长度为0.5m。
所需的空气和输送压力来自加压空气供应网(6bar)。通过空气流调节阀设置空气流量或空气流速，设计该设备的最大空气流量为180m3/h。基于44mm的管截面，将空气流速设置为8m/s。
通过振动斜道将颗粒化的炭黑进料至下降管。为了隔声的目的，将振动斜道和下降管开口封闭。为了填充料斗，可打开透明塑料盖。在该测试中，选择振动斜道的进料速率以得到27g/kg空气中的固体负载。
为了将炭黑加入到输送区，需要文丘里注射器。所述注射器在收缩处的直径为22mm，加速距离为50mm(通过料斗将颗粒化碳黑加入至扩散器的后部的距离)。
所述注射器之后是输送区(“环形区+弯形区”)，其中向颗粒化碳黑施加压力。所述碳黑随后通过料斗进入激光光散射测试仪器的加宽激光束中。记录粒径分布。通过废空气盒使空气/颗粒流进入排出管，并由此进入所述结构的排出系统。
第二振动斜道可用于未向颗粒化碳黑施压的参照测试。在此，相应的下降管直接引向料斗，并引向激光散射的测试区，并且随后同样引向排出管。
APC值是在颗粒化碳黑的气动输送后具有＜125μm粒径的颗粒的重量％比例和未受压的颗粒化碳黑(非气动输送)中＜125μm粒径的颗粒的重量％比例的差值。
颗粒粒径分布：使用购自位于Haan的Retsch GmbH的CAMSIZER商用仪器测定体积累积分布Q3，所述仪器装配有面光源和两个CCD照相机用于记录图像，并具有进料斜道DR 100-45和料斗用于加入产物。采用累积分布值为10％(＝Q3：10％)、50％(Q3：50％)和90％(＝Q3：90％)的颗粒粒径作为特征参数。
非球形颗粒的比例(NSP)：使用购自位于Haan的Retsch GmbH的CAMSIZER商用仪器测定所述NSP值。该仪器计算出光学测得的各颗粒的球度(投影面积平方：周长)。所述NSP值表征了球度小于0.9(球形＝1)的颗粒的百分比。
总颗粒硬度(堆积强度(mass strength))：按照ASTM D-1937-05。
体积密度：按照D-1513-05。
压滤测试，25μm/5μm：通过基于DIN EN 13900-5的方法，使用购自GKD-Gebr.Kufferath的最细层＝25μm平方开口的4层过滤盘型25μm筛或购自Haver & Boeker的5μm Porostar筛。
平膜测试：所述平膜测试的目的是得到碳黑分布的定量信息和碳黑/聚合物浓缩物的再稀释性质。使用购自位于Witten的OCS(Optical ControlSystems)的自动化膜性质分析系统，通过按照草案标准DIN EN 13900-6的方法进行该测试。在透射光中通过电子图像分析(购自OCS的winfs5软件)进行定量评价。
为此，通过单螺杆挤出机，使用合适的测试聚合物将待测试的碳黑/聚合物浓缩物稀释至1％的碳黑浓度，并且加工以制备平膜。在透射光中通过电子图像分析在线定量评价所制备的平膜。
在该测试中，在在各次试验中评价7.5m2的膜。通过照相系统测试碳黑聚集体和污染物造成的透光率下降以将其作为缺陷进行检测。
为了评价膜质量，测定在对应50μm圆截面大小的面积上的缺陷，并将其分为10个尺寸类别。此外，所述膜的总体缺陷面积以ppm计。
所发现的缺陷数主要取决于软件中所设定的灵敏度/阈值。对比光学显微镜评价与膜分析系统表明35级的阈值给出了可对比的结果。35级的阈值表示当透光率下降低于先前值的35％时才识别缺陷。由于在宽度和长度上膜的透光率有一些波动，可持续重新计算绝对阈值。自动调节用于调整所述膜的照明时间的灰度值。如果所述膜在测试过程中变得过于暗，并且无法恢复灰度值设定，自动结束所述测试。在有疑虑的情况下，应重复进行测试。灰度值给定为170。
分散硬度：按照DIN EN 13900-2。
本发明的颗粒化碳黑(实施例4-10)的优点在于它们在输送中非常稳定，并同时易于分散。这反映在小于20重量％的APC值(输送速度8m/s，固体负载为每kg空气27g)，而对比实施例(实施例1-3)的APC值大于25重量％。本发明的颗粒化碳黑还显示出就磨损而言的显著优点。对于由压滤值、单个颗粒硬度、分散硬度和平膜测试中的总缺陷面积所表征的分散性质，本发明的颗粒化碳黑(实施例4-10)显示出与对比实施例(实施例1-3)一样良好的分散性质。例如，在所有情况中25μm的压滤值小于或等于2bar cm2/g。实施例4-8的5μm压滤值小于或等于30bar cm2/g。
如实施例1与实施例6对比所显示的，在本发明方法中，甚至在相对较高的产量下可获得这些极佳的颗粒性质。

Claims (6)

1.颗粒化碳黑，其特征在于，其APC值小于或等于20重量％，并且其25μm压滤值小于5bar cm2/g，所述APC值在输送速度8m/s和固体负载27g/kg下测得；
所述颗粒化碳黑通过以下方法制得：在第一混合造粒机中在加入含有或不含有粘结剂的造粒液的情况下对碳黑粉末进行预造粒，并且在不进一步加入造粒液的情况下在第二混合造粒机中完成造粒；其中所述第二混合造粒机以600-1000rpm的转子速度旋转。
2.制备权利要求1所述的颗粒化碳黑的方法，其特征在于，在第一混合造粒机中在加入含有或不含有粘结剂的造粒液的情况下对碳黑粉末进行预造粒，并且在不进一步加入造粒液的情况下在第二混合造粒机中完成造粒；其中所述第二混合造粒机以600-1000rpm的转子速度旋转。
3.权利要求1所述的碳黑作为填料、UV稳定剂、导电碳黑、颜料或还原剂的用途。
4.权利要求3所述的用途，所述填料为增强填料。
5.权利要求1所述的碳黑在橡胶、塑料、油墨、调色剂、表面涂料、油漆、纸、沥青和混凝土中的用途。
6.权利要求5所述的用途，所述油墨包括印刷油墨和喷墨油墨。
CN200980145090.0A 2008-11-11 2009-11-10 炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途 Active CN102209757B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008043641A DE102008043641A1 (de) 2008-11-11 2008-11-11 Rußgranulat, Verfahren zur Herstellung von Rußgranulat und dessen Verwendung
DE102008043641.0 2008-11-11
PCT/EP2009/064863 WO2010055018A1 (de) 2008-11-11 2009-11-10 Russgranulat, verfahren zur herstellung von russgranulat und dessen verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102209757A CN102209757A (zh) 2011-10-05
CN102209757B true CN102209757B (zh) 2015-06-24

Family

ID=41649686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980145090.0A Active CN102209757B (zh) 2008-11-11 2009-11-10 炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途

Country Status (17)

Country Link
US (1) US8394190B2 (zh)
EP (1) EP2362885B1 (zh)
JP (1) JP2012508315A (zh)
KR (1) KR101361976B1 (zh)
CN (1) CN102209757B (zh)
AU (1) AU2009315726A1 (zh)
BR (1) BRPI0921886A2 (zh)
CA (1) CA2743421C (zh)
CO (1) CO6362032A2 (zh)
DE (1) DE102008043641A1 (zh)
ES (1) ES2587015T3 (zh)
HU (1) HUE031484T2 (zh)
MX (1) MX2011004812A (zh)
PL (1) PL2362885T3 (zh)
RU (1) RU2011123369A (zh)
WO (1) WO2010055018A1 (zh)
ZA (1) ZA201103423B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103343502B (zh) * 2013-07-05 2015-12-02 北京四方如钢混凝土制品有限公司 一种道路施工方法和一种道路
ES2701523T3 (es) * 2014-02-28 2019-02-22 Orion Eng Carbons Gmbh Negro de acetileno granulado
DE102018220946A1 (de) * 2018-12-04 2020-06-04 Suncoal Industries Gmbh Partikelförmige Kohlenstoffmaterialien und Verfahren zu deren Auftrennung
CN110437650B (zh) * 2019-08-20 2020-04-21 焦作市和兴化学工业有限公司 一种粒状导电炭黑及其制备方法
KR102253468B1 (ko) * 2019-10-10 2021-05-17 한국산업기술시험원 블랙카본 측정기기의 성능 평가 장치
CN114085556B (zh) * 2021-11-24 2022-07-12 茂名环星新材料股份有限公司 一种密封胶用炭黑及其制备方法和应用
CN116735434A (zh) * 2023-05-05 2023-09-12 联塑市政管道（河北）有限公司 一种检测共混聚合物材料体系相容性的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4238199A (en) * 1977-01-26 1980-12-09 Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler Process for the control of the ratio DBP number/DBP number after pressing in the manufacture of carbon black pellets
EP1293543A1 (de) * 2001-09-18 2003-03-19 Degussa AG Pigmentrusspräparationen
CN1526769A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 德古萨股份公司 炭黑粒子
CN101121829A (zh) * 2006-08-07 2008-02-13 德古萨有限责任公司 炭黑、制备炭黑的方法、及实施该方法的装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2422989A (en) 1944-12-21 1947-06-24 United Carbon Company Inc Rotary pelleting of furnace blacks
US2828191A (en) 1953-01-22 1958-03-25 Columbian Carbon Carbon black pelleting process
US2872336A (en) 1956-08-09 1959-02-03 Columbian Carbon Carbon black pellet and method for producing same
US3018171A (en) * 1957-02-04 1962-01-23 Phillips Petroleum Co Wet pelleting process and apparatus
GB847697A (en) * 1957-02-26 1960-09-14 Cabot Godfrey L Inc Improvements in process and apparatus for pelletizing finely divided pigments
US3056162A (en) * 1959-02-02 1962-10-02 Phillips Petroleum Co Apparatus for polishing wet pelleted carbon black
BE624945A (zh) 1961-11-27
US3406426A (en) * 1963-06-06 1968-10-22 Columbian Carbon Apparatus for forming aggregates of powdered materials
DE1264412B (de) 1964-08-06 1968-03-28 Continental Carbon Co Vorrichtung zur Feuchtgranulierung von pulverfoermigem Material
US3607086A (en) 1970-02-24 1971-09-21 George W Dingus Apparatus for wet-pelletizing carbon black
BE791394A (fr) 1971-11-15 1973-03-01 Cabot Corp Production de noirs de carbone granules
US3787161A (en) 1972-05-25 1974-01-22 Boardman Co Carbon black pelletizer
DE2703016C2 (de) 1977-01-26 1986-01-02 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur gezielten Beeinflussung des Verhältnisses DBP-Zahl/DBP-Zahl nach Pressung von Perlrußen
JPS5651957Y2 (zh) 1978-05-11 1981-12-04
DE3908022C1 (zh) 1988-09-23 1990-03-29 Degussa Ag, 6000 Frankfurt, De
JPH0889780A (ja) * 1994-09-22 1996-04-09 Tokai Carbon Co Ltd 粉体の造粒装置および粒度の測定方法
US5869550A (en) 1995-05-22 1999-02-09 Cabot Corporation Method to improve traction using silicon-treated carbon blacks
DE19521565A1 (de) * 1995-06-19 1997-01-16 Degussa Verbesserte Furnaceruße und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6099818A (en) 1995-06-19 2000-08-08 Degussa-Huls Aktiengesellschaft Carbon blacks and process for producing them
DE19613796A1 (de) 1996-04-04 1997-10-09 Degussa Ruß und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19623198A1 (de) 1996-06-11 1997-12-18 Degussa Verfahren zur kontinuierlichen Trockengranulation von Pulverruß
US6017980A (en) 1997-03-27 2000-01-25 Cabot Corporation Elastomeric compounds incorporating metal-treated carbon blacks
DE10062942A1 (de) * 2000-12-16 2002-07-11 Degussa Perlruß
DE10107228A1 (de) * 2001-02-16 2002-09-05 Degussa Ruß, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
JP2004269759A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 Mitsubishi Chemicals Corp 粒状カーボンブラック
DE10340884A1 (de) 2003-09-04 2005-03-31 Riebel, Ulrich, Prof. Dr.-Ing. Verfahren zur Herstellung von Ruß oder anderen Flammenaerosolen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10350188A1 (de) * 2003-10-28 2005-06-16 Degussa Ag Rußgranulate
US20050100502A1 (en) * 2003-11-06 2005-05-12 Kai Krauss Carbon black
DE102007025928A1 (de) 2007-06-02 2008-12-11 Evonik Degussa Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Transportverhaltens bei pneumatischer Förderung von Granulaten

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4238199A (en) * 1977-01-26 1980-12-09 Deutsche Gold- Und Silber-Scheideanstalt Vormals Roessler Process for the control of the ratio DBP number/DBP number after pressing in the manufacture of carbon black pellets
EP1293543A1 (de) * 2001-09-18 2003-03-19 Degussa AG Pigmentrusspräparationen
CN1526769A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 德古萨股份公司 炭黑粒子
JP2004269887A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Degussa Ag パール状カーボンブラックの製造法、この種のパール状カーボンブラック、その使用および該パール状カーボンブラックを含有するゴム混合物
CN101121829A (zh) * 2006-08-07 2008-02-13 德古萨有限责任公司 炭黑、制备炭黑的方法、及实施该方法的装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2362885A1 (de) 2011-09-07
CA2743421C (en) 2017-11-28
AU2009315726A1 (en) 2010-05-20
EP2362885B1 (de) 2016-07-20
JP2012508315A (ja) 2012-04-05
ZA201103423B (en) 2013-10-30
DE102008043641A1 (de) 2010-05-20
PL2362885T3 (pl) 2017-01-31
CA2743421A1 (en) 2010-05-20
CO6362032A2 (es) 2012-01-20
US8394190B2 (en) 2013-03-12
WO2010055018A1 (de) 2010-05-20
CN102209757A (zh) 2011-10-05
RU2011123369A (ru) 2012-12-20
KR101361976B1 (ko) 2014-02-11
KR20110093786A (ko) 2011-08-18
HUE031484T2 (en) 2017-07-28
US20110244384A1 (en) 2011-10-06
BRPI0921886A2 (pt) 2019-09-24
ES2587015T3 (es) 2016-10-20
MX2011004812A (es) 2011-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102209757B (zh) 炭黑颗粒、制备炭黑颗粒的方法及其用途
EP0802242B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Brikettier- und Pressgranulaten
JP5275345B2 (ja) 制御された粒子径を有する霞石閃長岩粉末とその新規製造方法
US20150225294A1 (en) Ultrafine nepheline syenite
US6231624B1 (en) Process for continuous dry granulation of powered carbon black
WO2013143565A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur vermahlung von feuchtem material
US7497929B2 (en) Pyrolytic conversion of scrap tires to carbon products
HRP980619A2 (en) Soot in granules and a process for the preparation thereof
US7112618B2 (en) Beaded black
DE102004055474A1 (de) Verfahren zur Herstellung von bituminösem Mischgut für den Straßenbau
JP2022510444A (ja) 粒子状炭素材料とそれらを分離する方法
US20080135651A1 (en) Method of processing nepheline syenite
EP1101802A2 (de) Granulatförmige Organosilan-Präparation, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant