CN107778531A - 一种炭黑干法处理制备浆液的方法 - Google Patents

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安鲁
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Abstract

本发明涉及炭黑浆液的制备技术领域，公开了一种炭黑干法处理制备浆液的方法。该方法采用改性剂对粉碎及研磨后的炭黑进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为变为亲水性，然后向表面接枝处理后的炭黑中加入蒸馏水混合，混合后的炭黑溶液在剪切机内进行乳化处理，最终形成均匀的炭黑浆液。该制备方法既可以使炭黑很好地分散于橡胶中，又表现出纳米材料的特性；本发明制备的炭黑浆液能够作为各种染色需要的黑色水溶性环保型炭黑浆料，可保持炭黑浆料的长期存放，无沉淀。

Description

一种炭黑干法处理制备浆液的方法
技术领域
本发明涉及炭黑浆液的制备方法，特别涉及一种炭黑干法处理制备浆液的方法。
背景技术
炭黑由炭组成，但通常被定为无机颜料类，炭黑是烃类经气相不完全燃烧或热烈解而成的黑色粉末状物质，由于生产工艺的不同，通过不同的工艺条件可得到各种性质不同的产品，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、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。普通的炭黑粒径越小其力学性能越好、表面积越大会导致其越难分散，而分散不好就会导致其发挥不出应有的性能或者导致其应用的范围受限，现有技术中还没有有效的干法处理将炭黑制成浆液提高炭黑的分散性能。另外，染色需要的各种色素炭黑都是粒状或粉状，用户使用时需把炭黑、各种助剂(提高分散、流动性)、化工溶液等混合在一起进行研磨，最终形成黑色浆料，但是现有技术中的很多助剂和化工溶液很多是非环保物质，且研磨过程也增加产品成本及影响环境。
因此，提供一种炭黑干法处理制备浆液的方法，将炭黑制备成可直接使用的黑色染料浆液，或者提高炭黑的分散性能，具有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中的炭黑的分散性能差、炭黑染色存在不环保的技术问题，本发明提供了一种炭黑干法处理制备浆液的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种炭黑干法处理制备浆液的方法，具体包括如下步骤：
(1.1)采用改性剂对粉碎及研磨后的炭黑进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为变为亲水性，所述炭黑与改性剂的质量比为100:0.5-100:10，所述改性剂为硼酸脂、甲基乙烯酸脂、铝酸酯、钛酸酯或磷酸酯中的一种或几种；
(1.2)向表面接枝处理后的炭黑中加入蒸馏水，在混合器内混合，使炭黑的浓度达到5-30％，混合后的炭黑溶液在剪切机内进行乳化处理，最终形成均匀的炭黑浆液。
所述步骤(1.1)的接枝处理的具体过程为：将所述改性剂和炭黑在接枝罐内搅拌混合，温度控制在150-250℃，压力控制在0.1-0.5MPa，转速控制在300-1000r/min，接枝时间控制在2-6h。
所述步骤(1.2)剪切机的转速控制在5000r/min以上。
本发明提供了一种炭黑干法处理制备浆液的方法，其有益效果在于：一方面，本发明制备的炭黑浆液能够使炭黑能很好地分散在橡胶中，炭黑在橡胶中分散的越均匀，越能表现出炭黑纳米材料的特性，而普通的炭黑力学性能越好其粒径越小、表面积越大从而导致其越难分散，而分散不好就会导致其发挥不出应有的性能或者导致其应用的范围受限，本炭黑浆液很好地改善了这一缺点，既可以使炭黑很好地分散于橡胶中，又表现出纳米材料的特性；另一方面，在非橡胶领域的炭黑色素的应用方面，本发明制备的炭黑浆液能够作为各种染色需要的黑色水溶性环保型炭黑浆料，炭黑浓度在5-30％或5％以下的，均可通过添加蒸馏水实现任意浓度的调节，只需要通过低速搅拌，可保持炭黑浆料的长期存放，无沉淀。
具体实施方式
本发明公开了一种炭黑干法处理制备浆液的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明当中。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
炭黑用低速粉碎机粉碎并采用研磨机研磨后，与硼酸脂按100:0.5的质量比进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为亲水性；接枝处理过程包括：在接枝罐内搅拌混合，温度在150℃，压力在0.1MPa，转速在1000r/min，时间为2h。
处理后的炭黑按30％浓度加蒸馏水，并在混合器内进行混合，混合后的含炭黑的溶液在高速剪切机内进行乳化处理，高速剪切机转速在5000r/min以上。
实施例2
炭黑用低速粉碎机粉碎并采用研磨机研磨后，与甲基依稀酸酯按100:10的质量比进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为亲水性；接枝处理过程包括：在接枝罐内搅拌混合，温度在250℃，压力在0.5MPa，转速在300r/min，时间为6h。
处理后的炭黑按5％浓度加蒸馏水，并在混合器内进行混合，混合后的含炭黑的溶液在高速剪切机内进行乳化处理，高速剪切机转速在5000r/min以上。
实施例3
炭黑用低速粉碎机粉碎并采用研磨机研磨后，与钛酸酯和铝酸酯混合物按100:5的质量比进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为亲水性；接枝处理过程包括：在接枝罐内搅拌混合，温度在200℃，压力在0.3MPa，转速在600r/min，时间为4h。
处理后的炭黑按17％浓度加蒸馏水，并在混合器内进行混合，混合后的含炭黑的溶液在高速剪切机内进行乳化处理，高速剪切机转速在5000r/min以上。
实施例4
将实施例1的改性剂硼酸脂改为常用的硅烷化试剂，将制得的炭黑浆液的样品和实施例1的炭黑浆液应用到成品橡胶中，成品橡胶的配方除了炭黑浆液，其他成分均一样，对制备得到的成品橡胶的性能作试验对比，对比结果见表1。
表1成品橡胶的性能对比
表1数据实现，本发明采用的改性剂改性的炭黑浆液应用到橡胶成品的中，得到的橡胶成品无论从拉伸强度、100％M、300％M、耐磨性还是撕裂性都全面优于现有技术中常用的硅烷改性剂改性的炭黑橡胶成品。并且本发明制备的炭黑浆液能够作为各种染色需要的黑色水溶性环保型炭黑浆料，炭黑浓度在5-30％或5％以下的，均可通过添加蒸馏水实现任意浓度的调节，只需要通过低速搅拌，可保持炭黑浆料的长期存放而不产生沉淀。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种炭黑干法处理制备浆液的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1.1)采用改性剂对粉碎及研磨后的炭黑进行表面接枝处理，使炭黑从疏水性变为亲水性，所述炭黑与改性剂的质量比为100:0.5-100:10，所述改性剂为硼酸脂、甲基乙烯酸脂、铝酸酯、钛酸酯或磷酸酯中的一种或几种；
(1.2)向表面接枝处理后的炭黑中加入蒸馏水，在混合器内混合，使炭黑的浓度达到5-30％,混合后的炭黑溶液在剪切机内进行乳化处理，最终形成均匀的炭黑浆液。
2.如权利要求1所述的炭黑干法处理制备浆液的方法，其特征在于，步骤(1.1)的接枝处理的具体过程为：将所述改性剂和炭黑在接枝罐内搅拌混合，温度控制在150-250℃，压力控制在0.1-0.5MPa，转速控制在300-1000r/min，接枝时间控制在2-6h。
3.如权利要求1所述的炭黑干法处理制备浆液的方法，其特征在于，步骤(1.2)剪切机的转速控制在5000r/min以上。
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