[发明专利]炭黑、制备炭黑的方法、及实施该方法的装置

说明书

本发明涉及炭黑、制备炭黑的方法、及实现该方法的装置。

DE 2404536公开了一种制备具有低的可提取物含量的气黑的方法，其中使用富氢混合物作为炭黑油蒸气的载气，并且收集沉积在冷却辊上的炭黑。这些气黑具有小于0.100重量％的可提取物含量。

此外，WO 2005/033217公开了未筛过的、未处理的炭黑，其具有小于或等于6.0的pH、小于或等于0.1％的灼烧残渣、以及小于或等于200ppm的5μm筛余物。这些炭黑通过如下方法步骤制备：通过热传导和/或辐射从火焰中除去热量，形成薄的气体界面层，并且加速或者膨胀由火焰和界面层形成的气流。

已知炭黑的缺点是在涂层应用中引起不良的色度(hue)。

本发明的一个目的是提供一种特征为在涂层应用中具有高的积极色度贡献的炭黑。本发明的进一步的目的是提供一种尽可能从火焰中除去热量，而不使所得炭黑积聚在冷的表面上的方法。

本发明提供了一种炭黑，其特征在于聚集体尺寸分布的(d₉₀-d₁₀)/d₅₀比小于或等于1.1，优选小于0.8，更优选小于0.65。

本发明的炭黑可以具有大于50mmol/kg，优选大于100mmol/kg，更优选大于120mmol/kg的表面氧化物含量。

本发明的炭黑可以具有半高全宽(FWHM)与D_mode比小于或等于0.6，优选小于0.58，更优选小于0.56的聚集体尺寸分布。

本发明的炭黑可以是气黑。

本发明炭黑的pH可以＜7.0，优选＜6.0，更优选＜5.0。

本发明的炭黑可以具有20-300m²/g，优选50-220m²/g，更优选70-200m²/g的STSA值。

本发明的炭黑可以具有2.0-20.0％，优选3.0-12％，更优选4.0-9.0％的挥发物含量。

本发明的炭黑可以具有90-180％，优选105-106％，更优选120-150％的色调(tint)。

本发明还提供了一种制备本发明的炭黑的方法，其特征在于如果需要使包含载气和炭黑原料的气体混合物与热空气混合，使所述气体混合物通入燃烧器管，气体混合物在燃烧器管开口处燃烧，并且火焰与从外面在吸力下自由吸入的环境空气一起吸入通过冷却的、变窄的间隙并且冷却，所述冷却的、变窄的间隙高度(h)与宽度(b)比为1-100，优选5-50，更优选10-40，所述宽度基于间隙的顶边，所述宽度(b)是0.5-10mn，优选1-5mm，并且间隙最窄点处的流速为10-200m/s，优选15-150m/s，更优选20-100m/s。

可以从工作气体体积与间隙面积的比例计算流速。工作气体体积是借助风扇在吸力下抽出(take off)的气体体积。间隙面积由冷却的、变窄的间隙的间隙宽度b和顶边A¹A²的乘积给出。

用于变窄间隙的冷却剂可以是水、空气、蒸汽和传热油。

可以在商业上常规的薄膜蒸发器中加热并且蒸发炭黑原料。通过载气流将炭黑原料蒸气供应到燃烧器管。就在燃烧器管上游(例如在DE-C 671739中所述)，气体混合物可以和温度直至400℃的热空气混合，并且供给火焰。可以在商业上常规的过滤器系统中分离所制备的炭黑。

所用的炭黑原料可以包含含碳气体或者可蒸发的含碳液体。所用的炭黑原料可以包含烃，例如乙炔、甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、丁烷或者戊烷、或者炭黑油。炭黑油可以是石油或者碳化学来源的。所用炭黑原料可以是烃和/或炭黑油的混合物。

气态或蒸发的炭黑原料可以具有直至400℃，优选250-400℃，更优选250-350℃的温度。

可以使用可燃烧的气体，优选氢分数＞50体积％，更优选＞60体积％的气体混合物作为载气。

载气温度和热空气温度可以至少与气态或蒸发的炭黑原料的温度相应，从而防止冷凝。

图1显示了设备的示意结构，其中参考符号具有下面的意义：

A¹，A²，A¹′，A²′：冷却的变窄间隙的顶边，

B¹，B²，B¹′，B²′：冷却的变窄间隙的底边，

A¹′，A¹，A²′，A²：冷却的变窄间隙的最窄点，