[发明专利]一种新型橡胶用碳黑的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳黑的制备方法，尤其是涉及一种新型橡胶用碳黑的制备方法，属于化工生产方法技术领域。 

背景技术

随着我国汽车制造业的大地发展和汽车使用量的大幅提高，我国已步入世界汽车制造和消费大国，并同时也成为橡胶轮胎的制造大国，而作为橡胶轮胎发展的一个重要的配套材料碳黑，其需求量也越来越大，传统的碳黑生产方法采用重油和煤焦油或石油乙烯焦油以及天然气（少量使用乙炔气），在对其热裂解和不完全燃烧的过程中，收集其产物，经过处理后形成工业碳黑。

上述工艺方法在制备碳黑的过程中，原料消耗量非常大，每吨碳黑产品消耗原料油约2吨或消耗天然气15000～40000m³ ，由于原材料成本随石油价格调整而上扬，且逐渐走高，因此，成本非常高，此外，在生产的过程中会产生大量的CO₂气体，排放于大气中，造成了环境的严重污染，不符合当前全球经济发展节能减排和低碳的态势。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种节能、低碳、成本低的新型橡胶用碳黑的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种新型橡胶用碳黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取原煤：原煤选取太西煤，其含碳量大于97.0%；

（2）多级破碎：分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径为小于80nm的细碳粒子；

（3）细碳粒子表面活化处理：采用改质剂对步骤（2）得到的细碳粒子进行表面活化，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工（减少热摩擦及所产生的热量），使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；

（4）造粒、烘干、去杂质：对步骤（3）经过表面活化处理后的细碳粒子进行造粒、烘干、去杂质后得到产品，其粒径符合橡胶用碳黑的粒径细度要求。

其中，步骤（2）所述的撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为40～180目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径小于1000目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为400～500nm；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后，得到平均粒径小于80nm的细碳粒子。

此外，上述的步骤（3）所述的改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物。

本发明的有益效果是：本发明摒弃了传统的燃烧法，采用破碎、表面改性等措施制备碳黑，此生产工艺在制备的全过程中无二氧化碳废气等三废排放，符合环保要求，此外，本发明成本低，只有原料煤、人工工资、水电等成本，收得率接近理论值，具有较高的产率，便于市场接受和大量的推广应用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明中，所述的平均粒径指的是：粒度分布曲线中累积分布为50%时的最大颗粒的等效直径。

实施例1：

一种新型橡胶用碳黑的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取原煤：原煤选取太西煤，其含碳量经过检测为97.2%；

（2）多级破碎：分别采用撞击破碎、高速剪切磨破碎、高速研磨破碎、高压或超高压静压破碎进行四级破碎，最终破碎后的物料的平均粒径小于80nm的细碳粒子，其中，撞击破碎采用的是鳄式破碎机，其对原煤进行初级破碎，破碎后的原煤的平均粒径为40目；高速剪切磨破碎采用的是高耐磨胶体磨破碎，经过二级破碎后，破碎后的平均粒径为960目；高速研磨破碎采用枝型搅拌磨破碎，经过二级循环破碎后，平均粒径为415nm；而高压或超高压静压破碎则采用的是压力为45000psi的超高压均质机，经过该超高压均质机进行破碎后，得到平均粒径73nm的细碳粒子。

（3）细碳粒子表面活化处理：采用改质剂对步骤（2）得到的细碳粒子进行表面活化，在本实施例中，改质剂为水杨酸酯和硅烷化合物的混合物，表面活化后适用于不同的橡胶类型，如天然胶，乙丙胶、丁苯胶、顺丁胶等，且具有较好的机械力学强度、拉伸强度和耐磨性能，并且易于加工（减少热摩擦及所产生的热量），使得碳黑产品多规格、广适用，达到高效低耗目的；