CN103725047B - 碳黑粉表面乳化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:将乳化剂、分散剂分别用乙醇稀释搅拌,控制在常温15-16秒粘度,然后一起加入存气罐内,向存气罐充入空气压力至2-2.5个大气压,生成喷雾压力,所述分散剂为支链烷基醇醚磷脂盐;把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至70-80℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面;乳化剂喷雾完后,继续在温度70-80℃的条件下搅拌,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料包装。本发明通过改变碳黑粉表面结构和特性,实现了碳黑粉的亲水性,可广泛用于各种水性体系树脂中,有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳黑粉处理工艺,具体地,涉及一种碳黑粉表面乳化处理工艺。
背景技术
水性环保涂料是用水作为分散介质和稀释剂,而且涂料采用的原料无毒无害,在制造工艺工程中也无毒无污染的涂料,与溶剂型涂料最大区别就在于使用水作为溶剂,大大减少了有机溶剂挥发气体的排放;而且水作为最为普遍的资源之一,大大简化了涂料稀释的工艺性,同时该种功能新材料非常便于运输和储藏,这些特点都是有机溶剂涂料所无法比拟的。
随着当前化工行业必须向绿色环保方向发展,由于碳黑粉用作油漆、涂料和油墨的着色颜料,如何解决碳黑粉的亲水性问题,使碳黑粉能广泛适用于水性环保涂料或油墨,成为本行业新的要求和挑战。碳黑粉的生产工艺有多种,比如槽黑法、炉黑法、热裂解黑法等,由于碳黑粉的结构是不规则的晶体碳(也常称为微结晶碳),生产方法不同,碳黑粉颗粒直径(微米)也不一样(如图1所示),同时不同生产工艺获得的碳黑粉的很多特殊性质(如导电性)和碳黑粉性能之间存在密切的内在关系,由于未改变性能的碳黑粉不能用于水性环保体系的绿色涂料、油料等着色作用,因此,不断提高和改进碳黑粉的亲水性能,满足更多行业对绿色环保的要求,成为碳黑粉处理的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳黑粉表面乳化处理工艺,本发明使碳黑粉改变了表面结构和特性,解决了碳黑粉与各种水性体系环保树脂相结合的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现,一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),将乳化剂、分散剂分别用乙醇稀释搅拌,控制在常温15-16秒粘度,然后一起加入存气罐内,向存气罐充入空气压力至2-2.5个大气压,生成喷雾压力,所述分散剂为支链烷基醇醚磷脂盐;
步骤(2),把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至70-80℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面;在喷雾过程中,需停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测的具体过程如下:用透明容器对碳黑粉进行取样,然后将所述取样出的碳黑粉放入水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则等已喷雾的碳黑粉在充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度70-80℃的条件下搅拌,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料包装。
优选的,所述碳黑粉采用炉黑法获得,所述乳化剂采用乳化剂ABSCa。
优选的,所述碳黑粉采用槽黑法获得,所述乳化剂采用乳化剂BP。
优选的,所述碳黑粉、所述乳化剂、所述分散剂的重量比为:100:4:3。
优选的,步骤(2)中,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟。
优选的,步骤(2)中,把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至73-77℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面。进一步优选的,把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至75℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面。
优选的,步骤(2)中,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完。
优选的,步骤(3)中,乳化剂液喷雾完后,继续在温度73-77℃的条件下搅拌。进一步优选的,步骤(3)中,乳化剂液喷雾完后,继续在温度75℃的条件下搅拌。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
根据碳黑粉的结构和特性,让碳黑粉表面空隙能饱和吸收乳化剂,破坏了碳黑粉的原有分子结构排列,改变了其表面结构和特性,使碳黑粉的晶体间生成了亲水性的乳化功能,达到改性碳黑粉亲水性的目的,从而使得碳黑粉与各种水性体系环保树脂相结合。本发明使碳黑粉能广泛适用于各种绿色环保的水性体系树脂,有利于避免环境污染的问题,适用性更广泛。
附图说明
图1是不同的碳黑粉的颗粒直径分配情况曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
下述实施例中采用的乳化剂ABSCa的结构式为:
下述实施例中采用的乳化剂BP的结构式为
(式中n=10~20m=2~3)
实施例1、一种碳黑粉表面乳化处理工艺
一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),由于乳化剂在低温条件下会生成胶凝状,先将6kg乳化剂ABSCa、作为分散剂的4.5kg支链烷基醇醚磷脂盐分别用无水乙醇稀释搅拌,控制在常温(涂-4粘度杯)15秒粘度(相对流动度),然后把调整好流动度的乳化剂和分散剂一起加入0.15L的存气罐内,利用0.8L的真空压力泵向存气罐充入空气压力至2个大气压,生成喷雾压力;
步骤(2),将通过炉黑法获得的150kg碳黑粉投入到800L的夹层导热油加热混合机混合机内,搅拌,采用导热油加热箱进行夹层热油循环加热至70℃,然后打开存气罐阀,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完;在喷雾过程中,需中途停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测具体过程如下:用透明杯子对碳黑粉进行取样5克,然后将所述取样出的碳黑粉放入50克水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾加料;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则要再过半小时,等已喷雾的碳黑粉充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度80℃的条件下搅拌,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料;
步骤(5),将步骤(4)获得的碳黑粉与水性体系的涂料树脂混合,获得着色均一的分散体系。
实施例2、一种碳黑粉表面乳化处理工艺
一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),由于乳化剂在低温条件下会生成胶凝状,先将6kg乳化剂BP、作为分散剂的4.5kg支链烷基醇醚磷脂盐分别用无水乙醇稀释搅拌,控制在常温(涂-4粘度杯)16秒粘度(相对流动度),然后把调整好流动度的乳化剂和分散剂一起加入0.15L的存气罐内,利用0.8L的真空压力泵向存气罐充入空气压力至2.5个大气压,生成喷雾压力;
步骤(2),将通过槽黑法获得的150kg碳黑粉投入到800L的夹层导热油加热混合机混合机内,搅拌,采用导热油加热箱进行夹层热油循环加热至73℃,然后打开存气罐阀,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完;在喷雾过程中,需中途停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测具体过程如下:用透明杯子对碳黑粉进行取样5克,然后将所述取样出的碳黑粉放入50克水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾加料;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则要再过半小时,等已喷雾的碳黑粉充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度77℃的条件下搅拌,2小时后,取样10克碳黑粉测水份含量,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料;
步骤(5),将步骤(4)获得的碳黑粉与水性体系的涂料树脂混合,获得着色均一的分散体系。
实施例3、一种碳黑粉表面乳化处理工艺
一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),由于乳化剂在低温条件下会生成胶凝状,先将6kg乳化剂ABSCa、作为分散剂的4.5kg支链烷基醇醚磷脂盐分别用无水乙醇稀释搅拌,控制在常温(涂-4粘度杯)15秒粘度(相对流动度),然后把调整好流动度的乳化剂和分散剂一起加入0.15L的存气罐内,利用0.8L的真空压力泵向存气罐充入空气压力至2个大气压,生成喷雾压力;
步骤(2),将通过炉黑法获得的150kg碳黑粉投入到800L的夹层导热油加热混合机混合机内,搅拌,采用导热油加热箱进行夹层热油循环加热至75℃,然后打开存气罐阀,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完;在喷雾过程中,需中途停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测具体过程如下:用透明杯子对碳黑粉进行取样5克,然后将所述取样出的碳黑粉放入50克水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾加料;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则要再过半小时,等已喷雾的碳黑粉充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度75℃的条件下搅拌,2小时后,取样10克碳黑粉测水份含量,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料;
步骤(5),将步骤(4)获得的碳黑粉与水性体系的涂料树脂混合,获得着色均一的分散体系。
实施例4、一种碳黑粉表面乳化处理工艺
一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),由于乳化剂在低温条件下会生成胶凝状,先将6kg乳化剂BP、作为分散剂的4.5kg支链烷基醇醚磷脂盐分别用无水乙醇稀释搅拌,控制在常温(涂-4粘度杯)16秒粘度(相对流动度),然后把调整好流动度的乳化剂和分散剂一起加入0.15L的存气罐内,利用0.8L的真空压力泵向存气罐充入空气压力至2.5个大气压,生成喷雾压力;
步骤(2),将通过槽黑法获得的150kg碳黑粉投入到800L的夹层导热油加热混合机混合机内,搅拌,采用导热油加热箱进行夹层热油循环加热至77℃,然后打开存气罐阀,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完;在喷雾过程中,需中途停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测具体过程如下:用透明杯子对碳黑粉进行取样5克,然后将所述取样出的碳黑粉放入50克水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾加料;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则要再过半小时,等已喷雾的碳黑粉充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度73℃的条件下搅拌,2小时后,取样10克碳黑粉测水份含量,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料;
步骤(5),将步骤(4)获得的碳黑粉与水性体系的涂料树脂混合,获得着色均一的分散体系。
实施例5、一种碳黑粉表面乳化处理工艺
一种碳黑粉表面乳化处理工艺,包括以下步骤:
步骤(1),由于乳化剂在低温条件下会生成胶凝状,先将6kg乳化剂ABSCa、作为分散剂的4.5kg支链烷基醇醚磷脂盐分别用无水乙醇稀释搅拌,控制在常温(涂-4粘度杯)15秒粘度(相对流动度),然后把调整好流动度的乳化剂和分散剂一起加入0.15L的存气罐内,利用0.8L的真空压力泵向存气罐充入空气压力至2个大气压,生成喷雾压力;
步骤(2),将通过炉黑法获得的150kg碳黑粉投入到800L的夹层导热油加热混合机混合机内,搅拌,采用导热油加热箱进行夹层热油循环加热至80℃,然后打开存气罐阀,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完;在喷雾过程中,需中途停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测具体过程如下:用透明杯子对碳黑粉进行取样5克,然后将所述取样出的碳黑粉放入50克水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾加料;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则要再过半小时,等已喷雾的碳黑粉充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度70℃的条件下搅拌,2小时后,取样10克碳黑粉测水份含量,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料;
步骤(5),将步骤(4)获得的碳黑粉与水性体系的涂料树脂混合,获得着色均一的分散体系。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1),将乳化剂、分散剂分别用乙醇稀释搅拌,控制在常温15-16秒粘度,然后一起加入存气罐内,向存气罐充入空气压力至2-2.5个大气压,生成喷雾压力;所述分散剂为支链烷基醇醚磷脂盐;
步骤(2),把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至70-80℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面;在喷雾过程中,需停止喷雾一次,取样检测碳黑粉表面是否均匀吸附了乳化剂,检测的具体过程如下:用透明容器对碳黑粉进行取样,然后将所述取样出的碳黑粉放入水中,搅拌,若悬浮在水面的碳黑粉的重量小于取样出的碳黑粉总重量的50%,则继续喷雾;若悬浮在水面的碳黑粉重量大于取样出的碳黑粉总重量的50%,则等已喷雾的碳黑粉在充分混合均匀后,再喷雾剩余部分的乳化剂液;
步骤(3),乳化剂液喷雾完后,继续在温度70-80℃的条件下搅拌,让水份充分挥发,控制水份低于1.5%;
步骤(4),停止加热,即得表面经乳化处理的碳黑粉,然后冷却至常温后出料包装;
上述步骤中所述碳黑粉、所述乳化剂、所述分散剂的重量比为:100:4:3。
2.根据权利要求1所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,所述碳黑粉采用炉黑法获得,所述乳化剂采用乳化剂ABSCa。
3.根据权利要求1所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,所述碳黑粉采用槽黑法获得,所述乳化剂采用乳化剂BP。
4.根据权利要求1、2或3所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,通过旋转喷头把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒表面,混合机搅拌的转速控制在40±1转/分钟。
5.根据权利要求1、2或3所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至73-77℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面。
6.根据权利要求5所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,把碳黑粉投入混合机内,搅拌,加热至75℃,然后打开存气罐阀,把存气罐内的乳化剂液均匀喷雾在碳黑粉颗粒的表面。
7.根据权利要求1、2或3所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,步骤(2)中,存气罐内的乳化剂液控制在40分钟喷雾完。
8.根据权利要求1、2或3所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,步骤(3)中,乳化剂液喷雾完后,继续在温度73-77℃的条件下搅拌。
9.根据权利要求8所述的碳黑粉表面乳化处理工艺,其特征在于,步骤(3)中,乳化剂液喷雾完后,继续在温度75℃的条件下搅拌。
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