一種高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法
2023-05-04 21:10:31 1
專利名稱：一種高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法
技術領域：
本發明提供了一種高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法。
背景技術：
炭黑是一種半導體，導電炭黑是加入絕緣聚合物形成導電網絡的臨界濃度(閾 值)比一般炭黑大得多、而電阻係數比一般炭黑小得多的高性能炭黑。導電炭黑已經越來 越多的作為功能填料應用於塑料，在電容器、燃料管、燃料電池以及軍用航天噴射裝置等科 技領域中的新用途也正在增加。但國內企業在生產中遇到的導電性(電阻值)與分散性在 多段式反應爐中的動態平衡問題大多未能很好的解決。
發明內容
本發明目的是為克服上述已有技術的不足，提供一種質量穩定、性能可調的高分 散性低電阻率導電炭黑的生產方法。 本發明採用多段式炭黑爐，常規多段式炭黑爐包括燃燒段、轉化段和反應段。本發 明方法是(1)將煤層氣、焦爐煤氣按質量比i : l混合後，經煤氣風機、自動調節閥調節壓力
至O. 110-0. 119MPa，按供熱燃氣流速為100-600m3/h的條件，經流量自動調節閥調節，將煤 層氣、焦爐煤氣和空氣混合後作為供熱燃氣進入燃燒爐燃燒。供熱燃氣流速以200-300m3/ h為佳。 (2)以精製煤焦油為炭黑原料油；供熱燃氣燃燒後所產生的熱量進入喉管，使在 喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化後的原料油在炭黑爐內的流速為480-900kg/h，加入濃 度為0.01%-0.015%的催化劑進行裂解、聚集，經冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
催化劑採用濃度0. 005% -0. 02%的K2C03、 H20、 KHC03、 H20等這幾種催化劑的任意 一種或者其任意組合，使催化劑的總濃度滿足0. 01 % -0. 015% 。 精製煤焦油的主要技術指標是徑距0. 767-0. 900nm、比表面積99. 8_290、一致性 檢測在0. 263-0. 465。優選徑距0. 820、比表面積230、一致性檢測在0. 265。霧化後的原料 油爐內流速優選550-700kg/h。 精製煤焦油的主要技術指標採用英國MalvernlnstrumentsLtd公司生產的 Zetasizer 3000雷射粒度分析儀測定，測定條件是振動進樣速度為60% ;分散氣壓為 5X 10—4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為5% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速篩分機；篩分時間 2min。高速篩分機；篩分時間2min。 導電炭黑聚集體的數量比一般炭黑高10-15%，電阻值100 103Q.Cm，由 NanoScope IIIa MultiMode的掃描電鏡(SEM)，放大10000倍數(1 y m)的條件下顯示分散 性好。 本發明根據精製煤焦油的特點，將常規單環芳烴-聚芳烴化反應生成炭黑/導電
炭黑的方法，通過提高炭黑爐的溫度，增強多環芳烴快速熱裂解成分子量較小的芳烴、再聚
3集成分子量適宜的導電炭黑分子的比例。有效地調節和控制導電炭黑結構，滿足導電炭黑 高分散性與低電阻率的質量要求，生產的高分散性低電阻率導電炭黑質量穩定、性能可調。 生產成本約為Cabot公司、Degussa公司的35-60% ，經濟效益明顯。
具體實施例方式
實施例1 :按800kg/h的流量，在205-39(TC下對煤焦油精製，脫除瀝青、水分、灰 分、游離碳等喹啉不溶物。經MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000雷射粒度散射 儀，在振動進樣速度為50% ;分散氣壓為5X10'4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為4% 10%。 OCTAGON DIGITAL高速篩分機；篩分時間2min ;振動幅度9的測定條件下測得，該精製煤焦 油作為炭黑原料油，徑距0. 785nm、比表面積101m7g、一致性檢測在0. 263-0. 265。其質量 指標與乙烯焦油相近。 以芳烴為主的煤焦油基炭黑原料油價廉，形成導電炭黑的誘導期短，在炭黑爐 1830°C，0. 006%1(20)3、1120混合物的催化裂化下，能生產較高導電性(低電阻率)和高分散 性的導電炭黑。 實施例2 :按780kg/h的煤焦油基炭黑原料油流量，在多段式炭黑爐1S0(TC， 0.01% K2C03、 H20混合物的催化裂化下，經裂解、聚集、冷卻、收集、造粒，形成YD210導電炭 黑，分散性++++(氮吸附表面積220m7g)，著色強度120，電阻值100Q. cm， DBP 220 (苯二 甲酸二丁酯法，ASTM D-2417-70)ml/100mg，加熱減量最大1.0% 取3份重量88g的聚乙烯，分別加YD210導電炭黑5g， 10g， 15g，在12(TC下，於密 煉機上混煉10min後，壓成lmm厚的模壓片材，裁減成8cmX 8cm的方形材料，於室溫25°C 、 採用廣州半導體材料研究所的SDY24型四探針測試儀進行測試。其體積電阻率分別為105， 102， 100，由掃描電鏡SEM顯示產品均勻、可應用於電纜內/外屏蔽料等抗靜電塑料和導電 聚合物。
權利要求
一種高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法，其特徵是(1)將煤層氣、焦爐煤氣按質量比1∶1混合後，經煤氣風機、自動調節閥調節壓力至0.110-0.119MPa，按供熱燃氣流速為100-600m3/h的條件，經流量自動調節閥調節，將煤層氣、焦爐煤氣和空氣混合後作為供熱燃氣進入燃燒爐燃燒；(2)供熱燃氣燃燒後所產生的熱量進入喉管，使在喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化後的原料油在炭黑爐內的流速為480-900kg/h，加入濃度為0.01％-0.015％的催化劑進行裂解、聚集，經冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑；催化劑採用濃度0.005％-0.02％的K2CO3、H2O、KHCO3、H2O這幾種催化劑的任意一種或其任意組合，使催化劑的總濃度滿足0.01％-0.015％；炭黑原料油採用精製煤焦油，其主要技術指標是徑距0.767-0.900nm、比表面積99.8-290、一致性檢測在0.263-0.465。
2. 如權利要求1所述的高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法，其特徵是精製煤焦 油的主要技術指標採用英國MalvernlnstrumentsLtd的Zetasizer3000雷射粒度分析儀 測定，測定條件是振動進樣速度為60% ;分散氣壓為5X10-4Pa ;透鏡為2. 5mm，遮光度為 5% 10% ;0CTAG0N DIGITAL高速篩分機；篩分時間2min ;振動幅度9。
3. 如權利要求1所述的高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法，其特徵是霧化後的原 料油在炭黑爐內的流速為550-700kg/h。
4. 如權利要求1所述的高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法，其特徵是供熱燃氣的 流速為200-300m3/h。
全文摘要
一種高分散性低電阻率導電炭黑的生產方法，目的是質量穩定、性能可調；本發明將煤層氣、焦爐煤氣按質量比1∶1混合後，經煤氣風機、自動調節閥調節壓力至0.110-0.119MPa，按供熱燃氣流速為100-600m3/h的條件，經流量自動調節閥調節，將煤層氣、焦爐煤氣和空氣混合後作為供熱燃氣進入燃燒爐燃燒；供熱燃氣燃燒後所產生的熱量進入喉管，使在喉管處加入的炭黑原料油霧化，霧化後的原料油在炭黑爐內的流速為480-900kg/h，加入濃度為0.01％-0.015％的催化劑進行裂解、聚集，經冷卻、收集、造粒，形成煤焦油基炭黑。
文檔編號C09C1/50GK101787225SQ20101011136
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者劉東玉, 劉東良, 周華忠, 周霞萍, 張巍, 鄢福林 申請人:山西永東化工股份有限公司