[发明专利]炭黑粒料及其形成方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及炭黑粒料，并且更具体地，涉及具有良好的分散性、良好的整体处理特性和良好的抗磨耗性的炭黑粒料，还涉及制造这样的粒料的方法。

现有技术说明

炭黑具有广泛的工业用途。炭黑被用作橡胶产品如轮胎、管、传送带、电缆和其它机械橡胶物品中的增强剂；用作印刷、平版印刷、凸版印刷、复写纸和打字机墨带、涂料、涂层、漆料、塑料、纤维、陶瓷、搪瓷、纸、唱盘和复印机墨粉中的黑色颜料；用在皮革加工中；用在干电池、电极和碳刷的制造中；用在电导体中；用在导电和抗静电橡胶及塑料产品中；用于电磁干扰屏蔽；影碟和录像带；用于聚烯烃的UV稳定化；用作高温绝缘材料；等。

制造时，炭黑粒子具有破碎形态。它们由直径约10至500nm的初级粒子构成，所述初级粒子在使用的炉/燃烧法的过程中不可逆地熔合并且产生直径为50至20,000nm的初级聚集体。炭黑不能以其制备的形式实际使用，因为其轻和粉末状的形式使其处理、运输和最终使用不仅困难而且是环境上不可接受的。为了改善这些处理、运输和使用问题，将制备的蓬松的炭黑致密化。在本领域众所周知的是，对于给定级别的炭黑，处理性质随着致密化程度的增加而改善。然而，致密的炭黑的分散性随着致密化程度增加而逐渐劣化。因此，在整体处理性能的改善和分散性的劣化之间存在折衷。

通常，目前工业使用三种基本方法以获得致密化。按照所提供的致密化水平的增加，它们依次为：蓬松的制备产品的搅动或真空处理、干粒化和湿粒化。这些方法全部在本领域中充分记载，如公开于例如，美国专利2,850,403；3,011,902；4,569,834；5,168,012；5,589,531；和5,654,357中，这些专利全部通过引用为了所有目的结合在此。以上提到的致密化方法都受困于缺点，例如，具有差的整体处理性质的产品、较弱且具有差的抗磨耗性的粒料形成，或具有良好的整体处理性质但难以分散的较密、硬且耐磨耗的粒料。

因此，仍存在对表现出良好的整体处理性质、具有良好的抗磨耗性并且易于分散的致密的炭黑的需要。

发明概述

在本发明的一个方面中，提供一种炭黑粒料，所述炭黑粒料包含脱气的炭黑的内芯和包封材料的外包围壳，所述包封材料的壳的平均厚度为所述粒料的平均厚度的约1％至约10％。

在本发明的另一个方面中，提供一种用于制备包封的炭黑粒料的方法，其中将脱气的炭黑与流化的包封材料在流体-固体接触器中接触足以形成如上所述的炭黑粒料的时期。

优选实施方案的详细描述

实际上任何炭黑都可以用于本发明的方法中。因此，可以使用通过各种工业方法制备的炭黑，包括乙炔黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑和热裂炭黑。用于形成本发明的粒料的优选炭黑包括在20g/Kg至1000g/Kg的I₂N0(ASTM D1510)范围和45ml/100g至500ml/100g的OAN(ASTMD2414)范围中的炭黑。

本发明的炭黑粒料特征在于柔软或蓬松的炭黑内芯和包封材料的外包围壳，包封材料的外包围壳形成抵抗磨耗和物理冲击的刚性至半刚性包覆层，从而使得粒料更为防尘。尽管根据本发明制备的粒料在形状和尺寸方面可以变化，但是通常就大部分而言，粒料具有球形或球样的形状，并且具有125至2000μm的直径。然而，如所指出的，粒料可以不一定必须是球形，并且尺寸范围可以实质地不同于以上指出的。无论被称为皮、膜、层等，外部的包封壳都通常具有炭黑粒料的平均厚度的约1％至约10％的平均厚度。应当理解，在粒料是不对称的情况下，例如，非球形或大致为球形，此外包围层的平均厚度仍然有效。在这点上，粒料的内芯的体积相对于包封层的体积将使得，如果粒料尽管形状不规则但本质为球形，则视作大致球体的内核和包封层的组合体积将使得上述关系有效，即，包封层的平均厚度为整个粒料的厚度例如直径的约1％至约10％。