CN112111182A - 一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺，解决了现有技术中炭黑流动性低、弹性差，不能解决发泡胶的焦烧的问题，一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺，包含以下步骤：1)将原料油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离篮式过滤器过滤去除，然后将原料油通过原料油预热器进行预热处理；2)经预热的原料油，通过原料油枪喷入反应炉中，原料油流量为4500‑5500kg/h，反应炉以煤气作为燃料，经风机升压输送至反应炉中，由切向喷入；本发明制备的炭黑比表面积小，胶料的弹性高，永久压缩变形小；结构高，胶料的口型膨胀小；门尼粘度低，能够赋予胶料良好的流动性。且本发明的生产工艺简单、生产效率高。

Description

一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺
技术领域
本发明涉及炭黑技术领域，特别是指一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺。
背景技术
炭黑，是一种无定形碳。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。炭黑是现代国民经济中不可缺少的重要产品之一，目前全世界的炭黑年产量高达四百余万吨，绝大部分用于橡胶工业。发泡橡胶中用到炭黑，发泡橡胶主要用在汽车密封条、接角胶、海绵胶以及一些高端橡胶制品中。此类胶料要求比一般的挤出密封条用胶料的流动性好，弹性好，压缩变形低，尺寸稳定性好。除此之外，发泡胶使用的三元乙丙橡胶第三单体含量为8％，而一般的挤出密封条用三元乙丙橡胶第三单体含量为4.5％，第三弹体含量高容易引起胶料焦烧，加工安全性不好。目前发泡胶仍主要以国外的炭黑为主，国内炭黑在发泡胶的还存在流动性低、弹性差的缺陷，是我国炭黑行业要解决的一大技术难题。
发明内容
本发明提出一种发泡橡胶专用炭黑及其生产工艺，解决了现有技术中炭黑流动性低、弹性差，不能解决发泡胶的焦烧的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，包括以下步骤：
1)将原料油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离篮式过滤器过滤去除，然后将原料油通过原料油预热器进行预热处理；
2)经预热的原料油，通过原料油枪喷入反应炉中，原料油流量为4500-5500kg/h，反应炉以煤气作为燃料，经风机升压输送至反应炉中，由切向喷入，空气由空气风机升压，在空气预热器下，使其预热到400-500℃进入反应炉，供雾化原料和助燃用，反应温度为1500-1600℃，经反应后制得炭黑粗品；
3)使用添加剂枪向反应炉中喷入添加剂，其浓度为5-6kg/L，流量为10-20kg/h，反应时间为1-2h，使添加剂与炭黑粗品反应完全，从而制得结构度调整的炭黑二次粗品；
4)将步骤3)制得的炭黑二次粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎至粒径为45um，然后通过输送管道输送到造粒机进行造粒，造粒后通过筛选机去除大块，经过多道除磁装置进行除磁，多道除磁装置的磁感应强度为10000-15000GS，最终进入储罐进行包装，即得成品。
优选的，步骤1)中预热后的原料油温度为130-160℃，其中甲苯不溶物≤0.2％，密度ρ20为1.12-1.14g/cm3，粘度E80≤1.5，水分≤1％，灰分≤0.05％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为≥70％。
优选的，步骤3)中添加剂为甲酸钾。
优选的，步骤3)中炭黑的结构度为79-83*10-5m3/kg。
优选的，步骤1)中原料油为蒽油。
优选的，步骤2)中原料油喷入反应炉中，反应炉的预热温度应达到1000℃，为通入煤气做预热准备工作。
优选的，多道除磁装置为磁选机、磁棒。
优选的，多道除磁装置的磁感应强度为10000-15000GS。
本发明又提出一种发泡橡胶专用炭黑，
炭黑中氮吸附比表面积25*103m2/kg-29*103m2/kg，DBP吸收值为116*10-5m3/kg-120*10-5m3/kg，压缩DBP吸油值为79*10-5m3/kg-83*10-5m3/kg，45um筛余物≤20ppm，灰分≤0.2％。
本发明的有益效果：
本发明的炭黑是原料油经气相不完全燃烧或热裂解而成的黑色粉末状物质，这种生产工艺使得炭黑的表面性能与其他制备工艺产生的较大的优异性能，如炭黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在聚合物中形成链式导电结构，这均是采用将原料油静置处理后加入反应炉中，进行高温灼烧的结果，且本发明的生产工艺简单、生产效率高，为生产者带来较大的经济效益。
本发明制备的炭黑比表面积小，胶料的弹性高，永久压缩变形小；结构高，胶料的口型膨胀小；门尼粘度低，能够赋予胶料良好的流动性。通过与正常的制品用炭黑做实验对比，本方法生产的炭黑门尼粘度由55下降到40；通过硫变曲线数据得出硫化时间由6分13秒提高到8分20秒，硫化时间延长，能够有效解决焦烧问题；压缩永久变形由50％下降为40％。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，包括以下步骤：
1)将原料油配入储罐中静置存放48h，原料油为蒽油，使油渣及杂质沉降分离篮式过滤器过滤去除，然后将原料油通过原料油预热器进行预热处理，预热后的原料油温度为130-160℃，其中甲苯不溶物≤0.2％，密度ρ20为1.12-1.14g/cm3，粘度E80≤1.5，水分≤1％，灰分≤0.05％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为≥70％；
2)经预热的原料油，通过原料油枪喷入反应炉中，反应炉的预热温度应达到1000℃，为通入煤气做预热准备工作，原料油流量为4500-5500kg/h，反应炉以煤气作为燃料，经风机升压输送至反应炉中，由切向喷入，空气由空气风机升压，在空气预热器下，使其预热到400-500℃进入反应炉，供雾化原料和助燃用，反应温度为1500-1600℃，经反应后制得炭黑粗品；
3)使用添加剂枪向反应炉中喷入添加剂，添加剂为甲酸钾，其浓度为5-6kg/L，流量为10-20kg/h，反应时间为1-2h，使添加剂与炭黑粗品反应完全，从而制得结构度调整的炭黑二次粗品，炭黑的结构度为79-83*10-5m3/kg；
4)将步骤3)制得的炭黑二次粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎至粒径为45um，然后通过输送管道输送到造粒机进行造粒，造粒后通过筛选机去除大块，经过多道除磁装置进行除磁，多道除磁装置为磁选机、磁棒，多道除磁装置的磁感应强度为10000-15000GS，最终进入储罐进行包装，即得成品。
本发明还提出用一种发泡橡胶专用炭黑生产工艺制备的炭黑，炭黑中氮吸附比表面积25*103m2/kg-29*103m2/kg，DBP吸收值为116*10-5m3/kg-120*10-5m3/kg，压缩DBP吸油值为79*10-5m3/kg-83*10-5m3/kg，45um筛余物≤20ppm，灰分≤0.2％。
物理性能的检测
取本发明制备的炭黑150重量份，与以下检验试剂混合，混合均匀送入密炼机进行混炼，用开炼机进行薄通压片，检测胶料的硫变曲线、门尼粘度、压缩永久变形等指标。通过挤出机挤出检测胶料的口型膨胀大小。该检验试剂其配方包含以下重量份的原料：三元乙丙橡胶100重量份，氧化锌5重量份，硬脂酸1重量份，石蜡油75重量份，硫磺1.2重量份，促进剂BZ1.2重量份，促进剂DPTT0.7重量份，促进剂MBT1.2重量份，促进剂TMTD 0.4重量份。
检测结果：炭黑门尼粘度由55下降到40；通过硫变曲线数据得出硫化时间由6分13秒提高到8分20秒，硫化时间延长，能够有效解决焦烧问题；压缩永久变形由50％下降为40％。挤出机挤出测试口型膨胀为1mm，与国外生产的炭黑性能更加优异。
油吸收性、透射率等的实验测定
取本发明制备的炭黑50重量份，与市面购买的炭黑50重量份，进行油吸收性和黑度值My、透射率的实验，实验结果如下表1。
表1实验结果
单位 市售炭黑 本发明炭黑
透射率 ％ 80.1 91.5
灰含量 ％ 0.01 0.01
黑度值My 266 265
油吸收性 g/100g 585 591
由表1可知，本发明制备的炭黑各方面性能均优于市售产品，不容易引起胶料焦烧，加工安全性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将原料油配入储罐中静置存放48h，使油渣及杂质沉降分离篮式过滤器过滤去除，然后将原料油通过原料油预热器进行预热处理；
2)经预热的原料油，通过原料油枪喷入反应炉中，原料油流量为4500-5500kg/h，反应炉以煤气作为燃料，经风机升压输送至反应炉中，由切向喷入，空气由空气风机升压，在空气预热器下，使其预热到400-500℃进入反应炉，供雾化原料和助燃用，反应温度为1500-1600℃，经反应后制得炭黑粗品；
3)使用添加剂枪向反应炉中喷入添加剂，其浓度为5-6kg/L，流量为10-20kg/h，反应时间为1-2h，使添加剂与炭黑粗品反应完全，从而制得结构度调整的炭黑二次粗品；
4)将步骤3)制得的炭黑二次粗品经过微米粉碎机将大块进行粉碎至粒径为45um，然后通过输送管道输送到造粒机进行造粒，造粒后通过筛选机去除大块，经过多道除磁装置进行除磁，最终进入储罐进行包装，即得成品。
2.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
步骤1)中预热后的原料油温度为130-160℃，其中甲苯不溶物≤0.2％，密度ρ20为1.12-1.14g/cm3，粘度E80≤1.5，水分≤1％，灰分≤0.05％，初馏点为220℃，360℃前的馏分为≥70％。
3.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
步骤3)中添加剂为甲酸钾。
4.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
步骤3)中炭黑的结构度为79-83*10-5m3/kg。
5.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
步骤1)中原料油为蒽油。
6.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
步骤2)中原料油喷入反应炉中，反应炉的预热温度应达到1000℃，为通入煤气做预热准备工作。
7.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
多道除磁装置为磁选机、磁棒。
8.如权利要求1所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺，其特征在于：
多道除磁装置的磁感应强度为10000-15000GS。
9.如权利要求1至8中任一项所述的一种发泡橡胶专用炭黑的生产工艺制备的专用炭黑，其特征在于：
炭黑中氮吸附比表面积25*103m2/kg-29*103m2/kg，DBP吸收值为116*10-5m3/kg-120*10-5m3/kg，压缩DBP吸油值为79*10-5m3/kg-83*10-5m3/kg，45um筛余物≤20ppm，灰分≤0.2％。
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