[发明专利]一种炭黑及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种炭黑及其制备方法和应用。本发明的炭黑的制备方法能够提升炭黑产物的孔隙度，并减少其表面含氧官能团，从而提升炭黑的导电性能。本发明所制得的炭黑比表面积高、吸油值大、水洗筛余物低，导电性能好，具备很好的稳定性。应用到导电材料中可以得到导电性能佳的产品。

技术领域

本发明属于炭黑的生产技术领域，具体涉及一种炭黑及其制备方法和应用。

背景技术

油炉法制得的导电炭黑具有很好的导电性和分散性，但是受原料和生产工艺的限制，产品纯度低，不能满足高端导电产品需求，也因此严重制约炭黑行业发展。目前炭黑企业主要通过对炭黑原料油纯度优化、反应段的结构改进、尺寸和工艺参数调整(造粒机频率改动)等方法进行炭黑参数调整。其现有技术对炭黑结构的调整有限，导电率有小幅度提升，能够用于抗静电一类相对低端的导电应用领域，但难以生产出足够适用于高导电需求的优质炭黑产品。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出的第一个方面提出一种炭黑的制备方法，能够提升炭黑产物的孔隙度，并减少其表面含氧官能团，从而提升炭黑的导电性能。

本发明的第二个方面提出一种由上述炭黑的制备方法制得的炭黑。

本发明的第三个方面提出上述炭黑在导电材料中的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种炭黑的制备方法，包括如下步骤：

S1：将预热后的燃料油和空气送入反应炉内燃烧反应；

S2：加入原料油，裂解反应后，急冷炭黑烟气并加入氧化剂；

S3：进一步冷却炭黑烟气，固气分离后得氧化炭黑；

S4：氧化炭黑造粒时进行还原，制得产物。

导电炭黑粒子表面孔隙度越大，同样重量的炭黑分散在单位聚合物体积的粒子数就越多，相邻粒子数就越多，相邻粒子间距也变小，导电性能越好。本发明中，在急冷炭黑烟气时加入氧化剂，能减少炭黑结晶生长点，从而提升导电炭黑的孔隙度，使得炭黑粒子间距减小，有利于炭黑导电隧道的构建，从而提升了导电炭黑的导电性能。

在本发明的一些实施方式中，S4中所述还原包括采用造粒水、还原剂和粘结剂对所述氧化炭黑进行还原。在造粒水中加入还原剂，能有效减少炭黑表面含氧官能团，防止炭黑生产过程中形成电子陷阱，阻碍电子移动，从而改善炭黑表面活性，并清除炭黑表面油性氧化物，提升炭黑导电性能。

在本发明的一些优选的实施方式中，S4中所述还原包括采用加压通有二氧化碳的造粒水、还原剂对所述氧化炭黑进行还原。进一步优选的，所述加压的压力为8MPa～10MPa。利用在造粒水中加压通入二氧化碳气体，使其溶解于水中，在造粒还原阶段受热后又产生二氧化碳气体，使其充满造粒段，减少造粒段空气成分并阻隔氧气，保证炭黑不轻易被氧化，从而纯化炭黑。

在本发明的一些更优选的实施方式中，S2中所述氧化剂选自高锰酸钾、稀硝酸、次氯酸钠、碘中的至少一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，S2中所述氧化剂的浓度为(1～2)kg/m³。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述还原剂选自草酸、乙醇、水合肼中的至少一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述还原剂的浓度为(0.5～2.5)kg/m³。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述粘结剂为木质素、麦芽糖、蜜糖中的至少一种；进一步优选的，所述粘结剂的浓度为(150～160)kg/m³。