專利名稱：一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的炭黑產品的生產方法，該產品可以使用于水性涂料、油墨、建筑水泥、造紙等領域，是一種會產生“溶解”于水現(xiàn)象的色素炭黑新產品。
背景技術：
炭黑是一種常用的著色劑，由于炭黑顆粒細小，普通的色素炭黑的粒徑只有8 100納米，粒子表面能高，易自聚，難潤濕，是顏料中最難分散的品種。解決普通色素炭黑難以分散的方案有兩類1.對炭黑進行氧化處理，以增加炭黑表面含氧官能團的種類和數(shù)量，提高表面活性和極性。氧化的方法有硝酸氧化、雙氧水氧化、高錳酸鉀氧化、次氯酸鈉氧化、溴水氧化、 臭氧氧化、二氧化氮氧化，以伽馬射線照射炭黑或用等離子技術處理炭黑，也能增加炭黑表面的含氧化學基團。對炭黑進行氧化處理的方法，設備投入較高，可能產生化學污染，很難工業(yè)化。2.采用化學接枝技術使聚合物鏈牢固地結合在炭黑表面，從而改善炭黑在體系里的分散性。炭黑又是親油憎水的，難以在水性的涂料、油墨體系中穩(wěn)定地分散。隨著環(huán)保意識的逐漸增強，水性涂料及油墨這種節(jié)約能源、少污染的產品越來越受到人們的重視。為了解決普通的色素炭黑難以在水性的涂料、油墨體系里穩(wěn)定分散的問題，前人做了大量的研究工作。以產品生產的工藝特點分類，開發(fā)出的適用產品大體有以下幾種第一，以水為介質，在炭黑的表面接枝水溶性聚合體，再將接枝后的炭黑烘干，制得水性炭黑產品。這種接枝可以選擇合適的單體進行聚合，，再吸附到炭黑的表面以實現(xiàn)接枝。美國專利4530961就介紹了這種方法。還可以利用炭黑表面的活性功能團，在適當條件下引發(fā)單體在炭黑表面進行接枝聚合。日本專利特開平2力似68，美國專利59524 就介紹了這種方法。第二，在攪拌的條件下，將溶有水溶性有機化合物的水溶液噴到炭黑的表面，烘干后，得到表面吸附有有機化合物的炭黑產品。中國專利200610025016. 3就介紹了這種方法。第三，以水為介質，對炭黑進行接枝處理，得到一個改性炭黑的濃水分散體。日本東海碳素在中國申請的專利200680040067. 1就介紹了這種方法。一般來說，對炭黑采用聚合、接枝水溶性聚合體的方法仍然存在設備投入較高，可能產生化學污染，很難工業(yè)化的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種包覆型超水分散性炭黑產品的制備方法。該方法工藝簡單、成本低廉、無環(huán)境污染，產品投入水中，無需攪拌分散，就會產生“溶解”于水的現(xiàn)象， 清水變黑以后，分散狀態(tài)可以保持數(shù)月穩(wěn)定不變。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術方案的特點在于，選用炭黑作為基礎原料，然后在炭黑的周圍通過一層陰離子表面活性劑將炭黑完全包覆，而形成一種全新的炭黑產品， 其具體步驟為首先選取原料炭黑原料可以選用氣法、爐法、乙炔黑等粒狀商品炭黑中的任意一種；陰離子表面活性劑可以選N-?；“彼徕c、鄰苯二甲酸單十二醇酯鈉、鄰苯二甲酸單月桂醇聚氧乙烯醚酯鈉、順丁烯二酸單月桂醇聚氧乙烯醚酯鈉、烷基磺氨乙酸鈉、a-烯基磺酸鹽、a-磺基脂肪酸甲酯鈉、二丁基萘磺酸鈉、N-油酰甲基?；撬徕c、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基萘磺酸鈉、十二醇硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯醚磷酸酯鹽等的一種或幾種；將炭黑與陰離子表面活性劑按質量比提取為100 0.5 30;其次加工過程將炭黑原料與陰離子表面活性劑按配方的質量比投入攪拌釜，充分攪拌混合，攪拌混合的時間是5 30分鐘；再將攪拌混合后的物料引入氣流式粉碎機，在粉碎機的高速、高壓、氣流的作用下，炭黑與炭黑顆粒之間、炭黑與粉碎機壁之間相互擠壓、沖擊、剪切、摩擦，陰離子表面活性劑的親油端吸附到微細炭黑顆粒的表面，形成均勻的包覆層；最后產品包裝經過包覆處理的炭黑產品是粉狀的，根據(jù)需求，也可以經過造粒，將本發(fā)明產品制成粒狀，從外觀上看，所述的炭黑產品與普通的色素炭黑沒有區(qū)別。作為優(yōu)選，所述的陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基萘磺酸鈉；作為優(yōu)選，所述的炭黑與陰離子表面活性劑的質量比為100 5 20 ；所述的粉碎機采用WFQ系列流化床式氣流粉碎機，粉碎壓力在0. 65 0. 95Mpa,分級轉速在2300 ^00r/min，空氣量在10 13M3/min ；經過包覆處理的炭黑產品投入水中，無需攪拌分散，就會產生“溶解”于水的現(xiàn)象， 表現(xiàn)出與普通炭黑產品完全不一樣的水分散性。經過包覆處理的炭黑產品與普通炭黑產品完全不一樣的水分散性可以用“水性炭黑分散性透光率”檢測指標來定量表示。試驗的方法是首先稱取2g水性炭黑，放入烘箱， 在105士2°C下干燥lh，然后放在干燥器中冷卻至室溫備用；再稱取以上炭黑試樣0. 05g (精確到千分位)，置入IOOml蒸餾水中，靜置Mh，取上層清液備用；再調節(jié)72 型可見光分光光度計，選擇可見光波長為425nm，使蒸餾水透射比達100%;再吸取大燒杯中部的水性炭黑分散液移入玻璃比色皿，測量其透射比三次，取其平均值。當絕對誤差大于0. 2時，實驗重做。經過包覆處理的炭黑產品與普通炭黑產品完全不一樣的水分散性還可以用“水性炭黑分散性的粒徑分布”檢測指標來定量表示。試驗的方法是首先稱取IOg水性炭黑，放入烘箱，在105士2°C下干燥lh，然后放在干燥器中冷卻至室溫備用；再用量筒量取200ml蒸餾水，置于大燒杯中，再取以上水性炭黑l.Og投入其中，在室溫下靜置4小時；再吸取大燒杯中部的水性炭黑分散液備用；再用蒸餾水校正激光粒度儀；最后用激光粒度儀測分散液的粒度分布。本發(fā)明的技術基礎在于1.陰離子表面活性劑的分子中具有溶解性或極性不同的兩個官能團，它們分別是親油基團(非極性基團)和親水基團(極性基團)，其相對比率或化學平衡稱為HLB值。陰離子表面活性劑通過其基團在粒子表面的吸附，在水中分散的炭黑顆粒表面吸附表面活性劑后，疏水基(親油基)在炭黑表面吸附，親水基團與水相親和，在水相中產生擴展構象，從而在粒子周圍形成保護層，使懸浮粒子的分散狀態(tài)穩(wěn)定化。 2.包覆，也稱涂覆或涂層，包覆改性與局部化學改性法不同，它是利用無機物或有機物(主要是表面活性劑、水溶性或油溶性高分子化合物及脂肪酸皂等)對粉體表面進行包覆以達到改性的目的，表面改性時，表面活性劑與粉體粒子之間無化學反應，包覆物與粉體粒子間依靠物理吸附或Van der Waais力而連接。3.新一代的超微氣流粉碎機是一個系統(tǒng)工程， 這個系統(tǒng)由氣源部分，加料部分，主機部分和產品收集部分組成。其中，主機部分是整個系統(tǒng)的心臟，在那里，預混合后的粒狀炭黑與表面活性劑在螺桿加料器的推動下由料倉進入進料室、在重力作用下落入粉碎室。粉碎室四周和設有相向排列的經特殊設計的高壓進氣噴嘴。經過凈化和干燥的壓縮空氣自噴嘴射出，形成超聲氣流。物料在高速氣流交點中心發(fā)生碰撞，瞬間內被粉碎。經粉碎的粒子隨氣流上升至分級室，合格的粒子隨氣流進入旋風分離器，最終獲得所需產品，尾氣進入除塵器排出。較大的顆粒在分級機的作用下，重新回落粉碎室，再次被粉碎，直至獲得合格產品。在高速、高壓的條件下，預混合的粒狀炭黑與表面活性劑受到擠壓、沖擊、剪切、摩擦等機械力作用，表面活性劑在炭黑微細顆粒的表面滲入和擴散，形成包覆。本發(fā)明方法的優(yōu)點是1)處理時間短，過程容易控制，無化學污染；2)成本低廉、設備要求不高；3)可以用于工業(yè)生產、大量產出；4)本發(fā)明產品具有優(yōu)異的水分散性能。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下屬實施例。實施例一一種包覆型超水分散性炭黑產品及制備方法，依次包括以下步驟1.選擇安徽省勇鋒化工有限責任公司的粒狀色素炭黑產品BB 6316F9.2份，取十二烷基苯磺酸鈉0.8份，質量比為100 8. 7，將上述兩種原料投入攪拌釜；2.開動攪拌機，攪拌時間13分鐘；3.采用WFQ系列流化床式氣流粉碎機，預混合后的粒狀炭黑與陰離子表面活性劑在螺桿加料器的推動下由料倉進入進料室、在重力作用下落入粉碎室，粉碎室四周和設有相向排列的經特殊設計的高壓進氣噴嘴，經過凈化和干燥的壓縮空氣自噴嘴射出，形成超聲氣流，物料在高速氣流交點中心發(fā)生碰撞，瞬間內被粉碎、包覆。流化床式氣流粉碎機的粉碎壓力在0. 7Mpa ；分級轉速在200r/min ；空氣量在12. 5M3/min。經粉碎的粒子隨氣流上升至分級室，合格的粒子隨氣流進入旋風分離器，最終獲得所需產品，尾氣進入除塵器排出。較大的顆粒在分級機的作用下，重新回落粉碎室，再次被粉碎，直至獲得合格產品。4.質量檢測表1-1炭黑BB 6316F包覆前后的質量比較
權利要求
1.一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法，其具體步驟為首先選取原料炭黑原料可以選用氣法、爐法、乙炔黑等粒狀商品炭黑中的任意一種；陰離子表面活性劑可以選N-?；“彼徕c、鄰苯二甲酸單十二醇酯鈉、鄰苯二甲酸單月桂醇聚氧乙烯醚酯鈉、順丁烯二酸單月桂醇聚氧乙烯醚酯鈉、烷基磺氨乙酸鈉、a-烯基磺酸鹽、a-磺基脂肪酸甲酯鈉、二丁基萘磺酸鈉、N-油酰甲基牛磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、 十二烷基萘磺酸鈉、十二醇硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚氧乙烯醚磷酸酯鹽等的一種或幾種；將炭黑與陰離子表面活性劑按質量比提取為100 0.5 30;其次加工過程將炭黑原料與陰離子表面活性劑按配方的質量比投入攪拌釜，充分攪拌混合，攪拌混合的時間是5 30分鐘；再將攪拌混合后的物料引入氣流式粉碎機，在粉碎機的高速、高壓、氣流的作用下，炭黑與炭黑顆粒之間、炭黑與粉碎機壁之間相互擠壓、沖擊、剪切、摩擦，陰離子表面活性劑的親油端吸附到微細炭黑顆粒的表面，形成均勻的包覆層；最后產品包裝經過包覆處理的炭黑產品是粉狀的，根據(jù)需求，也可以經過造粒，將本發(fā)明產品制成粒狀，從外觀上看，所述的炭黑產品與普通的色素炭黑沒有區(qū)別。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法，其特征在于 作為優(yōu)選，所述的陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基萘磺酸鈉。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法，其特征在于 作為優(yōu)選，所述的炭黑與陰離子表面活性劑的質量比為100 5 20。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法，其特征在于 所述的粉碎機采用WFQ系列流化床式氣流粉碎機，粉碎壓力在0. 65 0. 95Mpa，分級轉速在 2300 2900r/min，空氣量在 10 13M3/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包覆型超水分散性炭黑產品的生產方法，選取一定質量比的原料炭黑和陰離子表面活性劑，其比例為100∶0.5～30，將兩者在攪拌釜中進行充分攪拌，最后將攪拌后的物料引入氣流式粉碎機，在粉碎機的高速、高壓、氣流的作用下，炭黑與炭黑顆粒之間、炭黑與粉碎機壁之間相互擠壓、沖擊、剪切、摩擦，陰離子表面活性劑的親油端吸附到微細炭黑顆粒的表面，形成均勻的包覆層，就形成了新的炭黑產品。本發(fā)明方法工藝簡單、成本低廉、無環(huán)境污染，產品投入水中，無需攪拌分散，就會產生“溶解”于水的現(xiàn)象，清水變黑以后，分散狀態(tài)可以保持數(shù)月穩(wěn)定不變。
文檔編號C09C1/48GK102337047SQ20111019188
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權日2011年7月11日
發(fā)明者吳葆松, 周鋒銳 申請人:安徽省勇鋒化工有限責任公司