一种高分散性炭黑的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高分散性炭黑的制备方法，属于高分散性炭黑技术领域。本发明专利技术通过菜籽油不完全燃烧产生炭黑沉积在玻璃筒内壁上，刮取备用，再用富含氨基酸的生物质混合发酵得到发酵液，利用发酵液在富含微生物的沼气液共同作用下对炭黑表面改性，喷雾干燥后即得高分散性炭黑。本发明专利技术利用富含氨基酸的发酵液对炭黑表面改性，在微生物的作用下增加炭黑表面的亲水性氨基基团及羧基数量，提高了炭黑的亲水性，同时氨基酸中的羧基基团可以在水中形成稳定的溶剂化层，避免团聚现象，使炭黑具有极佳的水分散性，解决了传统炭黑与水润湿性差，在水中容易团聚难以分散的问题，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高分散性炭黑的制备方法，属于炭黑制备

技术介绍
炭黑是一种重要的化工原材料，具有优异的补强性、着色性、耐光性、抗静电性和抗紫外性，且来源丰富、价格低廉，已被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、干电池和化纤等许多行业。炭黑是烃类物质不完全燃烧或裂解的产物，按生产方式可分为炉法、槽法和热裂法。其中槽法炭黑因产率很低、环境污染严重，已被很多国家取缔，而炉法炭黑，特别是油炉法炭黑因产率高、产品质量容易控制、环境污染少而成为目前主要的炭黑品种。炭黑的主要成份是碳，使得炭黑呈非极性，与极性的水润湿性差，在水中难于分散。目前，为了提高炭黑在水中的自分散性和稳定性，主要制备方法有氧化改性、接枝改性、分散剂直接分散和聚合物包覆法，其实质是在疏水的炭黑表面引入或吸附亲水性基团，使炭黑粒子间具有足够的静电斥力和或空间阻力来防止聚集，从而获得稳定的炭黑水性分散液。目前认为炭黑的亲水性主要与炭黑表面的酸性官能团含量有关，并且由于羧基的离解常数小于羟基，因此，羧基对炭黑在水中分散起主要作用，它们在水中能够形成稳定的溶剂化层，同时吸附溶剂中的阳离子形成双电层结构，产生的排斥力可阻碍炭黑颗粒间的碰撞凝聚。迄今为止，国内外已有很多研究工作者从事于炭黑性质的研究，如炭黑的表面化学活性、形态及微观结构和炭黑的表面性质等对各种表面活性剂和聚合物在炭黑表面的吸附、分散和其体系性能也作了较多的研究，但仍未完全解决炭黑在水性体系中再团聚问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对目前传统炭黑与水润湿性差，在水中容易团聚难以分散，而常见的炭黑改性方法又不能完全解决炭黑在水性体系中再团聚问题的缺陷。本专利技术通过菜籽油不完全燃烧产生炭黑沉积在玻璃筒内壁上，刮取备用，再用富含氨基酸的生物质混合发酵得到发酵液，利用发酵液在富含微生物的沼气液共同作用下对炭黑表面改性，喷雾干燥后即得高分散性炭黑。本专利技术利用富含氨基酸的发酵液对炭黑表面改性，在微生物的作用下增加炭黑表面的亲水性氨基基团及羧基数量，提高了炭黑的亲水性，同时氨基酸中的羧基基团可以在水中形成稳定的溶剂化层，同时吸附水中的阳离子形成双电层结构，产生的排斥力可阻碍炭黑颗粒间的碰撞凝聚，避免团聚现象，使炭黑具有极佳的水分散性，解决了传统炭黑与水润湿性差，在水中容易团聚难以分散，而常见的炭黑改性方法又不能完全解决炭黑在水性体系中再团聚的问题，具有广阔的应用前景。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）量取500～600mL菜籽油装入玻璃瓶中，再向菜籽油中加入一条长10～15cm的棉线作为灯芯，得到自制油灯，点燃油灯后用一个直径8～10cm的圆柱状玻璃筒罩住玻璃瓶，直至玻璃瓶中的菜籽油完全烧尽，将玻璃筒取出，用刮刀刮取玻璃筒内壁炭黑层，放入研钵研磨20～30min后放入烘箱在105～110℃下干燥30～40min，得到炭黑粉末，备用；（2）称取100～200g爬岩鳅、50～60g鱿鱼须、120～130g黄豆和200～300g藕片放入组织粉碎机中粉碎20～30min得到混合料，将混合料装入陶瓷罐中，向罐中加入混合料等质量的去离子水，搅拌均匀后密封发酵罐，自然发酵20～30天；（3）待上述发酵结束后，取出发酵物过滤去除滤渣，得到滤液，将滤液用卧式离心机以2000～3000r/min转速离心处理10～15min，分离得到上清液，再将上清液放入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到混合氨基酸浓缩液；（4）按质量比为5:1将上述混合氨基酸浓缩液和备用的炭黑粉末混合后用超声分散仪以200～300W功率分散30～40min，得分散液，量取炭黑粉末等质量的沼气液，离心10～15min分离得到上层澄清沼气液，再将澄清沼气液和分散液混合后，在30～40℃下发酵9～12天；（5）待发酵结束后，将发酵物放入真空浓缩罐中，降低罐内压力至900～1000Pa，减压浓缩2～3h后得到浓缩物，再将浓缩物用喷雾干燥器干燥后装袋即得高分散性炭黑。本专利技术利用富含氨基酸的发酵液对炭黑表面改性，在微生物的作用下增加炭黑表面的亲水性氨基基团及羧基数量，提高了炭黑的亲水性，同时氨基酸中的羧基基团可以在水中形成稳定的溶剂化层，同时吸附水中的阳离子形成双电层结构，产生的排斥力可阻碍炭黑颗粒间的碰撞凝聚，避免团聚现象，使炭黑具有极佳的水分散性。本专利技术的有益效果是：（1）利用本专利技术提供的方法生产的炭黑具有优良的水分散性，制备工艺简单，操作性强，可以迅速推广应用；（2）本专利技术制得的高分散性炭黑具有良好的水分散性和稳定性，在常温水中静置5～8天，无沉淀和团聚现象产生。具体实施方式量取500～600mL菜籽油装入玻璃瓶中，再向菜籽油中加入一条长10～15cm的棉线作为灯芯，得到自制油灯，点燃油灯后用一个直径8～10cm的圆柱状玻璃筒罩住玻璃瓶，直至玻璃瓶中的菜籽油完全烧尽，将玻璃筒取出，用刮刀刮取玻璃筒内壁炭黑层，放入研钵研磨20～30min后放入烘箱在105～110℃下干燥30～40min，得到炭黑粉末，称取100～200g爬岩鳅、50～60g鱿鱼须、120～130g黄豆和200～300g藕片放入组织粉碎机中粉碎20～30min得到混合料，将混合料装入陶瓷罐中，向罐中加入混合料等质量的去离子水，搅拌均匀后密封发酵罐，自然发酵20～30天；待上述发酵结束后，取出发酵物过滤去除滤渣，得到滤液，将滤液用卧式离心机以2000～3000r/min转速离心处理10～15min，分离得到上清液，再将上清液放入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到混合氨基酸浓缩液；按质量比为5:1将上述混合氨基酸浓缩液和备用的炭黑粉末混合后用超声分散仪以200～300W功率分散30～40min，得分散液，量取炭黑粉末等质量的沼气液，离心10～15min分离得到上层澄清沼气液，再将澄清沼气液和分散液混合后，在30～40℃下发酵9～12天；待发酵结束后，将发酵物放入真空浓缩罐中，降低罐内压力至900～1000Pa，减压浓缩2～3h后得到浓缩物，再将浓缩物用喷雾干燥器干燥后装袋即得高分散性炭黑。实例1量取500mL菜籽油装入玻璃瓶中，再向菜籽油中加入一条长10cm的棉线作为灯芯，得到自制油灯，点燃油灯后用一个直径8cm的圆柱状玻璃筒罩住玻璃瓶，直至玻璃瓶中的菜籽油完全烧尽，将玻璃筒取出，用刮刀刮取玻璃筒内壁炭黑层，放入研钵研磨20min后放入烘箱在105℃下干燥30min，得到炭黑粉末，称取100g爬岩鳅、50g鱿鱼须、120g黄豆和200g藕片放入组织粉碎机中粉碎20min得到混合料，将混合料装入陶瓷罐中，向罐中加入混合料等质量的去离子水，搅拌均匀后密封发酵罐，自然发酵20天；待上述发酵结束后，取出发酵物过滤去除滤渣，得到滤液，将滤液用卧式离心机以2000r/min转速离心处理10min，分离得到上清液，再将上清液放入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到混合氨基酸浓缩液；按质量比为5:1将上述混合氨基酸浓缩液和备用的炭黑粉末混合后用超声分散仪以200W功率分散30min，得分散液，量取炭黑粉末等质量的沼气液，离心10min分离得到上层澄清沼气液，再将澄清沼气液和分散液混合后，在30℃下发酵9天；待发酵结束后，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分散性炭黑的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）量取500～600mL菜籽油装入玻璃瓶中，再向菜籽油中加入一条长10～15cm的棉线作为灯芯，得到自制油灯，点燃油灯后用一个直径8～10cm的圆柱状玻璃筒罩住玻璃瓶，直至玻璃瓶中的菜籽油完全烧尽，将玻璃筒取出，用刮刀刮取玻璃筒内壁炭黑层，放入研钵研磨20～30min后转入烘箱，在105～110℃下干燥30～40min，得到炭黑粉末，备用；（2）称取100～200g爬岩鳅、50～60g鱿鱼须、120～130g黄豆和200～300g藕片放入组织粉碎机中粉碎20～30min得到混合料，将混合料装入陶瓷罐中，向罐中加入混合料等质量的去离子水，搅拌均匀后密封发酵罐，自然发酵20～30天；（3）待上述发酵结束后，取出发酵物过滤去除滤渣，得到滤液，将滤液用卧式离心机以2000～3000r/min转速离心处理10～15min，分离得到上清液，再将上清液放入旋转蒸发仪中，旋蒸浓缩至其原体积的1/3，得到混合氨基酸浓缩液；（4）按质量比为5:1将上述混合氨基酸浓缩液和备用的炭黑粉末混合后用超声分散仪以200～300W功率分散30～40min，得分散液，量取炭黑粉末等质量的沼气液，离心10～15min分离得到上层澄清沼气液，再将澄清沼气液和分散液混合后，在30～40℃下发酵9～12天；（5）待发酵结束后，将发酵物放入真空浓缩罐中，降低罐内压力至900～1000Pa，减压浓缩2～3h后得到浓缩物，再将浓缩物用喷雾干燥器干燥后装袋即得高分散性炭黑。...

【技术特征摘要】
1.一种高分散性炭黑的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）量取500～600mL菜籽油装入玻璃瓶中，再向菜籽油中加入一条长10～15cm的棉线作为灯芯，得到自制油灯，点燃油灯后用一个直径8～10cm的圆柱状玻璃筒罩住玻璃瓶，直至玻璃瓶中的菜籽油完全烧尽，将玻璃筒取出，用刮刀刮取玻璃筒内壁炭黑层，放入研钵研磨20～30min后转入烘箱，在105～110℃下干燥30～40min，得到炭黑粉末，备用；（2）称取100～200g爬岩鳅、50～60g鱿鱼须、120～130g黄豆和200～300g藕片放入组织粉碎机中粉碎20～30min得到混合料，将混合料装入陶瓷罐中，向罐中加入混合料等质量的去离子水，搅拌均匀后密封发酵罐，自然发酵20～30天；（3）...

【专利技术属性】
技术研发人员：许斌，张晶，赵玲玲，
申请(专利权)人：常州市鼎升环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32