CN108640100A - 一种快速分散导电炭黑的方法 - Google Patents

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宋晋
吴洪鹏
侯林艳
耿晓欣
孟英
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及一种快速分散导电炭黑的方法，其步骤是：在容器中加入一定质量的导电炭黑，将热溶液加入到导电炭黑中；采用物理分散方法将导电炭黑分散在热溶液中；在物理分散的同时，加入化学助剂，将溶液与化学助剂搅拌混合均匀，最终得到均匀稳定的导电炭黑分散液。本发明通过物理和化学分散相结合的方法使导电炭黑在常压汽化分子氛围中快速溶解分散，汽化小分子游离在导电炭黑聚集体之间，其汽化过程中间距急剧增大产生的极大膨胀力破坏导电炭黑聚集体的范德华力，实现了解聚，通过添加化学助剂对导电炭黑进行稳定化处理，最终实现了导电炭黑的快速溶解及均匀分散。本发明能够有效抑制导电炭黑的团聚，提高导电炭黑在介质中的分散性和稳定性。

Description

一种快速分散导电炭黑的方法
技术领域
本发明涉及一种快速分散导电炭黑的方法，属于新材料技术领域。
背景技术
导电炭黑具有高导电性能、高结构性质、聚集体不规则且尺寸非常小（ 纳米级）、比表面积大且粗糙、表面洁净(化合物少）、与其他物料混炼均匀容易等特点，可有效在绝缘体中形成立体网状结构，有效提高导电性，可赋予制品导电或防静电作用。导电碳黑是所有的导电填料中效果最好，成本最低，最不容易引起产品物理性能变坏的产品。导电碳黑按其导电性能和制造方法可分为：导电槽黑(cc)、导电炉法碳黑(CF)、超导电炉法碳黑(SCF)、特导电炉法碳黑(XCF)等。导电炭黑是一种用途非常广泛的化工原料，因其良好的导电性能和较高的性价比，广泛应用于导电和防静电制品中，其在能源领域、锂离子电池、铅酸电池和超级电容器中也越来越受到青睐。
导电炭黑的导电性取决于其微晶结构、粒径分布特征和表面结构。其中导电炭黑的结构性起到了主导作用，所谓导电炭黑的结构是碳原子在生成过程中，由碳原子聚熔而形成的一种状态。当碳原子继续生长时，许多聚熔的原子连结起来形成三度空间和链枝结构，这种结构成为一次结构或永久结构，晶核之间形成了牢固的化学键。而在聚集体之间，形成的主要是范德华力，称为二次结构或次生结构，这些聚集体粒子连结起来的附聚体呈链枝结构，容易破坏，过程也可逆。就粒径而言，原生粒径一般在10～100nm；聚集体粒径也就是所说的炭黑粒径一般在50～500nm；而形成的附聚体在1μm以上。而对于高导炭黑，由于其制备的特性，其表观粒径在10μm以上。
导电炭黑在材料中的分散状况决定了材料的导电性能。要使得导电炭黑在水性介质中分散均一，达到良好的导电效果，必须进行解聚和稳定化处理。当炭黑颗粒达到纳米级时，比表面积很大，在溶解过程中容易产生絮凝现象，所以导电炭黑在使用过程先期必须对其表面进行改性和粒径均一化处理。而目前国内没有针对导电炭黑的有效分散方法，所以研究在不破坏导电炭黑物理化学性能的基础上快速分散的方法对导电炭黑最大限度的发挥其在材料中的优势有着重大的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快速分散导电炭黑的方法，通过物理和化学分散相结合的方法使导电炭黑在常压汽化分子氛围中快速溶解分散，通过汽化小分子游离在导电炭黑聚集体之间，其汽化过程中间距急剧增大产生的极大膨胀力破坏了导电炭黑聚集体的范德华力，实现了解聚，并通过添加一些化学助剂对导电炭黑进行稳定化处理，最终实现了导电炭黑的快速溶解以及均匀分散。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种快速分散导电炭黑的方法，所述的方法包括以下步骤：
（1）在一容器中加入一定质量的导电炭黑，将热溶液加入到导电炭黑中，溶液温度控制在50-150℃；
（2）采用物理分散方法将导电炭黑分散在热溶液中，时间为5-30min；
（3）在实施步骤（2）的同时，加入化学助剂，将步骤（2）的溶液与化学助剂搅拌混合均匀，最终得到均匀稳定的导电炭黑分散液。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：
创造性的将溶剂的汽化过程与导电炭黑的分散过程合二为一，无需分步进行，节省成本，实现快速分散。
进一步的优选方案是：
所述的热溶液为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、四氯乙烯、二甲基甲酰胺其中之一种。
所述的物理分散方法包括高速搅拌、大功率超声分散、乳化机分散、爆炸膨胀法、旋转蒸发法中的一种或几种。
所述的化学助剂包括分散剂、稳定剂、防沉剂、润湿剂中的一种或者几种。
所述的化学助剂的质量分数为1-10%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。
实施例1：
称取一定质量的导电炭黑20份，加入65℃的去离子水溶液50份，开启电动搅拌机进行搅拌，起始转速为250r/min，充分溶解后，将转速调节为500r/min，持续搅拌15min，加入分散剂0.7份、防沉剂0.4份，搅拌均匀即可。
实施例2：
称取一定质量的导电炭黑10份，加入80℃的乙醇溶液30份，开启电动搅拌机进行搅拌，转速为350r/min，充分溶解后超声5min，加入分散剂0.5份、稳定剂0.2份，搅拌均匀即可。
实施例3：
称取一定质量的导电炭黑40份，加入80℃的异丙醇溶液60份，开启电动搅拌机进行搅拌，起始转速为300r/min，充分溶解后，分散机分散10min，加入润湿剂0.5份，搅拌均匀即可。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种快速分散导电炭黑的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
（1）在一容器中加入一定质量的导电炭黑，将热溶液加入到导电炭黑中，溶液温度控制在50-150℃；
（2）采用物理分散方法将导电炭黑分散在热溶液中，时间为5-30min；
（3）在实施步骤（2）的同时，加入化学助剂，将步骤（2）的溶液与化学助剂搅拌混合均匀，最终得到均匀稳定的导电炭黑分散液。
2.如权利要求1所述的一种快速分散导电炭黑的方法，其特征在于，所述的热溶液为去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、四氯乙烯、二甲基甲酰胺其中之一种。
3.如权利要求1所述的一种快速分散导电炭黑的方法，其特征在于，所述的物理分散方法包括高速搅拌、大功率超声分散、乳化机分散、爆炸膨胀法、旋转蒸发法中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种快速分散导电炭黑的方法，其特征在于，所述的化学助剂包括分散剂、稳定剂、防沉剂、润湿剂中的一种或者几种。
5.如权利要求1所述的一种快速分散导电炭黑的方法，其特征在于，所述的化学助剂的质量分数为1-10%。
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