[发明专利]一种低能耗环保炭黑的加工工艺

说明书

本发明公开了一种低能耗环保炭黑的加工工艺，通过将预处理炭黑和石墨烯以聚乙烯醇600为粘结剂进行复合，制得环保炭黑，该方式避免了用其他有毒粘结剂，保证了炭黑制备工艺的绿色环保，同时未使用大功率设备处理，降低炭黑制备的能耗，并在制备过程中制备了改性炭黑和增强剂，该增强剂分子上含有大量受阻胺和受阻酚结构，在与橡胶共混时能够将产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行，消除自由基的反应，能使自由基生成稳定的物质，达到抗老化的效果，同时分子上的巯基苯并噻唑结构能够参与橡胶的硫化交联反应，使得环保炭黑与橡胶质检的相互作用增强，提高的补强效果，并促进了填料的分散性。

技术领域

本发明涉及炭黑制备技术领域，具体涉及一种低能耗环保炭黑的加工工艺。

背景技术

炭黑具有良好的耐光性、耐热性、抗静电性等特点而广泛用于塑料制品中，在塑料制品的应用中，与直接加入炭黑相比，采用以塑料为载体的炭黑母粒可以更好的分散于塑料中，而炭黑母粒的黑度直接与炭黑的粒径相关，粒径越小，比表面积愈大，炭黑的黑度越高，这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体，但是其比表面仍能起作用，原生炭黑粒子越细，则凝聚体的比表面积越大，所显现的颜色更黑，防紫外线作用更佳，并且由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以着色力更强；

但现有的炭黑材料在加工过程中使用有毒粘结剂，使得制备出的炭黑材料会对环境造成影响，同时因为炭黑无法在橡胶材料中均匀分散，使得制备出的橡胶材料品质差，且机械性能低，在使用一段时间后，橡胶会出现快速老化，进而导致无法正常使用；

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗环保炭黑的加工工艺，通过改性炭黑和增强剂，解决了现阶段炭黑在增强橡胶后，橡胶的机械性能提升不明显，且会出现凝聚现象的问题，并增强了橡胶的抗老化效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低能耗环保炭黑的加工工艺，具体包括如下步骤：

步骤S1：将增强剂溶于四氢呋喃中，制得增强液，将改性炭黑分散在去离子水中，加入三乙胺，在转速为150-200r/min，温度为20-25℃的条件下，进行搅拌并滴加增强液，反应4-5h后，离心干燥，制得预处理炭黑；

步骤S2：将预处理炭黑、石墨烯、聚乙烯醇600混合均匀，在频率为60-80kHz的条件下，超声处理2-3h后，在温度为400-420℃的条件下，焙烧3-4h，制得环保炭黑。

进一步的，步骤S1所述的增强剂和改性炭黑的用量质量比为3:1。

进一步的，步骤S2所述的预处理炭黑和石墨烯的用量质量比为5:1。

进一步的，所述的改性炭黑由如下步骤制成：

将炭黑分散在去离子水中，在转速为200-300r/min的条件下，进行搅拌并通入臭氧，进行反应1-1.5h后，调节反应液pH值为13-14，继续反应6-8h，调节反应液pH值为3，离心制得氧化炭黑，将氧化炭黑、甲苯-3,5-二异氰酸酯、甲苯混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为0-3℃的条件下，进行搅拌并加入三乙胺，反应30-40min后，升温至温度为120-130℃，继续反应30-40min，蒸馏去除甲苯-3,5-二异氰酸酯，制得改性炭黑。

反应过程如下：

进一步的，所述的氧化炭黑、甲苯-3,5-二异氰酸酯、N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g:5mL:0.2mL。

进一步的，所述的增强剂由如下步骤制成：