[发明专利]一种可用于造纸行业的亲水性炭黑的制备及其方法

说明书

本发明公开了一种可用于造纸行业的亲水性炭黑的制备配方，按质量份数计，其由以下材料制得：色素炭黑10‑80份；热解炭黑20‑90份；亲水性助剂；0.5‑5份。本发明同时公开了一种可用于造纸行业的亲水性炭黑的制备方法，将热解炭黑和色素炭黑经准原位干法改性技术制备一种亲水性炭黑。本发明工艺操作简单、成本投入低、环境友好，得到的亲水性炭黑具有优异的亲水性和着色强度，可广泛应用于造纸业等水性环境下产品的配色；本发明内容符合国家倡导的资源可持续利用的产业政策，达到真正的节能环保。

技术领域

本发明涉及一种亲水性炭黑的制备配方及其方法，尤其涉及亲水性炭黑在造纸行业特别是农业果育袋中的应用，属高分子材料改性和造纸业相关领域。

背景技术

随着中国经济的快速发展，造纸业也面临了前所未有的机遇和挑战。造纸业的分类很多，比较常见的按照用途来分有包装用纸、印刷用纸、工业用纸、农业用纸、生活用纸、加工纸原纸等。在所有纸品中有一种很常见的纸种是黑色纸，黑色纸的制备离不开黑色颜料的调色，目前常用的黑色颜料有黑色酸性染料或炭黑。

传统工艺下的炭黑，都属于疏水亲油型的产品，无法直接用于造纸或其他水性环境的产品配色。为解决炭黑应用问题，常见的办法是将传统炭黑改性，制备具有亲水性的炭黑产品。目前国内外对炭黑的亲水性改性研究很多，主要集中在两大方向，一是通过强氧化等方式增加炭黑的表面亲水性基团，提高炭黑的亲水性；二是在水性环境下添加大量的炭黑分散剂、润湿剂、离子型界面活性剂、消泡剂等原料，经研磨工艺制备成炭黑色浆，再经烘干、破碎、研磨等工艺制得亲水性炭黑。两种方式都存在炭黑原材料单一、改性工艺复杂的缺点，很大程度上提高了亲水性炭黑的原材料和生产成本。

本发明旨在制备一种可用于造纸行业的亲水性炭黑，打破了传统亲水性炭黑改性特点，炭黑选用性价比高的热解炭黑和色素炭黑复配，亲水改性剂选用具有独立知识产权的硼酸酯助剂，改性工艺在炭黑生产线上准原位干法完成，实现真正的节能环保。

发明内容

基于现有商品牌号的界面活性剂的缺点，本发明先通过分子设计，完成亲水性包覆改性炭黑的硼酸酯活性剂的合成和生产，再经准原位改性原理对色素炭黑和热解炭黑复配的混合炭黑进行亲水改性，制备一种亲水性极强的色素炭黑，可用于水性环境下的产品配色，尤其适用于造纸行业。

本发明采用以下技术方案：

一种可用于造纸行业的亲水性炭黑的制备配方，包括下列质量份数的组分：

色素炭黑，10-80份；

热解炭黑，20-90份；

亲水性助剂，0-0.5份。

优选的，所述色素炭黑为市售不同牌号的色素炭黑，着色强度在90 以上。

优选的，所述热解炭黑为市售不同厂家、不同牌号的轮胎热解炭黑，粒径小于1500目。

优选的，亲水性助剂为亲水性硼酸酯界面活性剂，如固体的B696、液体状态的P20、P23等。

本发明还提供了一种可用于造纸行业的亲水性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

(1)废旧轮胎热解成固态粉状物，制得热解炭黑；

(2)待热解炭黑冷却至一定温度时，在热解炭黑和色素炭黑充分研磨混合的过程中加入亲水性助剂改性，制得均一的炭黑混合物。亲水助剂的加入量为炭黑总量的1.0％-3.0％；

(3)将炭黑混合物进行超微粉碎、研磨，当粒径小于或等于50μm时开始通过分离系统，最终通过分离系统收集得到亲水性色素炭黑。

进一步地，步骤(2)中的冷却到一定温度，温度范围为100-120℃。

进一步地，步骤(2)加入亲水性助剂的工艺可采用直接投料或喷雾工艺。