炭黑的制造方法技术

一种调整的等离子体法炭黑的制造方法。描述调整的等离子体法炭黑的制造方法，其包括将炭黑颗粒在形成期间和/或之后以受控的方式经受表面官能化剂以将一定程度和/或密度的官能化赋予至炭黑颗粒上，以便使颗粒适应特定的预期应用。

The manufacturing method of carbon black

An adjusting method for producing carbon black by plasma method. A method of producing a modified plasma method of carbon black, which includes using carbon black particles during and / or after the formation of a surface functionalized agent in a controlled manner to assign a degree and / or density to carbon black particles, so that the particles can be adapted to a specific expected application.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】炭黑的制造方法相关申请的交叉参考本申请要求2015年8月7日递交的美国临时专利申请No.62/202,498的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文中。
本专利技术通常属于的
是利用电能来实现化学变化的方法的

技术介绍
许多年来有很多可以使用和一直使用的工艺用来生产炭黑。许多年来用于生产该炭黑的能源已在很大程度上与用于将含有碳氢化合物的材料转化成炭黑的原材料紧密地连接。精炼残油和天然气一直是用于生产炭黑的资源。举例来说，在诸如炭黑生产等的化学工艺中，能源已经随着时间从简单的燃烧发展到油炉、发展到等离子体。如在所有的制造中，不断在寻找更高效和更有效的方式来生产此类产品。改变能源的流量和其它条件、改变原材料的流量和其它条件、增加生产的速度、增加产量、减少制造设备磨耗特性等均一直是并且继续是许多年来此寻求的一部分。本文说明的系统满足了上述挑战，并且还获得了更高效和更有效的制造工艺。
技术实现思路
描述等离子体法炭黑的制造方法，其包括将炭黑颗粒在形成期间和/或之后以受控的方式经受表面官能化剂以将一定程度和/或密度的官能化(functionalization)赋予至炭黑颗粒上，以便使颗粒适应特定的预期应用。另外的实施方案包括：上述的方法中，官能团包括含氧官能团；上述的方法中，将官能团引入反应器、造粒机和/或干燥机中；上述的方法中，官能团包括羧酸基团和/或酚基团；上述的方法中，官能化的密度高达约30μmol/m2；上述的方法中，将炭黑颗粒在高达约500℃的温度下经受官能化剂；上述的方法中，官能化剂包含一种或多种氧化剂；上述的方法中，官能化剂包括H2、CO、CO2、O2、水蒸气、氮气、N2O、NO2、臭氧、氨、胺、甲胺、氢氧化物、H2O2、酸类、HNO3、过硫酸盐、次卤酸盐、石盐(halites)、卤酸盐(halates)、高卤酸盐(perhalates)、高锰酸盐、碳酸盐、漂白剂(bleach)、硝酸、高锰酸钾、硫酸、重氮盐、磺胺酸的重氮盐、硝酸酯、硝酸盐、有机硝酸盐、过氧化物和碱金属超氧化物(superperoxides)中的一种或多种；通过上述的工艺制造的炭黑。具体实施方式本文中示出的细节通过实施例的方式且仅是出于说明性讨论本专利技术的各种实施方案的目的，并且为了提供认为是本专利技术的原理和概念方面的最有用且容易理解的说明而提出。就这点而言，没有进行尝试显示比本专利技术的基本理解所必要的更详细的本专利技术的详情，该说明使得如何使本专利技术的几个形式在实践中体现对于本领域技术人员是显而易见的。现在将通过参考更详细的实施方案来描述本专利技术。然而，本专利技术可以以不同形式来体现，而不应被解释为局限于本文中所述的实施方案。当然，提供这些实施方案，以致本公开将是全面且完整的，并且将本专利技术的范围完全地传达给本领域技术人员。除非另有定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属的领域普通技术人员通常理解的相同的含义。本文中，本专利技术的说明书中所使用的术语仅是用于描述特定的实施方案，而不意欲限制本专利技术。如在本专利技术的说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”意欲也包括复数形式，除非上下文中另外清楚地说明。本文中提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献通过参考将其整体明确地引入。除非另有说明，否则说明书和权利要求书中所使用的表示成分的量和反应条件等的所有数字理解为在所有情况下通过术语“约”修改。因此，除非相反地表示，否则在以下说明书和所附权利要求书中所阐述的数值参数是可以根据寻求通过本专利技术获得的期望的性能而改变的近似值。至少，不试图限制等同原则在权利要求范围中的应用，各数值参数应当解释为基于有效数字的位数和普通的四舍五入法。尽管本专利技术的宽泛范围所阐述的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中阐述的数值被尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由在它们各自的试验测量中求得的标准偏差必然导致的误差。遍及本说明书给出的每个数值范围将包括落在该较宽数值范围内的每个较窄的数值范围，就如这些较窄的数值范围全都明确地写入本文中。本专利技术的另外的优点将部分地在以下说明中阐述、且部分地将从说明中显而易见、或可以通过本专利技术的实践得知。应当理解的是，前述总体说明和以下详细说明两者均仅是示例性和说明性的而不是如要求保护地限制本专利技术。用特定的表面化学制造的炭黑(CB)可以在橡胶、复合物和其它应用中赋予改善的性能。通常，通过等离子体和其它高温工艺生产的炭黑过去在橡胶配混物中性能不良。然而，当可以控制表面官能度时，可以生产与传统上生产的等离子体炭黑(plasmablacks)相比时具有优异性能特性的炭黑，例如甚至胜过一些通常的油系炉黑。例如，通过在碳表面上生成氧官能团可以改善性能。在通常的炉法中，例如，由于存在可以以具有与由水、氢气、一氧化碳、二氧化碳和各种其它气体组成的尾气接触的CB为特征的时间-温度曲线，官能团可以固有地存在于表面上。这些气体可以与CB密切接触，同时CB仍然在能够形成表面官能团的高温(例如，约600℃)下。由于在通常的等离子体法中在尾气中缺乏氧基团，通常将不形成表面官能团，并且该材料可具有称为“死表面(deadsurface)”的那些。该死表面可以以当暴露于一定范围内的相对湿度(RH)条件(例如，从约0％至约80％RH)时不具有大量的水摄取量为特征。受控的氧化可以将特定的基团置于表面上。例如，炉黑的表面可以包括60:40(摩尔当量)的酚基团:羧酸基团，而在受控的表面的情况下，该配给量可以包括10:90的酚基团:羧酸基团。羧酸基团通常对橡胶或SBR(丁苯橡胶)更有反应性并且更大可能形成称为“结合橡胶(boundrubber)”的那些。除了其它可能的益处如增加的车辆每加仑英里数(mpg)之外，结合橡胶的量越大会导致越低的振动、滞后、胎面磨损(treadwear)，和/或越高的增强。本文公开的是借由在温度下引入空气或其它氧化剂以接触产物，通过改善诸如反应器混合、造粒机添加剂和在干燥机中表面的氧化等事情来控制CB的表面化学。将氧化剂添加至反应器气体可以产生类似的改善并且表现本文所描述的那些的一部分。通过改变混合以使相同表面积的产物在不同的温度下形成来将表面化学改性；通过向造粒机中使用添加剂来将产物的表面化学改性；通过使用改变在干燥机中的气相化学来将产物的表面化学改性；和通过改变反应器和/或热交换器和/或脱气容器中的气相化学来将表面化学改性全部包括在本文中。由于在这样的时间-温度反应时时间-温度曲线和气氛的组合，当利用传统的炉法制造时，氧基团通常在炭黑的表面形成。燃烧油且具有水淬火的炉式反应器的通常的气氛或尾气可以包括以下组分(根据Donnet’sCarbonBlack,第2版，由MarcelDekker出版,1993，其公开的内容在此通过引用并入本文中(第46页))。表1尾气组分体积百分比N261-67CO23-5CO211-15H212-24CH40.02-0.5C2H40.02-0.5除了这些组分之外，水蒸气通常以约35％～45％存在。空气中升高的温度可以引起炭黑的表面氧化，其中温度可以低到约250℃～400℃(CarbonBlack，Donnet，p.47)。对于采用氢淬火的等离子体炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体法炭黑的制造方法，其包括将炭黑颗粒在形成期间和/或之后以受控的方式经受表面官能化剂以将一定程度和/或密度的官能化赋予至炭黑颗粒上，以便使所述颗粒适应特定的预期应用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.07 US 62/202,4981.一种等离子体法炭黑的制造方法，其包括将炭黑颗粒在形成期间和/或之后以受控的方式经受表面官能化剂以将一定程度和/或密度的官能化赋予至炭黑颗粒上，以便使所述颗粒适应特定的预期应用。2.根据权利要求1所述的方法，其中官能团包括含氧官能团。3.根据权利要求1所述的方法，其中将官能团引入反应器、造粒机和/或干燥机中。4.根据权利要求1所述的方法，其中官能团包括羧酸基团和/或酚基团。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述官能化的密度高达约30μmol/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·J·哈德曼，R·W·泰勒，
申请(专利权)人：巨石材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US