用于各类应用的热改性的碳黑及其生产方法技术

电热流化床加热炉适用于对诸如碳黑材料的细颗粒物质进行连续热处理的方法，通过该加热炉的喷嘴以预定速率引入流化气体，通过该加热炉的进料管以预定速率连续引入未处理的碳黑，使其形成流化床，给所述电极施加电压以加热该流化床，并从排出管连续收集已处理的碳黑。从该排出管收集的碳黑显示出去除了ＰＡＨ及硫的特性，且已被石墨化、其吸湿性已消除，且所述碳黑更抗氧化。此外，所得的炉法碳黑具有７－１００ｎｍ粒度及５０－３００ｍｌ／１００ｇ吸油值，而热裂碳黑具有２００－５００ｎｍ的粒度及小于５０ｍｌ／１００ｇ的吸油值。提供了热改性的碳黑，其在食物接触型应用、湿固化聚合物系统、锌－碳干电池类电池应用、其它电化学电源及其它电子应用、半导体电线及电缆应用、以及胶囊复合物方面具有改进的性能特性，其中该胶囊复合物显示出改进的导热性及改进的加工性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术人AYALA，Jorge，Armando(乔治·阿曼多·阿亚拉)，墨西哥藉，2690Claredon Trace，Kennesaw，GA 30144；WANG，Weidong，中国藉，3775 Upland Drive，Marietta，GA 30066；EDWARDS，Charles(查尔斯·爱德华兹)，美国藉，4455 WoodfordPass，Roswell，GA 30075；HERD，Charles，R.(查尔斯·R·赫德)，美国藉，219 Maple CreekChase，Woodstock，GA 30188；和LAMBA，Rakshit(拉科夫谢特·兰巴)，印度藉，6087 BraidwoodBend，Acworth，GA 30101。相关申请的相互引用在美国，这是2004年2月25日提交的序号为10/786,690号的美国专利申请的后续申请，而该美国专利申请则是2003年9月18日提交的序号为10/666,048号的美国专利申请的后续申请。本申请要求2004年2月25日提交的序号为10/786,690号的美国专利申请的优先权。本申请要求2003年9月18日提交的序号为10/666,048号的美国专利申请的优先权。2004年2月25日提交的序号为10/786,690号的美国专利申请和2003年9月18日提交的序号为10/666,048号的美国专利申请均在此引入作为参考。参考“缩微胶片附录”无专利技术背景1.专利
本专利技术涉及热处理的碳黑。更特别地，本专利技术涉及热改性的碳黑，其在食物接触型应用、湿固化聚合物系统、锌-碳″干电池″类电池、碱性锌-二氧化锰电池、其它电化学电源及电子应用、半导电性电线及电缆应用、以及提供具有优良特性的硫化胶囊复合物及其它应用方面具有改良的性能特征；通过特有的连续热处理方法生产该碳黑。2.专利技术背景历史上，碳黑材料在经济体系的各个领域内已有诸多应用，并且市场上有众多产品包括碳黑材料作为其一个组分。但是，已发现在某些设置和应用中，更优选使用具有某些特性的碳黑，包括非常高纯度的碳黑材料。过去，难以产生出足量的供商业应用的高纯度碳黑，或者使生产时间足够短以满足经济可行性。现在，某些工业中需要具有改良性能特征的碳黑；这些应用包括但不局限于食物接触型应用、湿固化的聚合物系统、锌-碳″干电池″类电池、碱性锌-二氧化锰电池、其它电化学电源及电子应用、及半导电性电线及电缆应用。可在这些应用中使用的高纯度碳黑可以通过特有的连续热处理方法产生的本文所讨论的类型的碳黑。食物接触型应用食品与药品管理局(FDA)法规，即21 CFR 178.3297允许使用高纯度的炉法碳黑(furnace blacks)(22种多环芳烃(PAH)化合物＜500ppb，苯并α芘＜5ppb)为聚合物的着色剂(最多2.5％重量比的填充量)，该聚合物用于所有温度下的食物生产、制造、包裹、加工、制备、处理、包装、运输或保存中。传统炉法碳黑的PAH水平比FDA法规中允许的PAH水平更高。只有非常有限的现有炉法碳黑等级符合FDA的规定。但是，这些等级的炉法碳黑只能提供有限的形态。也可在这些应用中使用的槽法碳黑(Channel blacks)免于FDA法规，但是其在西半球和西欧已不再生产。生产热改性的碳黑是有益地，其具有符合FDA对食物接触应用的所有指标的必要特性，并具有众多的形态。本文所用的碳黑形态包括由ASTM-D3849测量的主要粒度及粒度分布、及聚集尺寸及聚集尺寸分布。半导体电缆及电线的应用碳黑用在绝缘的电力电缆的半导电防护材料中。这些半导电性材料的体积电阻系数通常在10-1-108欧姆-厘米。这些材料通常包含聚烯烃、导电性碳黑、抗氧剂及其它添加剂。这些保护材料的主要目的是通过防止静电荷的积聚，确保基本绝缘体的长寿命。较长寿命的电缆是优选地，并可通过该导体保护层的界面光滑度来实现。表面的光滑度可通过应用较大粒度(低表面积)的碳黑来完成。但是，较大粒度的碳黑具有较高的电阻系数。在半导体复合物中通常用乙炔碳黑(acetylene carbon black)来提供优良的界面光滑度。但是，这种类型的碳黑难于生产和加工，且与炉法碳黑相比只具有非常有限的形态。生产热改性的炉法碳黑是有益地，其所提供的复合物的界面光滑度至少相当于乙炔碳黑；且其更易加工并具有更好的传导性和熔体流动特性；并且与乙炔碳黑相反，其可以多种形态获得，并具有更低的吸湿性，该特性在半导电性复合物中是非常需要的。电化学电源术语″电化学电源″应理解为通过化学或电化学反应产生电流的装置。含碳材料广泛地用于固定式及便携式电源。在全世界市场上大约有50种商业可行的电化学电源。出于一种或多种原因，大多数的电化学电源在其设计中使用碳。含碳材料的应用可分为几个主要的组，其如下所述并可参考出版的文献I.Barsukov.电池用碳的应用，电池电源产品及技术(Applications for Battery Carbons.，Battery Power Products andTechnology)，v.4，9，P.30，2000。I.V.Barsukov，J.E.Doninger，P.L.Zaleski.电源中使用的石墨产品的新分类及应用，国际电化学协会第54届年会文集摘要(NovelClassification and an Application Overview of Graphitic Products used inPower Sources.，Book of Abstracts of the 54th Annual Meeting of theInternational Society of Electrochemistry)，Sao Pedro，Brazil，Abstract#445,8-9/2003。碳添加剂，提高电池活性材料的导电性在几乎所有的碱性原电池及充电电池、铅-酸电池及锂原电池系统中使用、也用于锂离子和锂聚合物电池的正极。电极活性材料-石墨碳用于锂离子、锂离子聚合物、某些无金属及半金属电池。电池及燃料电池中化学和电化学反应的催化剂这类应用的例子为锌-空气或″助听器″电池系统的气体扩散电极及燃料电池的气体扩散层。碳作为电池装配组件及″加工助剂″的添加剂应用包括燃料电池的分离板，碳/锌(″高容量″)电池、碳-碳复合电池、超级电容器的碳棒等。含碳材料作为电源中使用的涂层成分的应用碳涂层应用的某些例子列举如下双层电子电容器、电化学超大型电容器″超级电容器″、锌-碳电池；锂离子聚合物负极和正极、具有液体电解质的锂离子电池(用于正极和负极的金属箔涂层)，和锌-空气原电池和充电电池的集电器底材涂层；碱性锌-二氧化锰原电池和充电电池的罐涂层(cancoating)。本申请中公开的本专利技术涉及上述的全部应用，并包括所有商业可行的及处于开发阶段的便携式及固定式电源。关于电源所必需的含碳材料的性质的一些实例如下。锌-碳″干电池″类电池应用乙炔碳黑通常应用于干电池(锌-碳)类电池中以给予阴极(二氧化锰)导电性，并且还保持(吸收)电解质。这种能够在阴极混合物中保持更多电解质的能力使得乙炔碳黑成为具有吸引力的材料。然而，在混合过程中必须加以注意，以防止碳黑聚集体的剧烈剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】
热改性的碳黑，其粒度为７ｎｍ－５００ｎｍ且吸油值为３０－３００ｍｌ／１００ｇ，且所述碳黑通过连续的电热加热炉处理方法产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治阿曼多阿亚拉，王卫东，查尔斯爱德华兹，查尔斯R赫德，拉科夫谢特兰巴，迪帕克坦登，罗德尼I泰勒，马克S扎克，伊戈尔V巴尔苏科夫，约瑟夫E多尼吉，彼得R布思，
申请(专利权)人：哥伦比亚化学公司，高极石墨公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]