CN113563742B - 一种制备含油炭黑颗粒的方法、含油炭黑及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备含油炭黑颗粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将所述的粉状炭黑投入到所述的造粒机上方的通道内；2)在所述的通道两侧插入喷枪，所述的油通过所述的喷枪喷入到所述的粉状炭黑中并与其混合；3)通过水枪将水喷入所述造粒机内，并与步骤2)所得的粉状炭黑和所述油的混合物混合，造粒后经干燥即可得到含油炭黑颗粒。

Description

一种制备含油炭黑颗粒的方法、含油炭黑及其应用
技术领域
本发明涉及一种制备炭黑的方法，特别是一种制备含油炭黑颗粒的方法。
技术背景
炭黑作为橡胶用第一大补强材料，在轮胎、橡胶制品当中有着不可或缺的作 用，但由于炭黑属于一种纳米尺寸的材料，在橡胶中大量添加炭黑会导致炭黑粒 子之间发生团聚，也会导致胶料中形成的炭黑凝胶大量增加，从而直接影响胶料 的混炼、挤出、压延、注射成型等加工性能。目前橡胶行业对于加工性能最直接 的调节方法是在配方当中添加一定量的操作油，或者是选择充油橡胶。却没有人 选择在炭黑中填充油。
炭黑的造粒是炭黑生产过程中非常重要的一道工序，目的是将易飞扬的粉状 炭黑变成粒状炭黑，以便于储存、运输和使用。目前湿法造粒技术已经相对较为 成熟，将粉状炭黑、造粒水、粘合剂按一定比例在造粒机内经搅齿高速搅拌成粒。
炭黑是一种纳米级材料，具有巨大的比表面积，以及其特有的链支状结构， 可以使得炭黑吸附大量的操作油，而不丧失其形态。
针对炭黑的特点，本发明的目的是提供一种含有操作油的炭黑产品，改善因 加入炭黑导致的橡胶加工性能变差的结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备含油炭黑颗粒的方法，其特征在于，包括将粉 状炭黑与油在造粒机中混合并造粒的步骤。
具体地，本发明的方法具体包括：
1)将所述的粉状炭黑投入到所述的造粒机上方的通道内；
2)在所述的通道两侧插入喷枪，所述的油通过所述的喷枪喷入到所述的粉 状炭黑中并与其混合；
3)通过水枪将水喷入所述造粒机内，并与步骤2)所得的粉状炭黑和所述油 的混合物混合，造粒后经干燥即可得到含油炭黑颗粒。
优选地，所述粉状炭黑与所述油的质量配比为100：1到100:50。
优选地，在所述的造粒机通道两侧插入4-8支所述喷枪。
优选地，所述的油通过喷枪喷入到粉末炭黑中，使油与粉状炭黑充分混合。
优选地，所述的水的温度为40-100℃；所述的造粒机的转速为300- 1000r/min。以操作油完全吸入到炭黑内为宜。
优选地，所述的粉状炭黑是指炉法炭黑。
优选地，所述的油为操作油；所述操作油是改性的芳烃油、环烷油、石蜡油 或其混合物。
优选地，所述的油在被加入造粒机前被预热到50-200℃。
一种通过本申请公开的方法制备的含油炭黑颗粒，所述含油炭黑颗粒是含油 质量分数为1-50％的含油炭黑颗粒；所述含油炭黑颗粒的吸碘值范围是30- 150g/kg；吸油值范围是60-135 10-5m3/kg；压缩吸油值范围是52-125 10-5m3/kg； 着色强度范围是60-130％；外比表面积的范围是20-150 103m2/kg；总比表面积的 范围30-152 103m2/kg。
优选地，所述的含油炭黑颗粒的表面含有的有机基团是脂族基团、环状有 机基团、或者既含有脂族基团也含有环状有机基团。脂族集团包括：例如，烷 烃、烯烃、醇、醚、醛、酮、羧酸等及其衍生基团。环状有机基团包括，但不 限于：脂环烃基团(例如环烷基、环烯基)、杂环烃基团(例如吡咯烷基、吡咯 啉基、哌啶基、吗啉基等)、芳香烃基团(例如苯基、联苯基、萘基、蒽基 等)、和杂芳基团(例如咪挫基、吡唑基、吡啶基、噻吩基、噻唑基、苯并噻二 唑基、呋喃基、吲哚基等)。
本申请还公开了一种橡胶混合物包含：
Figure BDA0003135164720000021
其中所述含油炭黑颗粒是含油1-50％质量分数的含油炭黑颗粒。
技术效果
本发明设计制造的含油造粒炭黑，其有益效果在于：
1、本发明可以提供一种可以得到低门尼粘度胶料的炭黑材料。
2、与普通炭黑相比，含油炭黑可以明显降低混炼能能耗，利于橡胶的加工 性能。
3、本发明设计不需要进行多余的操作流程进行含油炭黑的制造，仅需在炭 黑粉体在造粒阶段完成。方便易得，流程简化。
附图说明
图1是含油炭黑颗粒制备设备示意图。
1、下料通道 2、喷油枪 3、造粒机 4、粘结剂枪 5、造粒水枪 6、出 料通道
实施例
含油炭黑颗粒的制备方法
造粒前的粉状炭黑计量下料至造粒机上方通道内，控制在通道内下料速度为800g/min，使用计量泵计量雾化喷入操作油或混合油，操作油温度控制在60℃， 流速在40g/min。当炭黑进入造粒段，开启造粒水泵，控制造粒水流速在600g/min。 得到造粒炭黑后，经滚筒干燥机干燥至水分合格。
表一胎面胶料配方
Figure BDA0003135164720000022
Figure BDA0003135164720000031
其中X1值如表二：
Figure BDA0003135164720000032
表三测试结果一
Figure BDA0003135164720000033
Figure BDA0003135164720000041
表四测试结果二
Figure BDA0003135164720000042
数据分析：由门尼粘度表征胶料混炼的难易程度，该数值越高，表明胶料越 难以混炼，耗费的能耗越高。随着操作油的含量升高是会明显降低门尼粘度，本 实施例1-4在降低门尼粘度性能上优于常规混炼对比例1-4，在含油量较低时具 有更明显的效果。在硫化特性上未有明显差别。从动态性能上看，23℃下回弹值、 高温60℃下回弹值越高，证明胶料的低滞后性能越好，压缩生热温升越低，代表 轮胎在行驶中产生的温度越少，也说明胶料的低滞后性能越好，DMA测试的60℃ tanδ值最能直接反应低滞后性能，越低代表低滞后性越好。实施案例1-4的低 滞后性能均要优于对比例1-4。综合分析可以得出，经本专利得到的含油炭黑相 比于混炼过程中加操作油工艺使炭黑具有更好的分散性能，操作油可以和炭黑物 理吸附，有利于炭黑分散于橡胶基体当中，以及少量的化学结合对炭黑的功能性有所增加，不仅有利于橡胶混炼，还可以一定程度上提高胶料的性能。
实施例5
造粒前的粉状炭黑计量下料至造粒机上方通道内，控制下料速度为 400g/min，使用计量泵计量雾化喷入操作油或混合油占炭黑质量的10％，操作油 温度控制在60℃，流速在40g/min。当炭黑进入造粒段，开启造粒水泵，控制造 粒水流速在600g/min。得到造粒炭黑后，经滚筒干燥机干燥至水分合格。
实施例6
造粒前的粉状炭黑计量下料至造粒机上方通道内，控制下料速度为 200g/min，使用计量泵计量雾化喷入操作油或混合油占炭黑质量的20％，操作油 温度控制在60℃，流速在40g/min。当炭黑进入造粒段，开启造粒水泵，控制造 粒水流速在600g/min。得到造粒炭黑后，经滚筒干燥机干燥至水分合格。
实施例7
造粒前的粉状炭黑计量下料至造粒机上方通道内，控制下料速度为 100g/min，使用计量泵计量雾化喷入操作油或混合油占炭黑质量的40％，操作油 温度控制在60℃，流速在40g/min。当炭黑进入造粒段，开启造粒水泵，控制造 粒水流速在600g/min。得到造粒炭黑后，经滚筒干燥机干燥至水分合格。

Claims (3)

1.一种制备含油炭黑颗粒的方法，包括将粉状炭黑与油在造粒机中混合的步骤，其特征在于，包括如下步骤：
1）将所述的粉状炭黑投入到所述的造粒机上方的通道内；
2）在所述的通道两侧插入喷枪，所述的油通过所述的喷枪喷入到所述的粉状炭黑中并与其混合；
3）通过水枪将水喷入所述造粒机内，并与步骤2）所得的粉状炭黑和所述油的混合物混合，造粒后经干燥即可得到含油炭黑颗粒；
所述粉状炭黑与所述油的质量配比为100：1到100:50；
在所述的造粒机通道两侧插入4-8支所述喷枪；
所述的水的温度为40-100℃；所述的造粒机的转速为300-1000r/min；
所述的粉状炭黑是指炉法炭黑；
所述的油为操作油；所述操作油是改性的芳烃油、环烷油、石蜡油或其混合物；
所述的油在被加入造粒机前被预热到50℃-200℃。
2.一种通过权利要求1方法制备的含油炭黑颗粒，其特征在于，所述含油炭黑颗粒是含油的质量分数为1-50%。
3.一种橡胶混合物，由如下组分构成：
溶聚丁苯橡胶SSBR 70-120 重量份
顺丁橡胶BR9000 5-30 重量份
含油炭黑颗粒 40-120 重量份
SA 1-5 重量份
ZnO 1-8 重量份
RD 0.5-2 重量份
微晶蜡 0.5-3 重量份
促DPG 0.1-2 重量份
促NS 0.1-3 重量份
S 0.5-5 重量份
其中所述含油炭黑颗粒是如权利要求2所述的含油炭黑颗粒。
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