本发明专利技术涉及一种生产炭黑粒子的方法，其是在环形成层混合造粒机中，未成粒的炭黑进料量保持恒定，水通过位置尽可能靠近入口的两个喷嘴架分散，每个喷嘴架有两个喷嘴，其喷射雾锥与炭黑流动方向形成１０°～９０°角，喷嘴处测得的压力在３～５ｂａｒ。本发明专利技术还涉及吸油值大于１００ｍＬ／１００ｇ且成型炭黑的吸油值大于７８ｍＬ／１００ｇ的炭黑粒子以及吸油值低于９０ｍＬ／１００ｇ且成型炭黑的吸油值低于７８ｍＬ／１００ｇ的炭黑粒子。这些炭黑粒子可以应用于聚合物混合物、涂料、染料或颜料中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炭黑粒子、其生产方法和应用。
技术介绍
炭黑加工中所用大部分是成粒的产品，常常称为炭黑颗粒、珠粒炭黑或丸状炭黑。成粒的区别取决于炭黑的结构及其表面状况。例如低结构、低表面积的炭黑比高结构、低表面积的炭黑更容易聚结。众所周知，工业上有两种不同的炭黑造粒方法在造粒机中湿法造粒，随后干燥；在转鼓造粒机中干法造粒。两种方法有截然不同的工艺参数，与相应聚结的实际操作以及所形成粒子的性质密切相关。湿法造粒采用有带齿旋转轴的造粒机。这些造粒机由水平固定管(定子)和位于该管内的带齿旋转轴组成。带齿旋转轴的轴与管壁之间是可用来成粒的造粒空间。通过旋转的带齿轴使炭黑在造粒空间内从所述管一端的入口传送到该管另一端的出口。炭黑由于在静止的管壁上面翻滚而发生聚结。在造粒机中粉末状的炭黑与水强烈混合，也可以选择性地添加粘合剂。然后湿的颗粒在另外的工艺步骤中干燥(DE-AS 1 264 412；US3,607,086；US 3,787,161；US 4,222,727)。已知湿法造粒获得的炭黑粒子的硬度，在颗粒直径为1.4～1.7mm而且不使用粘结剂的情况下处于0.1～0.3N范围。可以使用添加剂来提高其硬度和/或改善湿法造粒或者干法造粒的粒子分散性。这些已知炭黑粒子的缺点是硬度、形状和/或结构对其加工性(分散性和掺混速度)而言不令人满意，和/或其流动性和储存性能较差。成粒后的炭黑，其硬度应该尽可能低，以便获得容易粉碎并能迅速而良好分散的粒子。但是随着粒子硬度的降低，其流动性和储存性能变差。因为硬度较低的粒子在流动和或输送过程中会由于磨损和破裂形成更多细粉，结果造成输送问题，以及炭黑粒子在使用介质中掺混(分散和掺混)不良或较慢。
技术实现思路
本专利技术的目的是制取具有良好流动性和储存性能而对掺混和分散而言又足够软的炭黑粒子。本专利技术的目的之一是一种生产炭黑粒子的方法，其特征是在一个环形成层混合造粒机中，未成粒炭黑的进料量保持恒定，水在3～5bar(在喷嘴处测量)压力下通过位置尽可能靠近入口的两个喷嘴架喷入，每个喷嘴架有两个喷嘴，喷嘴的喷射雾锥角度在10°～90°之间，优选在30°～60°之间，射向炭黑的流动方向。未成粒的炭黑通过螺旋输送机送至环形成层混合造粒机的入口。炭黑处理量或者说环形成层混合造粒机的处理量等于螺旋输送机的传送速度，因此可以在很宽的范围内调节。加料量和停留时间可以通过抬高出口使之高于入口来增加。结果使造粒机的轴线和水平线成0～15°的夹角。加料量和停留时间可以进一步受带齿轴的旋转速度影响。对同样的炭黑进料(炭黑处理量恒定)，加料量和停留时间与旋转速度增加成正比地下降。主要为了防止炭黑粘着到定子管壁上，在造粒期间，可以将环形成层混合造粒机的定子加热到20～150℃，优选加热到80～120℃。然后将来自环形成层混合造粒机的炭黑粒子进行干燥。干燥器的温度在100～250℃之间，优选在150～200℃之间。在干燥器出口处的炭黑粒子的温度为30～100℃，优选40～70℃。原则上各种类型的炭黑都可以采用本专利技术方法进行造粒。从DE 19521 565我们已知有炉法炭黑、灯焰炭黑、气黑、槽法炭黑、热裂法炭黑、乙炔炭黑、等离子法炭黑、转化炭黑(inversion black)等。从WO 98/45361或DE 19613796中知道的含硅炭黑(白炭黑)、从WO 98/42778中知道的含金属炭黑、电弧法(arc)炭黑和化工副产品的含碳材料等都可以使用。优选使用BET比表面为10～200m2/g的炭黑。粘结剂可以加到喷入的水中。糖蜜、木素磺酸盐和许多其他物质可单独或复合加入作为粘结剂。粘结剂使用浓度在0.5重量％～5重量％之间。对吸油值超过100mL/100g的炭黑粒子，粘结剂使用浓度在0.5重量％～1.5重量％之间。对吸油值低于90mL/100g的炭黑粒子，粘结剂使用浓度在1.5重量％～2.5重量％之间。根据炭黑的吸油值和成型后炭黑的吸油值，按本专利技术可以获得两种不同的炭黑粒子1、本专利技术目的之一是吸油值超过100mL/100g且成型炭黑的吸油值超过78mL/100g的炭黑粒子，其特征是直径超过2.5mm的粒子所占份额小于3.5重量％，优选小于2.0重量％；直径在0.71～1.0mm之间的粒子所占份额大于22重量％，优选大于25重量％，并且直径为0.71～1.0mm的这部分粒子的单个粒子硬度在7.0～25.0g之间，优选在8.0～20.0g之间。2、本专利技术的另一个目的是吸油值低于90mL/100g且成型炭黑的吸油值小于78mL/100g的炭黑粒子，其特征是直径为0.71～1.0mm的粒子所占份额小于30重量％，优选小于25重量％，并且直径为0.71～1.0mm的这部分粒子的单个粒子硬度在7.0～25.0g之间，优选在8.0～20.0g之间。这些炭黑粒子的BET比表面小于70m2/g，优选小于50m2/g。未干燥的炭黑粒子的水含量可以在35重量％～60重量％。本专利技术的炭黑粒子可以用于聚合物的混合物中，例如橡胶和塑料、涂料、染料、颜料以及其他许多炭黑用途。本专利技术的另一个目的是炭黑混合物，其特征是含有橡胶、本专利技术的炭黑粒子、以及任选的沉淀法硅酸和/或其他橡胶助剂。除了天然橡胶，合成橡胶也适于制备根据本专利技术的橡胶混合物。优选的合成橡胶例如是在Hofmann所著的《橡胶工艺》(斯图加特GenterVerlag出版社1980年版)中描述的。其中包括聚丁二烯(BR)；聚异戊二烯(IR)；苯乙烯/丁二烯共聚物(SBR)，其中苯乙烯含量为1重量％～60重量％，优选为5重量％～50重量％；异丁烯/异戊二烯共聚物(IIR)；丁二烯/丙烯腈共聚物(NBR)，其中丙烯腈含量为5重量％～60重量％，优选为10重量％～50重量％；乙烯/丙烯/二烯共聚物(EPDM)；以及上述橡胶的混合物。按照本专利技术这些橡胶混合物可以包含其他橡胶助剂产品，例如反应促进剂、阻聚剂、防老剂、稳定剂、加工助剂、增塑剂、石蜡、金属氧化物，以及诸如三乙醇胺、聚乙二醇或己三醇等的活化剂，这些都是橡胶工业中熟知的。这些橡胶助剂可以按常规数量使用，根据应用场合与其他物质一起控制。常规用量例如相对于橡胶是0.1重量％～50重量％。硫磺、有机硫供体或自由基形成剂都可以作为交联剂。按照本专利技术的橡胶混合物也可以含有硫化促进剂。适宜的硫化促进剂例如有巯基苯并噻唑、亚磺酰胺、胍类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐、硫脲类和硫代碳酸盐。硫化促进剂和交联剂的用量相对于橡胶为0.1重量％～10重量％，优选为0.1重量％～5重量％。橡胶与本专利技术炭黑粒子、以及任选的橡胶助剂和任选的其他填充剂的混合，可以在常规的混合器中进行，例如辊压机、密炼机和混炼挤出机。通常这样的橡胶混合物是在密炼机中制备的，首先将橡胶、本专利技术炭黑粒子以及任选的硅酸和橡胶助剂一起于100～170℃下在一个或多个连续的热机械步骤中混合。单个组分的添加顺序和添加时机对最终混合物的性能有决定性的影响。以这种方式获得的橡胶混合物通常再与交联剂在40～110℃于密炼机或辊压机中混合，加工成后续工序如模制和硫化的所谓原料。本专利技术橡胶混合物的硫化可以在80～220℃的温度下进行，优选130～180℃，压力在10～200bar范围内任选。本专利技术的橡胶混本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产炭黑粒子的方法，其特征在于，在环形成层混合造粒机中，未成粒的炭黑进料量保持恒定，水通过位置尽可能靠近入口的两个喷嘴架分散，每个喷嘴架有两个喷嘴，其喷射雾锥与炭黑流动方向形成１０°～９０°夹角，喷嘴处测得的压力为３～５ｂａｒ。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯舒赫，比迪耶比代，
申请(专利权)人：德古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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