[发明专利]一种包覆型超水分散性炭黑产品的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及的炭黑产品的生产方法，该产品可以使用于水性涂料、油墨、建筑水泥、造纸等领域，是一种会产生“溶解”于水现象的色素炭黑新产品。

背景技术

炭黑是一种常用的着色剂，由于炭黑颗粒细小，普通的色素炭黑的粒径只有8～100纳米，粒子表面能高，易自聚，难润湿，是颜料中最难分散的品种。解决普通色素炭黑难以分散的方案有两类：

1.对炭黑进行氧化处理，以增加炭黑表面含氧官能团的种类和数量，提高表面活性和极性。

氧化的方法有：硝酸氧化、双氧水氧化、高锰酸钾氧化、次氯酸钠氧化、溴水氧化、臭氧氧化、二氧化氮氧化，以伽马射线照射炭黑或用等离子技术处理炭黑，也能增加炭黑表面的含氧化学基团。

对炭黑进行氧化处理的方法，设备投入较高，可能产生化学污染，很难工业化。

2.采用化学接枝技术使聚合物链牢固地结合在炭黑表面，从而改善炭黑在体系里的分散性。

炭黑又是亲油憎水的，难以在水性的涂料、油墨体系中稳定地分散。随着环保意识的逐渐增强，水性涂料及油墨这种节约能源、少污染的产品越来越受到人们的重视。为了解决普通的色素炭黑难以在水性的涂料、油墨体系里稳定分散的问题，前人做了大量的研究工作。以产品生产的工艺特点分类，开发出的适用产品大体有以下几种：

第一，以水为介质，在炭黑的表面接枝水溶性聚合体，再将接枝后的炭黑烘干，制得水性炭黑产品。

这种接枝可以选择合适的单体进行聚合，，再吸附到炭黑的表面以实现接枝。美国专利4530961就介绍了这种方法。

还可以利用炭黑表面的活性功能团，在适当条件下引发单体在炭黑表面进行接枝聚合。日本专利特开平2-24268，美国专利5952429就介绍了这种方法。

第二，在搅拌的条件下，将溶有水溶性有机化合物的水溶液喷到炭黑的表面，烘干后，得到表面吸附有有机化合物的炭黑产品。中国专利200610025016.3就介绍了这种方法。

第三，以水为介质，对炭黑进行接枝处理，得到一个改性炭黑的浓水分散体。日本东海碳素在中国申请的专利200680040067.1就介绍了这种方法。

一般来说，对炭黑采用聚合、接枝水溶性聚合体的方法仍然存在设备投入较高，可能产生化学污染，很难工业化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包覆型超水分散性炭黑产品的制备方法。该方法工艺简单、成本低廉、无环境污染，产品投入水中，无需搅拌分散，就会产生“溶解”于水的现象，清水变黑以后，分散状态可以保持数月稳定不变。

为了实现以上目的，本发明的技术方案的特点在于，选用炭黑作为基础原料，然后在炭黑的周围通过一层阴离子表面活性剂将炭黑完全包覆，而形成一种全新的炭黑产品，其具体步骤为：

首先：选取原料：

炭黑原料可以选用气法、炉法、乙炔黑等粒状商品炭黑中的任意一种；

阴离子表面活性剂可以选N-酰基肌氨酸钠、邻苯二甲酸单十二醇酯钠、邻苯二甲酸单月桂醇聚氧乙烯醚酯钠、顺丁烯二酸单月桂醇聚氧乙烯醚酯钠、烷基磺氨乙酸钠、a-烯基磺酸盐、a-磺基脂肪酸甲酯钠、二丁基萘磺酸钠、N-油酰甲基牛磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠、十二醇硫酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯醚磷酸酯盐等的一种或几种；

将炭黑与阴离子表面活性剂按质量比提取为：100∶0.5～30；

其次：加工过程：

将炭黑原料与阴离子表面活性剂按配方的质量比投入搅拌釜，充分搅拌混合，搅拌混合的时间是5～30分钟；

再将搅拌混合后的物料引入气流式粉碎机，在粉碎机的高速、高压、气流的作用下，炭黑与炭黑颗粒之间、炭黑与粉碎机壁之间相互挤压、冲击、剪切、摩擦，阴离子表面活性剂的亲油端吸附到微细炭黑颗粒的表面，形成均匀的包覆层；

最后：产品包装：

经过包覆处理的炭黑产品是粉状的，根据需求，也可以经过造粒，将本发明产品制成粒状，从外观上看，所述的炭黑产品与普通的色素炭黑没有区别。

作为优选，所述的阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基萘磺酸钠；

作为优选，所述的炭黑与阴离子表面活性剂的质量比为100∶5～20；

所述的粉碎机采用WFQ系列流化床式气流粉碎机，粉碎压力在0.65～0.95Mpa，分级转速在2300～2900r/min，空气量在10～13M³/min；