CN105419096B

CN105419096B - 一种炭黑复合粉体的生产方法

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Publication number: CN105419096B
Application number: CN201510961178.7A
Authority: CN
Inventors: 赵社涛; 赵社军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2035-12-21
Also published as: CN105419096A

Abstract

本发明属于炭黑工业领域，更具体的为一种利用传统炭黑生产设备生产炭黑复合粉体的方法。本发明的特点在于，往炭黑生产装置内注入生成炭黑的烃类原料的同时，往炭黑生产装置内注入无机粉体的液态浆料，经高温反应生产出炭黑复合粉体。此方法工艺流程短，可以利用传统炭黑生产设备，能耗低，制得的炭黑复合粉体相比单一的炭黑粉体具有更好的综合性能。此炭黑复合粉体可用于橡胶、塑料、涂料、电池，还可用于电容器，以及其它需要高导电、导热、耐磨的复合材料。

Description

一种炭黑复合粉体的生产方法

技术领域

本发明属于炭黑工业技术领域，更具体的为一种采用传统炭黑生产装置生产炭黑复合粉体的方法。

背景技术

炭黑是是一种轻松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m²/g，是含碳物质(煤、天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。也可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆，还用于做橡胶的补强剂。

炭黑是传统的工业产品，世界年产量超过1000万吨。全球炭黑约有70％用于轮胎的制造，20％用在其他橡胶，其余不到10％则用于塑料添加剂、染料、印刷油墨等工业。受轮胎行业需求持续增长和建筑业、制造业用炭黑补强工业橡胶制品的推动，2020年全球炭黑市场有望超过250亿美元。

随着炭黑行业的发展，中国炭黑产品质量虽得到一定提高，但是和国外知名品牌产品比，尚存在一定差距。比较国际炭黑品种，我国缺乏高性能、低滚动阻力的胎面胶炭黑新品种，缺乏具有特定专用性能或高纯净度的胎体或者橡胶工业制品的炭黑品种，缺乏高档次的色素炭黑和导电炭黑品种。

2014年中国国内炭黑总产能接近660万吨，市场需求量不到500万吨，产能过剩严重，炭黑企业开工率较低，平均仅为60％左右。较低的开工率和极低的利润率，呈现出明显的产能过剩倾向。迫切需要开发出新的高利润高附加值炭黑新产品。

单一的炭黑具有不足的理化性能，通过和无机粉体混合共用，可以得到具有更好综合性能的复合炭黑粉体。中国专利“轮胎三角胶用橡胶纳米复合材料及其制备方法”(申请号201210212113.9)，公开了一种使用超声波处理膨胀石墨得到纳米石墨片，然后与炭黑混用在轮胎三角胶里，明显提高了三角胶的硬度和模量，并降低动态生热，提高了轮胎使用寿命。但是加工工艺复杂、流程长。

中国专利“一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料及其制备方法”(申请号201510127909.8)，公开一种双相裂解炭黑/白炭黑复合填料的制备方法，所得的炭黑复合填料相比单一的炭黑N600、炭黑N600/白炭黑复配效果更优异，但是也存在工艺流程长，加工繁琐的问题。

发明内容

本发明的目的在于为了提高单一炭黑粉体的性能，提供了一种简洁的炭黑复合粉体的生产方法，以传统的炭黑生产装置制得炭黑复合粉体，从而促进高附加值炭黑产品的开发。

本发明的技术方案是：

一种炭黑复合粉体的生产方法，是在炭黑生产装置内高温反应制得，其特征在于：往炭黑生产装置内注入生成炭黑的烃类原料的同时，往炭黑生产装置内注入无机粉体的液态浆料。

本发明中，所述的复合粉体包括炭黑与鳞片石墨、膨胀石墨、可膨胀石墨、石墨烯、氧化石墨烯、纳米石墨片、碳纳米管、白炭黑、或氧化铝中的一种或多种形成的复合粉体，还包括炭黑与炭黑、炭黑与氮化铝、炭黑与氮化硼、炭黑与粘土、炭黑与二氧化钛、炭黑与硅酸铝、炭黑与云母片、炭黑与蒙脱石、或炭黑与滑石等形成的复合粉体。

复合粉体，相比单一的炭黑具有更好的综合性能，可以广泛使用在橡胶、塑料、涂料、电池等领域。例如，炭黑与碳纳米管形成的复合粉体可以显著提高炭黑的导电能力，在塑料、橡胶、涂料中更小的添加量就能达到所需要的导电性，消除静电；例如，炭黑与石墨烯或纳米石墨片形成的复合粉体可以显著提高橡胶制品的导热性和耐磨性，添加到轮胎里可以显著提高轮胎的导热能力和耐磨能力。

本发明中，通过把无机粉体物理或化学处理后分散在液体介质中，得到无机粉体的液态浆料。用来分散无机粉体的液体介质，可以是水、炭黑原料油、乙烯焦油、粗苯、乙醇等，优选以芳烃为溶剂，芳烃通过热裂解或不完全燃烧会转化成炭黑。无机粉体的液态浆料，根据无机粉体尺寸的不同和分散程度的不同，液态浆料可以是悬浮液状态或者胶体状态。为了稳定液态浆料的存放时间，不让无机粉体液态浆料较快的沉降，优选在液态浆料中添加分散剂或表面活性剂，例如十二烷基磺酸钠、聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等。在生产炭黑的同时把含无机粉体的液态浆料注入炭黑生产装置内，得到含炭黑的复合粉体。炭黑生产装置，优选传统的油炉法设备。油炉法设备生产能力大，单位炭黑复合粉体生产成本低。注入含无机粉体液态浆料的位置可以在炭黑反应炉的炉头位置，也可以是反应炉后面的急冷水位置。通过把无机粉体和水处理成水为溶剂的浆料，就可以在急冷水位置注入含水的无机粉体浆料，得到含炭黑复合粉体。

本发明中，复合粉体中含有过多的炭黑以外的第二填料也不利于炭黑主体性能的发挥，优选由烃类原料转化生成的炭黑占炭黑复合粉体质量百分比的60.0％-98.0％。

本发明的优点：

1、使用传统炭黑生产设备就可以生产含炭黑复合粉体，只需对传统设备较小改造即可投入生产，投资费用低，也易于实现工业化；

2、生产含炭黑复合粉体的过程，相比溶液共混法工艺简单，节约大量的干燥能耗，具有较好工业可行性；

附图说明

附图示出本发明实施例1生产的炭黑复合粉体的扫描电镜图。

具体实施例方式

以下结合附图及具体实施例方式进一步说明本发明，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。本领域技术人员根据本发明上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明保护的范围。下文示例具体的时间、投料量等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

把纳米石墨片分散在炭黑原料油内，得到含有纳米石墨片的炭黑原料油浆料。炭黑原料油内含有重量百分比10.0％的纳米石墨片，纳米石墨片的厚度5-50nm。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度650℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含纳米石墨片的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有纳米石墨片的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约15.6％重量百分比的纳米石墨片。

将所得含有纳米石墨片的炭黑复合粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取30克含有15.6％纳米石墨片的炭黑复合粉体和270克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁴Ω/□。表明实施例1所得的炭黑复合粉体具有媲美进口高端导电炭黑的导电性。附图示出本发明实施例1生产的炭黑复合粉体的扫描电镜图，可见纳米石墨片均匀分散在炭黑粉体中间。

实施例2

把白炭黑分散在炭黑原料油内，得到含有白炭黑的炭黑原料油浆料，炭黑原料油内含有重量百分比20.0％的白炭黑。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度700℃，燃烧室火焰温度为1920℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含白炭黑的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有白炭黑的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约29.4％重量百分比的白炭黑。

实施例3

把2000目鳞片石墨分散在炭黑原料油内，得到含有鳞片石墨的炭黑原料油浆料，炭黑原料油内含有重量百分比20.0％的2000目鳞片石墨。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在1.0％以内。入炉空气温度750℃，燃烧室火焰温度为1930℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含2000目鳞片石墨的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有超细石墨的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约29.0％重量百分比的鳞片石墨。将所得含有鳞片石墨的炭黑复合粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取45克含有29.0％超细石墨的炭黑复合粉体和255克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁶Ω/□。

实施例4

把膨胀石墨分散在炭黑原料油内，得到含有膨胀石墨的炭黑原料油浆料。膨胀石墨的目数100目，由硫酸/硝酸/高氯酸处理后经过1000℃膨胀获得，膨胀倍率为300ml/g。炭黑原料油内含有重量百分比10.0％的膨胀石墨。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.6％以内。入炉空气温度635℃，燃烧室火焰温度为1960℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含膨胀石墨的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有膨胀石墨的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约15.0％重量百分比的膨胀石墨。将所得含有膨胀石墨的炭黑复合粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取46克含有15.0％纳米石墨片的炭黑复合粉体和254克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁵Ω/□。

实施例5

把可膨胀石墨分散在炭黑原料油内，得到含有可膨胀石墨的炭黑原料油浆料。可膨胀石墨的目数为100目，由硫酸/硝酸/高锰酸钾处理获得，膨胀倍率为300ml/g。炭黑原料油内含有重量百分比15.0％的膨胀石墨。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度670℃，燃烧室火焰温度为1930℃。在高温下，可膨胀石墨会膨胀生成膨胀石墨。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含可膨胀石墨的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有膨胀石墨的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约22.7％重量百分比的膨胀石墨。将所得含有膨胀石墨的炭黑复合粉体，再次经过气流粉碎机粉碎，然后加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取45克含有22.7％纳米石墨片的炭黑复合粉体和255克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁴Ω/□。

实施例6

把碳纳米管分散在炭黑原料油内，得到含有碳纳米管的炭黑原料油浆料。炭黑原料油内含有重量百分比6.0％的碳纳米管，碳纳米管的平均直径为8nm。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度665℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含碳纳米管的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有碳纳米管的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约9.6％重量百分比的碳纳米管。将所得含有碳纳米管的炭黑复合粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取30克含有9.6％碳纳米管的炭黑复合粉体和270克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁴Ω/□。

实施例7

采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内，炭黑原料油内不含有无机粉体。入炉空气温度700℃，燃烧室火焰温度为1950℃，采用橡胶炭黑生产工艺。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到炭黑复合粉体。喷入炭黑生产系统的急冷水内含有40.0％重量百分比的球形纳米氧化铝，纳米氧化铝的直径在50nm-500nm范围。进入滤袋前喷入二次急冷水，二次急冷水内也含有40.0％重量百分比的球形纳米氧化铝。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约40.0％重量百分比的球形纳米氧化铝，含有约60.0％重量百分比的炭黑。将所得含有球形氧化铝的炭黑复合粉体加入天然橡胶中，填充量相对橡胶的份数为60phr。测试其导热系数。相比炭黑填充的天然橡胶，含有40.0％氧化铝的炭黑复合粉体填充天然橡胶，在相同填充量下导热系数从0.258W/(m.k)提高到0.380W/(m.k)。

实施例8

把石墨烯分散在炭黑原料油内，得到含有石墨烯的炭黑原料油浆料。炭黑原料油内含有重量百分比3.0％的石墨烯，石墨烯片层为1-10层。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用橡胶炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度650℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含石墨烯的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有石墨烯的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有5.0％重量百分比的石墨烯。

取天然橡胶基体，75份；丁苯橡胶基体，25份；含5.0％石墨烯的炭黑，70份；石蜡油，5份；硬脂酸，2份；氧化锌，8份；不溶性硫磺，6份；防老剂4010NA，2份；硫化促进剂NS，2份。先混炼均匀，然后在在20吨平板硫化机上模压硫化40min，硫化温度150℃，得到橡胶复合材料。对比不含石墨烯的纯炭黑填充，含石墨烯的炭黑复合粉体填充的橡胶复合材料在相同条件下拉伸强度从15.0Mpa提升到17.2Mpa。

实施例9

把碳纳米管分散在炭黑原料油内，得到含有碳纳米管的炭黑原料油浆料，碳纳米管在炭黑原料油里的浓度为5.0％，碳纳米管的平均管径10nm。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度660℃，燃烧室火焰温度为1980℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含碳纳米管的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器。喷入炭黑生产系统的急冷水内和二次急冷水内，都含有10.0％重量百分比的纳米石墨片，纳米石墨片的平均厚度10nm。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约6.7％的碳纳米管和约13.3％的纳米石墨片。

将所得含碳纳米管和纳米石墨片的炭黑复合粉体与磷酸铁锂、粘结剂按照3∶100∶3的摩尔比例进行混料处理制备成电极浆料，然后制备成电极，最后组装成18650型号的锂电池。

然后选用不含碳纳米管和纳米石墨片的相同炭黑生产工艺参数制造普通炭黑，将普通炭黑与磷酸铁锂、粘结剂按照相同的3∶100∶3的摩尔比例进行混料处理制备成电极浆料，然后制备成电极，最后组装成18650型号的锂电池。

在相同的20C大电流放电测试条件下，含碳纳米管和纳米石墨片的复合炭黑样品可以保持92％的倍率性能，不含碳纳米管和纳米石墨片的普通炭黑样品只有82％的倍率性能。

实施例10

把双层碳纳米管分散在炭黑原料油内，得到含有双层碳纳米管的炭黑原料油浆料。炭黑原料油内含有重量百分比1.5％的双层碳纳米管，双层碳纳米管的平均直径2.5nm。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用导电炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度650℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含双层碳纳米管的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有双层碳纳米管的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约2.0％重量百分比的双层碳纳米管，含有约98.0％重量百分比的炭黑。

将所得含有双层碳纳米管的炭黑复合粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取45克含有2.0％双层碳纳米管的炭黑复合粉体和255克聚乙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为170℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10⁵Ω/□。

实施例11

把氧化石墨烯分散在炭黑原料油内，得到含有氧化石墨烯的炭黑原料油浆料。炭黑原料油内含有重量百分比6.0％的氧化石墨烯，氧化石墨烯片层为1-5层。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段，采用橡胶炭黑生产工艺。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内。入炉空气温度650℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入含氧化石墨烯的炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到含有氧化石墨烯的炭黑复合粉体。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑复合粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑复合粉体进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。氧化石墨烯在高温下会部分分解，在最终得到的炭黑复合粉体里，含有约3.0％重量百分比的氧化石墨烯。

取天然橡胶基体，70份；丁苯橡胶基体，30份；含3.0％氧化石墨烯的炭黑，70份；石蜡油，5份；硬脂酸，2份；氧化锌，8份；不溶性硫磺，6份；防老剂4010NA，2份；硫化促进剂NS，2份。先混炼均匀，然后在在20吨平板硫化机上模压硫化40min，硫化温度150℃，得到橡胶复合材料。对比不含氧化石墨烯的纯炭黑填充，含氧化石墨烯的炭黑复合粉体填充的橡胶复合材料在相同条件下拉伸强度从14.9Mpa提升到17.8Mpa。

对比例1

采用与实施例1一样的工艺参数制造导电炭黑，但是原料油内不含纳米石墨片。采用五段式炭黑反应炉，包含燃烧段、喉管段、反应段、急冷段和停留段五段。利用炭黑原料油脱水装置，将入炉原料油水分控制在0.5％以内，炭黑原料油内不含纳米石墨片。入炉空气温度650℃，燃烧室火焰温度为1950℃。通过喷嘴向炭黑反应炉内喷入炭黑原料油，经过不完全燃烧或热裂解，依次经过急冷水冷却、空气预热器、油预热器、主旋风分离器、袋滤器，得到普通等级导电炭黑。由主旋风分离器和主袋滤器分离的炭黑粉体经微粒粉碎机、输送风机送至回收旋风分离器，由此分离下的炭黑进入造粒机、干燥机、提升机、储罐，最后包装成品。在最终得到的炭黑粉体里，不含有纳米石墨片。

将所得不含有纳米石墨片的导电炭黑粉体加入聚丙烯塑料，测试其导电性。取30克不含有纳米石墨片的炭黑复合粉体和270克聚丙烯，用转矩流变仪测试。转矩流变仪温度设置为180℃，转子转速40r/min，混炼时间15min。取出所得混合物，用平板硫化仪模压成型，测试得到聚丙烯的表面电阻10¹⁰Ω/平方。继续加大不含纳米石墨片的导电炭黑在聚丙烯里的添加量，添加量达到28％的时候，聚丙烯塑料的表面电阻才能达到10⁶Ω/□。

Claims

1.一种炭黑复合粉体的生产方法，是在炭黑生产装置内高温反应制得，其特征在于：往炭黑生产装置内注入生成炭黑的烃类原料的同时，往炭黑生产装置内注入无机粉体的液态浆料。

2.根据权利要求1所述的炭黑复合粉体的生产方法，其特征在于：所述无机粉体的液态浆料选自鳞片石墨液态浆料、膨胀石墨液态浆料、可膨胀石墨液态浆料、氧化石墨烯液态浆料、石墨烯液态浆料、纳米石墨片液态浆料、碳纳米管液态浆料、白炭黑液态浆料、或氧化铝液态浆料中的一种。

3.根据权利要求1所述的炭黑复合粉体的生产方法，其特征在于：所述无机粉体的液态浆料可以在炭黑反应炉炉头位置或急冷水位置注入炭黑生产装置内。

4.根据权利要求1所述的炭黑复合粉体的生产方法，其特征在于：所述无机粉体的液态浆料以芳烃为溶剂。

5.根据权利要求1所述的炭黑复合粉体的生产方法，其特征在于：由烃类原料转化生成的炭黑占炭黑复合粉体质量百分比的60.0％-98.0％。