CN110437650B - 一种粒状导电炭黑及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种粒状导电炭黑及其制备方法，属于导电炭黑技术领域。粒状导电炭黑的制备方法包括将导电炭黑原料依次经过温度≥80℃的水湿润、湿法造粒和干燥。通过利用温度≥80℃的水浸润导电炭黑原料，使导电炭黑原料的亲水性能增强，温度≥80℃的水进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。制得的粒状导电炭黑粒径分布为0.6～1mm，二次粒径分布为4～8μm，不仅能够应用于普通橡胶和树脂，还能应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域。

Description

一种粒状导电炭黑及其制备方法
技术领域
本申请涉及导电炭黑技术领域，具体而言，涉及一种粒状导电炭黑及其制备方法。
背景技术
导电炭黑本身不溶于水，在造粒时只用去离子水进行湿润搅拌，不易被搅拌均匀，造粒后的颗粒范围波动较大，从0.2-0.6mm。如果通过加入分散剂来改善，会间接的引入杂质降低颗粒状乙炔黑的纯净度，不符合一些产品要求。
发明内容
本申请提供了一种粒状导电炭黑及其制备方法，其能够改善导电炭黑原料的亲水性能，控制制得的粒状导电炭黑的粒径大小。
本申请的实施例是这样实现的：
在第一方面，本申请示例提供了一种粒状导电炭黑的制备方法，其包括：
将导电炭黑原料依次经过温度≥80℃的水湿润、湿法造粒和干燥。
在上述技术方案中，由于导电炭黑原料本身并不溶于水，发明人通过试验和分析发现将导电炭黑原料依次经过温度≥80℃的水湿润后再造粒，导电炭黑原料的分散性较好，其效果与加入分散性的效果相似。
发明人更深入的发现温度≥80℃的水与常温的去离子水相比，温度≥80℃的水表面张力更小，更容易进入到炭黑微孔结构中，不易在导电炭黑原料表面形成水膜，有利于温度≥80℃的水进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。
并且，本申请只是通过温度≥80℃的水湿润改善导电炭黑原料的亲水性能，并没有添加分散剂，使制得的粒状导电炭黑较为纯净。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，温度≥80℃的水为液态水，湿润包括将导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的液态水混合均匀；
可选地，导电炭黑原料与混合的液态水的质量比为2.5：1～3.5：1。
可选地，液态水的温度≥90℃。
可选地，液态水的温度≥95℃。
在上述示例中，温度≥80℃的水为液态水表面张力更小，容易进入到炭黑微孔结构中，不易在导电炭黑原料表面形成水膜，有利于进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，温度≥80℃的水为水蒸气，湿润包括向导电炭黑原料中通入预设量的水蒸气。
可选地，导电炭黑原料与通入的水蒸气的质量比为2.5：1～3.5：1。
在上述示例中，水蒸气为液态水表面张力更小，容易进入到炭黑微孔结构中，不易在导电炭黑原料表面形成水膜，有利于进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，温度≥80℃的水为以任意比例混合的液态水和水蒸气，湿润包括将导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的液态水混合均匀以及向导电炭黑原料中通入预设量的水蒸气。
可选地，导电炭黑原料与混合的液态水、通入的水蒸气的质量和的质量比为2.5：1～3.5：1。
在上述示例中，水蒸气还可以与液态水配合使用达到湿润导电炭黑原料的目的。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述水蒸气的压强为0.5～0.7MPa。
在上述示例中，上述水蒸气的压强有利于水蒸气进入到导电炭黑原料的微孔结构中，提高导电炭黑原料的浸润效果和效率。
同时，在高温状态下，导电炭黑原料在氧气存在的情况下可能会被氧化，因此不能通入含有氧气的气体。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述湿法造粒包括：
将溶剂与经过温度≥80℃的水湿润后的导电炭黑原料混合均匀。
溶剂包括水。
可选地，导电炭黑原料与溶剂的质量比为2.5：6.5～3.5：5.5。
在上述示例中，通过温度≥80℃的水浸润和直接将导电炭黑原料与水混合达到造粒的目的，一方面节省了温度≥80℃的水的用量，节省了能源和成本，另一方面通过两者配合能够达到较好的浸润效果。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第六种可能的示例中，上述粒状导电炭黑的制备方法还包括筛分目标粒径的粒状导电炭黑，筛分在干燥之后或与干燥同时进行。
在上述示例中，筛分用于筛去预定粒径范围之外的粒状导电炭黑，使制得的粒状导电炭黑在预定粒径分布范围之内。
在第二方面，本申请示例提供了一种粒状导电炭黑，其根据上述的粒状导电炭黑的制备方法制得。
在上述技术方案中，此粒状导电炭黑性能优良，能够被广泛应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域。
结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述粒状导电炭黑的粒径分布为0.6～1mm，粒状导电炭黑的二次粒径分布为4～8μm。
在上述示例中，粒状导电炭黑的粒径分布为0.6～1mm时，能够满足生产需要。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
导电炭黑原料本身并不溶于水，发明人通过分析发现导电炭黑原料具有较多的微孔结构，如果直接将导电炭黑原料与去离子水混合造粒，去离子水会在表面张力的作用下在导电炭黑原料表面形成水膜，阻止导电炭黑原料进一步与去离子水结合，导致导电炭黑原料的湿润效果变差，湿润效果差导致造粒效果较差，造粒不均匀。
特别是针对炭黑吸油值≥220ml/L，碘吸附能力60～100mg/g的导电炭黑原料。此导电炭黑原料不仅能够应用于普通橡胶和树脂，还能应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域，但是其溶水性特别差。
以下针对本申请实施例的一种粒状导电炭黑及其制备方法进行具体说明：
本申请提供一种粒状导电炭黑制备方法，其包括：
将导电炭黑原料依次经过温度≥80℃的水湿润、湿法造粒和干燥。
温度≥80℃的水包括液态水和/或水蒸气。
在本申请实施例中，温度≥80℃的水可以仅仅是高温的液态水或水蒸气，或高温的液态水和水蒸气共同使用。
当温度≥80℃的水为液态水，湿润包括将导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的液态水混合均匀；
当温度≥80℃的水为水蒸气，湿润包括向导电炭黑原料中通入预设量的水蒸气；
当温度≥80℃的水为以任意比例混合的液态水和水蒸气，湿润包括将导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的液态水混合均匀以及向导电炭黑原料中通入预设量的水蒸气。
需要说明的是，也可以将液态水雾化后直接喷施于导电炭黑原料表面。
当高温的液态水和水蒸气混合使用时，两者可以以任何比例配合使用，包括但不限于质量分数为90％的高温液态水和10％的水蒸气配合使用、质量分数为80％的高温液态水和20％的水蒸气配合使用，质量分数为50％的高温液态水和20％的水蒸气配合使用，质量分数为20％的高温液态水和80％的水蒸气配合使用、质量分数为10％的高温液态水和90％的水蒸气配合使用。
高温液态水可以为80℃或90℃或95℃。
可选地，高温液态水温度≥90℃。
可选地，液态水的温度≥95℃。
温度≥80℃的水与常温的去离子水相比，温度≥80℃的水的表面张力更小，更容易进入到炭黑微孔结构中，不易在导电炭黑原料表面形成水膜，有利于温度≥80℃的水进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。
当温度≥80℃的水包括水蒸气时，水蒸气的压强为0.5～0.7MPa，合适的压强有利于水蒸气能够较快的进入到导电炭黑原料的微孔结构中。
在本申请实施例中，水蒸气的压强可以为0.5MPa，还可以为0.6MPa或0.7MPa。
需要说明的是，上述压强是绝对压强，一般情况下，一个大气压的压强为0.1MPa，即相对于大气压的相对压强为0.4～0.6MPa。
可选地，为了满足一些性能需要，本申请选用的导电炭黑原料的炭黑吸油值≥220ml/L，导电炭黑料的碘吸附能力为60～100mg/g。
湿法造粒包括将经过温度≥80℃的水湿润后的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内湿法造粒，必要的时候，需要加入溶剂。
需要说明的是，经过湿法造粒后的粒状导电炭黑中水的质量分数为65～75％。如果经过温度≥80℃的水后的导电炭黑原料中水的质量分数少于65～75％，需要通过在湿法造粒时加入溶剂。
在本申请实施例中，经过湿法造粒后的粒状导电炭黑中水的质量分数可以为65％或70％或75％。
溶剂包括水、羧甲基纤维素水溶液、蜂蜜水溶液和木质素中任意一种或多种，当溶剂为羧甲基纤维素水溶液、蜂蜜水溶液和木质素中任意一种或多种时，需要重新调整导电炭黑原料中溶剂的质量分数。
一般情况下，溶剂为水。
将上述导电炭黑原料经过温度≥80℃的水湿润时，导电炭黑原料与温度≥80℃的水的质量比为2.5：1～3.5：1。
当预算充足时，可以直接通过温度≥80℃的水湿润使导电炭黑原料中水的质量分数为65～75％，在湿法造粒时不添加其他溶剂。
选择经济实惠的方案时，先通过温度≥80℃的水湿润使导电炭黑原料中水的质量分数为8～12％，再通过在湿法造粒时加入常温的去离子水使干燥前的粒状导电炭黑原料中水的质量分数为65～75％。
当然，还可以接通过温度≥80℃的水湿润使导电炭黑原料中水的质量分数大于8～12％，在湿法造粒时再添加剩下溶剂。
即在上述导电炭黑原料经过温度≥80℃的水湿润时，导电炭黑原料与温度≥80℃的水的质量比为2.5：1～3.5：1，湿法造粒时导电炭黑原料与去离子水的质量比为2.5：6.5～3.5：5.5。
此方法减少了将一部分水加热到温度≥80℃的能源消耗，是经济效益较高的选择。在此方法中，一部分温度≥80℃的水已经能够浸润导电炭黑原料，使其在后续湿法造粒过程中，能够与另一部分去离子水结合得到粒状导电炭黑原料。
干燥包括依次进行的20～60min第一次干燥、20～60min第二次干燥和20～60min第三次干燥。
其中，第一次干燥的温度为120～180℃，第二次干燥的温度为220～280℃，第三次干燥的温度为120～180℃。第一次干燥中较低温度能够使粒状导电炭黑中的溶剂慢慢挥发，第二次干燥升温至较高温度有利于粒状导电炭黑在溶剂挥发的过程中形成更加稳定的结构，第三次干燥降温粒状导电炭黑完成最后的脱溶剂处理。
在本申请实施例中，第一次干燥的温度可以为120℃或150℃或180或，还可以为120～150℃或150～180℃或120～180℃；第二次干燥的温度可以为220℃或250℃或280℃，还可以为220～250℃或250～280℃或220～280℃；第三次干燥的温度可以为120℃或150℃或180或，还可以为120～150℃或150～180℃或120～180℃。
可选地，在干燥的过程中或干燥后，还可以对粒状导电炭黑进行筛分。
筛分能够用于筛去预定粒径范围之外的粒状导电炭黑，使制得的粒状导电炭黑在预定粒径分布范围之内。
本申请还提供一种粒状导电炭黑，其根据上述粒状导电炭黑的制备方法制得。
此粒状导电炭黑的粒径分布为0.6～1mm，粒状导电炭黑的二次粒径分布为4～8μm，不仅能够应用于普通橡胶和树脂，还能应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域。
需要说明的是，上述二次粒径为D50的二次粒径，即粒状导电炭黑中50％的颗粒的二次粒径。
以下结合实施例对本申请的一种粒状导电炭黑及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.6Mpa的水蒸气以3：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
实施例2
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与90℃的高温水以3：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过温度为90℃高温液态水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
实施例3
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与质量分数50％的0.7Mpa的水蒸气、50％的80℃的高温水的混合水以2.5：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过温度≥80℃的水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6.5：2.5，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为75％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过20min第一次干燥、60min第二次干燥和20min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为180℃，第二次干燥的温度为280℃，第三次干燥的温度为180℃。
实施例4
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与质量分数50％的0.5Mpa的水蒸气、20％的95℃的高温水的混合水以3.5：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过温度≥80℃的水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为5.5：3.5，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为65％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过60min第一次干燥、20min第二次干燥和60min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为120℃，第二次干燥的温度为220℃，第三次干燥的温度为120℃。
实施例5
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.6Mpa的水蒸气以3：7的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内湿法造粒，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过第一次干燥、第二次干燥和第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
实施例6
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.1Mpa的水蒸气以3：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
实施例7
本申请实施例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.6Mpa的水蒸气以3：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑经过90min干燥，干燥温度为200℃。
对比例1
本申请对比例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿法造粒
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为7：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
2、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
对比例2
本申请对比例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿法造粒
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水和聚乙烯吡咯烷酮分散剂湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为5：5，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
2、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
对比例3
本申请对比例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与50℃的水以3：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过温度为90℃高温液态水湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为6：3，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为70％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
对比例4
本申请对比例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.6Mpa的水蒸气以1：1的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为8：1，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为90％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
对比例5
本申请对比例提供一种粒状导电炭黑及其制备方法，包括以下步骤：
1、湿润
选用炭黑吸油值≥220ml/L、碘吸附能力为60～100mg/g的导电炭黑原料，将导电炭黑原料与0.6Mpa的水蒸气以1：5的质量比通入到浸润装置中浸润，同时通入氮气平衡浸润装置内的压强；
2、湿法造粒
将经过水蒸气湿润的导电炭黑原料输送到湿法造粒机内，加入去离子水湿法造粒，加入的去离子水与导电炭黑原料的质量比为4：5，使制得的粒状导电炭黑中水的质量分数为50％；
3、干燥
将粒状导电炭黑分别经过30min第一次干燥、30min第二次干燥和30min第三次干燥制得粒状导电炭黑，其中第一次干燥的温度为150℃，第二次干燥的温度为250℃，第三次干燥的温度为150℃。
试验例1
分别取实施例1～7和对比例1～5制得的干燥后的粒状导电炭黑，进行以下测试：
采用GB/T14853.6的方法测定炭黑吸油值；采用GB/T3780.1乙炔炭黑吸碘值的测定吸碘值；采用GB/T14853.6的方法测定乙炔炭黑粒子强度；采用GB/T14853.5-2013橡胶用造粒炭黑第5部分：颗粒尺寸分布的方法测量平均粒径、最大粒径；采用GB/T19077.1的方法测定乙炔炭黑的二次粒径(D50)；采用GB/T3781.5的方法测定乙炔炭黑中粗粉值(325目)；采用分光光度计法测量铁含量。数据如表1所示：
表1粒状导电炭黑性能
Figure BDA0002173207020000141
Figure BDA0002173207020000151
由实施例1和实施例2、实施例3、实施例4、实施例5可知，采用水蒸气和/或热水浸润导电炭黑原料均能够改善导电炭黑原料的亲水性能，控制绝大部分制得的粒状导电炭黑的粒径分布在0.6～1mm。
由实施例1和实施例6对比可知，当水蒸气的压力较小时，水蒸气并不能完全进入到导电炭黑原料中，导致制得的粒状导电炭黑的粒径分布较差，粒径分布在0.4～0.95mm，最大粒径为1.35mm。
由实施例1和实施例7对比可知，没有逐级干燥的粒状导电炭黑粒径分布较差，粒径分布在0.51～1.34mm，最大粒径为1.41mm。
由实施例1和对比例1对比可知，直接将去离子水与导电炭黑原料混合会导致制得的粒状导电炭黑的平均粒径在0.2～0.7mm，去离子水无法浸润导电炭黑原料导致去离子水和导电炭黑原料的混合性较差。
由实施例1和对比例2对比可知，分散剂的分散性较好，但是分散剂会引入新的杂质，制得的粒状导电炭黑不纯。
由实施例2和对比例3对比可知，50℃的水的浸润效果较差导致去离子水和导电炭黑原料的混合性较差，制得的粒状导电炭黑的平均粒径在0.3～0.71mm。
由实施例1和对比例4、5对比可知，当导电炭黑原料中去离子水添加过量，会导致颗粒塌陷而无法做成颗粒状；当导电炭黑原料中去离子水添加过少，会导致颗粒松散开裂，成粒较差。
综上所述，本申请实施例的一种粒状导电炭黑及其制备方法，粒状导电炭黑的制备方法通过利用温度≥80℃的水浸润导电炭黑原料，使导电炭黑原料的亲水性能增强，温度≥80℃的水进入到导电炭黑原料的微孔结构中，达到良好的湿润效果，进一步通过湿法造粒和干燥制得粒径分布均匀的粒状导电乙炔炭黑。制得的粒状导电炭黑粒径分布为0.6～1mm，二次粒径分布为4～8μm，不仅能够应用于普通橡胶和树脂，还能应用于新型铅酸电池、一二次锂电和超高压电缆等领域。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述粒状导电炭黑的制备方法包括：
将导电炭黑原料依次经过温度≥80℃的去离子水湿润、湿法造粒和干燥；
所述湿法造粒包括将去离子水与经过所述温度≥80℃的去离子水湿润后的导电炭黑原料混合均匀。
2.根据权利要求1所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述温度≥80℃的去离子水为液态水，所述湿润包括将所述导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的所述液态水混合均匀。
3.根据权利要求2所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑原料与混合的所述液态水的质量比为2.5：1～3.5：1。
4.根据权利要求2所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述液态水的温度≥90℃。
5.根据权利要求2所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述液态水的温度≥95℃。
6.根据权利要求1所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述温度≥80℃的去离子水为水蒸气，所述湿润包括向所述导电炭黑原料中通入预设量的所述水蒸气。
7.根据权利要求6所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑原料与通入的所述水蒸气的质量比为2.5：1～3.5：1。
8.根据权利要求1所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述温度≥80℃的去离子水为以任意比例混合的液态水和水蒸气，所述湿润包括将所述导电炭黑原料与预设量的温度≥80℃的所述液态水混合均匀以及向所述导电炭黑原料中通入预设量的所述水蒸气。
9.根据权利要求8所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑原料与混合的所述液态水、通入的所述水蒸气的质量和的质量比为2.5：1～3.5：1。
10.根据权利要求6～9任一项所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述水蒸气的压强为0.5～0.7MPa。
11.根据权利要求2或3或4所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑原料与所述去离子水的质量比为2.5：6.5～3.5：5.5。
12.根据权利要求1所述的粒状导电炭黑的制备方法，其特征在于，所述粒状导电炭黑的制备方法还包括筛分目标粒径的粒状导电炭黑，所述筛分在所述干燥之后或与所述干燥同时进行。
13.一种粒状导电炭黑，其特征在于，所述粒状导电炭黑根据权利要求1～12任一项所述的粒状导电炭黑的制备方法制得。
14.根据权利要求13所述的粒状导电炭黑，其特征在于，所述粒状导电炭黑的粒径分布为0.6～1mm，所述粒状导电炭黑的二次粒径分布为4～8μm。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020171809A (ja) * 2020-07-28 2020-10-22 株式会社三洋物産 遊技機
CN113956685B (zh) * 2021-11-24 2022-12-30 安徽固瑞特新材料科技有限公司 蒸汽浸润造粒炭黑的方法
CN114213877B (zh) * 2021-12-21 2022-09-23 焦作市和兴化学工业有限公司 一种乙炔炭黑生产系统、乙炔炭黑及其制备方法
CN115975404A (zh) * 2023-01-04 2023-04-18 宁夏金海沃德科技有限公司 乙炔炭黑造粒方法和系统
CN116120765A (zh) * 2023-02-16 2023-05-16 宁夏金海沃德科技有限公司 一种乙炔炭黑造粒方法及系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54113641A (en) * 1978-02-24 1979-09-05 Mitsubishi Chem Ind Ltd Rubber composition with high carbon black content and its preparation
DE2908202A1 (de) * 1979-03-02 1980-10-30 Degussa Verfahren zur herstellung von wasserhaltigen russpraeparationen
DE3118907A1 (de) * 1981-05-13 1982-12-02 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur entfernung von extrahierbaren bestandteilen aus russen
JP2733076B2 (ja) * 1988-11-28 1998-03-30 大東通信機株式会社 Ｐｔｃ組成物
DE102007060307A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Nachbehandlung von Ruß
DE102008043641A1 (de) * 2008-11-11 2010-05-20 Evonik Degussa Gmbh Rußgranulat, Verfahren zur Herstellung von Rußgranulat und dessen Verwendung
JP6377526B2 (ja) * 2012-10-26 2018-08-22 住友化学株式会社 カーボンブラック
PL2913368T3 (pl) * 2014-02-28 2019-05-31 Orion Eng Carbons Gmbh Granulowana sadza acetylenowa
CN103834198B (zh) * 2014-03-20 2015-04-22 龙星化工股份有限公司 一种湿法造粒制备炭黑的方法
CN108587251A (zh) * 2018-06-06 2018-09-28 唐山黑猫炭黑有限责任公司 一种炭黑造粒方法

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