本發(fā)明涉及炭黑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高炭黑分散性的方法。
背景技術(shù)：
炭黑是烴類物質(zhì)經(jīng)不完全燃燒或裂解生成的。炭黑用途廣泛，除用于橡膠制品補強外，還可用于其它材料，如涂料、油漆、油墨、墨粉、電子產(chǎn)品、塑料、纖維、電池等，賦予制品所需的著色、抗紫外老化、抗靜電或?qū)щ娦阅堋?/p>
炭黑作為一種典型的納米材料，原生粒子尺寸小(通常<100nm)、表面能高，極易聚集成較大的顆粒，很難穩(wěn)定分散于不同體系中，限制了炭黑性能的充分發(fā)揮，影響到下游制品的質(zhì)量和性能，成為炭黑應(yīng)用的一大瓶頸。炭黑的分散主要受制于三個因素：炭黑本身的特性、載體或分散介質(zhì)的類型、分散工藝和分散設(shè)備。在炭黑品種一定的情況下，目前主要通過添加分散劑包覆、接枝或進行強氧化處理以提高炭黑的分散性能。分散劑包覆或接枝處理一般在液相下進行，還需要后續(xù)的干燥程序，使得生產(chǎn)成本較高；強氧化處理一般使用強酸或臭氧，容易造成污染問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種提高炭黑分散性的方法，通過對炭黑進行鈍化處理和結(jié)構(gòu)調(diào)控，提高炭黑的分散性，增強炭黑的應(yīng)用性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種提高炭黑分散性的方法，其特征在于包括以下步驟：(1)在炭黑中加入結(jié)構(gòu)控制劑；(2)將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合；(3)將混合料進行微納米分散；(4)通過分級裝置控制分散細(xì)度級別；(5)收集分級出來的炭黑即得高分散性炭黑。
作為一種改進，步驟(1)中炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為納米碳基材料。通過引入異質(zhì)材料，一方面控制炭黑的結(jié)構(gòu)(領(lǐng)苯二甲酸二丁酯吸收值)，改變炭黑的粒徑分布，另一方面降低炭黑與炭黑粒子之間的接觸面積，打破單一炭黑微粒之間的附聚平衡，降低炭黑顆粒之間的團聚力，提高炭黑的分散性能。
作為一種改進，所述碳基材料為碳納米管、碳纖維、石墨烯、炭黑中的至少一種。
作為一種優(yōu)選，步驟(1)中炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為高嶺土、超細(xì)碳酸鈣、陶土、硅藻土中的一種或者幾種。
作為一種優(yōu)選，步驟(1)中結(jié)構(gòu)控制劑的質(zhì)量百分比為1～30％。結(jié)構(gòu)控制劑添加量范圍大，一方面使得炭黑結(jié)構(gòu)調(diào)整空間大，有利于提高分散性，另一方面也有利于控制生產(chǎn)成本。
作為一種優(yōu)選，步驟(4)中將分級粒度設(shè)置為<10μm。粒度設(shè)置在10μm可以滿足絕大部分應(yīng)用對炭黑分散性的要求，過細(xì)會降低生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的有益之處在于：利用本發(fā)明所公開的方法生產(chǎn)的炭黑具有優(yōu)良的分散性，無需額外添加分散劑或強氧化處理就可以均勻分散在物料中，而且45μm篩余物極低，可以全部通過325目篩網(wǎng)。采用本方法提高炭黑分散性，生產(chǎn)工藝簡單，操作性強，可以迅速推廣應(yīng)用。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種在炭黑產(chǎn)品中添加炭黑結(jié)構(gòu)控制劑，然后在機械、物理、化學(xué)作用下對炭黑進行鈍化，降低炭黑表面活性，以提高炭黑分散性的方法，該方法包括：
(1)在炭黑中加入1～30％的結(jié)構(gòu)控制劑；炭黑結(jié)構(gòu)控制劑為納米碳基或其他微納米材料。所述碳基材料為碳納米管、碳纖維、石墨烯、炭黑中的一種或者幾種；所述其他微納米材料為高嶺土、超細(xì)碳酸鈣、陶土、硅藻土中的一種或者幾種。
(2)將炭黑和結(jié)構(gòu)控制劑均勻混合；
(3)將混合料進行微納米分散；
(4)通過分級裝置控制分散細(xì)度級別，設(shè)置分級粒度在10μm以下；
(5)收集分級出來的炭黑即得高分散性炭黑。
實施例1：
取100kg普通炭黑a，再加入多壁碳納米管1kg，在混料機中均勻混合1小時，然后將混合和均勻的物料放入分散機，分散機轉(zhuǎn)速1000r/min，分級輪轉(zhuǎn)速1200r/min，由分級輪進行粒度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑b。a,b炭黑的分散性由激光粒度儀進行測試，其d97粒徑值見表1(粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)。
實施例2：
取50kg普通炭黑c，再加入n330炭黑15kg，在混料機中均勻混合30分鐘，然后將混合和均勻的物料放入分散機，分散機轉(zhuǎn)速800r/min，分級輪轉(zhuǎn)速1500r/min，由 分級輪進行粒度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑d。c,d炭黑的分散性由激光粒度儀進行測試，其d97粒徑值見表1(粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)。
實施例3：
取500kg普通炭黑e，再加入納米活性碳酸鈣25kg，在混料機中均勻混合15分鐘，然后將混合和均勻的物料放入分散機，分散機轉(zhuǎn)速1200r/min，分級輪轉(zhuǎn)速1300r/min，由分級輪進行粒度控制的炭黑經(jīng)袋濾器收集得到炭黑f。e,f炭黑的分散性由激光粒度儀進行測試，其d97粒徑值見表1(粒徑越小，表明相同條件下分散性更好)
表1各實施例的d97粒徑表