專利名稱：一種制備碳黑顆粒的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳黑造粒的工藝。
背景技術(shù)：
工業(yè)上通常采用造粒工藝，將散狀碳黑做成碳黑顆粒，因為顆粒狀的碳黑密度大，容易操作和運輸。而且，顆粒狀碳黑更易于在各種加工設(shè)備中使用。因此，大多數(shù)涉及碳黑的工藝應(yīng)用都要求將其造粒。傳統(tǒng)上，造粒工藝包括給碳黑粉添加水溶液和粘結(jié)劑而得到一種混合物，混合物在鼓式或針式造粒機中制粒。之后，采用加熱工藝干燥從造粒機出來的顆粒以去除水分。傳統(tǒng)造粒法的主要缺點是碳黑混合物中的水分和粘結(jié)劑分布不均。為了克服這一 缺點，滿足顆粒品質(zhì)的要求，需要添加多余的水。之后，在加熱工藝中，通常采用在旋轉(zhuǎn)鼓式干燥器中加熱去除水分。多余的水分導(dǎo)致干燥器的負荷增加，產(chǎn)品生產(chǎn)率減少。此外，由于存在多余水分，導(dǎo)致干燥工藝所需能量和時間增加。因此，碳黑混合物中水分和粘結(jié)劑的均勻分布是造粒工藝的關(guān)鍵。而且，由于造粒組份的分布不均，也會造成所生產(chǎn)碳黑顆粒的品質(zhì)不均勻。過去曾研究使用分散劑，在終端應(yīng)用中更均勻地分散碳黑，例如，在橡膠或塑料應(yīng)用中使用分散劑。但是，仍感覺需要提供一種改進的造粒工藝，確保水分和粘結(jié)劑在碳黑混合物中均勻分布，從而獲得均勻的碳黑品質(zhì)。曾經(jīng)做過若干嘗試，想找到一種能夠克服上述一個或多個缺點的碳黑造粒工藝。部分已公開的先有技術(shù)如下編號為3776750的美國專利公開了碳黑造粒的兩級工藝。第一級包括形成第一碳黑與水乳劑的混合物，第二級包括向第一混合物中添加水而得到第二混合物。然后攪拌混合物形成碳黑顆粒。美國專利3776750所公開的工藝旨在提供軟顆粒，易于分裂和散布在橡膠內(nèi)。編號為3956445的美國專利公開了一種改進的碳黑造粒方法，可產(chǎn)生較高密度的層狀顆粒。該方法包括將無水造粒液與散狀碳黑按約2/3 2的重量混合比混合的步驟，以及在造粒機中攪拌所形成的混合物以形成顆粒。遞增添加碳黑，最后添加水。按比例控制碳黑與造粒液的量及遞增添加碳黑的時間，以形成層狀顆粒。編號為4102967的美國專利所公開的碳黑造粒法可形成具有硬外殼的層狀碳黑顆粒。該方法包括步驟按約2 : 3至2 : I的重量混合比向造粒機中加入無水造粒液與散狀碳黑，攪拌混合物以形成顆粒，向造粒機中添加碳黑，最后向造粒機中添加含木質(zhì)素磺酸銨或烴油的造粒液，得到層狀顆粒。這樣獲得的層狀顆?？蓽p少與散布相關(guān)的問題及操作時起塵的問題。本發(fā)明旨在提供一種改進的碳黑造粒工藝，其主要目標是達成水分和粘結(jié)劑在碳黑顆粒表面均勻分布，從而在終端應(yīng)用中均勻地散布碳黑。此外，本發(fā)明旨在減少水耗及節(jié)能，同時增加生廣率，提聞顆粒品質(zhì)。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是，提供一種碳黑造粒的工藝。本發(fā)明的另一個目的是，提供一種碳黑造粒的工藝，能夠在顆粒表面均勻地分布水分。本發(fā)明的另一個目的是，提供一種節(jié)能型碳黑造粒的工藝。本發(fā)明的另一個目的是，提供一種具有均勻顆粒品質(zhì)的碳黑造粒工藝。
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本發(fā)明的另一個目的是，提供一種造粒工藝，以減少碳黑粉造粒所需的水量。本發(fā)明的另一個目的是，提供一種碳黑造粒工藝，以減少干燥含水顆粒所花時間。本發(fā)明的另外一個目的是，提供一種能提高生產(chǎn)率的碳黑造粒工藝。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明所公開的碳黑造粒工藝包括以下步驟■將碳黑粉、水、粘結(jié)劑和分散劑混合成均質(zhì)混合物；其中，碳黑與水的混合比范圍是0.1 2.0至2 1，所述分散劑是一種含有胺和聚醚的胺基表面活性劑，所述分散劑在所述混合物中含量的范圍是0. 005-0. 1%?！鲇盟鼍|(zhì)混合物在造粒機中制粒得到原碳黑顆粒；以及■在150_250°C溫度下干燥所述原碳黑顆粒20_60分鐘得到碳黑顆粒成品。通常，根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括選擇所述胺的步驟，可供選擇的胺有伯胺、仲胺、叔胺、二胺、三胺、芳香胺、脂環(huán)胺、及環(huán)脂胺。最好，根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括選擇所述聚醚的步驟，聚醚中含有至少一種選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的化合物。此外，根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括選擇所述聚醚的步驟，即從脂肪族聚醚、聚醚烯、環(huán)聚醚和芳香族聚醚組中選擇至少一組，所述組至少是一種線性或枝狀結(jié)構(gòu)類型。通常，根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括選擇所述分散劑的步驟，分散劑中的胺與聚醚的混合比范圍是0.1 10至10 0.1。最好，根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括選擇所述聚醚的步驟，聚醚中的環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合比率不小于I。根據(jù)本發(fā)明，碳黑造粒的工藝包括添加所述粘結(jié)劑的步驟，粘結(jié)劑在所述混合物中的含量范圍是5-15%。發(fā)明詳述本發(fā)明構(gòu)思了一種具有均勻品質(zhì)的碳黑造粒工藝，該工藝中所用分散劑通常是一種含胺和聚醚的胺基表面活性劑，與水和粘結(jié)劑同時添加，分散劑在整個混合物中的含量范圍是0.005-0. I %。此外，在造粒過程中使用分散劑將導(dǎo)致水分在碳黑顆粒表面均勻分布，這樣，將有利于顆粒品質(zhì)均勻、減少水耗、節(jié)能及提聞生廣率。根據(jù)本發(fā)明的碳黑造粒工藝主要包括步驟將碳黑粉、水、粘結(jié)劑和分散劑混合成均質(zhì)混合物；其中，在均質(zhì)混合物中的碳黑與水的混合比范圍是0. I 2.0至2 I ;分散劑通常是一種含有胺和聚合鏈(通常是聚醚)的胺基表面活性劑，其在均質(zhì)混合物中的含量范圍是0.005-0. I % ;粘結(jié)劑在均質(zhì)混合物中的含量范圍是5-15%。然后將均質(zhì)混合物在造粒機中制粒得到原碳黑顆?；蚝己陬w粒。此外，在造粒過程中使用分散劑有助于減少為獲得均質(zhì)混合物需要添加的水量。因此，與不使用分散劑相比，這樣制成的原碳黑顆粒的含水量較少。在150-250°C溫度下干燥原碳黑顆粒20-60分鐘得到碳黑顆粒成品。由于原碳黑顆粒中的含水量減少，干燥顆粒所需的時間減少，因此節(jié)省2-10%的能量。顆粒中的含水量可透過從干燥器的抽樣區(qū)間歇取樣進行檢查和測量。用作分散劑的胺基表面活性劑主要包含胺和聚醚鏈；其中，胺為粘合組，組份選自伯胺、仲胺、叔胺、二胺、三胺、芳香胺、脂環(huán)胺和環(huán)脂胺；聚醚鏈包括至少一種選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的化合物。本發(fā)明的表面活性劑可以包括一種或多種有機氧化物，基本組份是有聚合鏈結(jié)構(gòu)的聚醚。此外，聚醚鏈中至少有一組選自脂肪族聚醚、聚醚烯、環(huán)聚醚和芳香族聚醚組；該組為線性及/或枝狀結(jié)構(gòu)，與環(huán)氧乙烷及/或環(huán)氧丙烷一起連接到其中一個結(jié)構(gòu)鏈上。在分散劑中，胺與聚醚的混合比范圍是0. I 10至10 0.1，最好是0.5 2.0。為獲得最佳工藝條件，所添加的分散劑在整個造?；旌衔镏泻康姆秶?. 005-0. 1%。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明，聚醚中所含環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合比率最好等于或小于I。在本發(fā)明的首選實施例中，碳黑粉與水的混合比是I : 1，含水原碳黑顆粒在180-220°C溫度范圍下干燥30-45分鐘。由于干燥含水顆粒的時間較傳統(tǒng)的造粒方法減少
3-10%，顆粒生產(chǎn)率有顯著提高，且能耗大大減少。因此，由于水和粘結(jié)劑在碳黑混合物中均勻分布，加上分散劑的作用，導(dǎo)致干燥均勻，從而使顆粒的品質(zhì)和特性均勻。本發(fā)明的造粒工藝可以連續(xù)或分批進行，而無論哪一種情形，顆粒的單位時間生產(chǎn)率均有提高，造粒周期減少，從而生產(chǎn)循環(huán)次數(shù)增加。而且，添加到碳黑粉中的水量減少有助于含水碳黑顆粒的大小均勻。本發(fā)明的工藝適用于所有各式各樣的碳黑，可在傳統(tǒng)的造粒設(shè)備上輕松使用。測試結(jié)果現(xiàn)結(jié)合以下例子對本發(fā)明進行說明，這些例子絕不限制本發(fā)明的范圍和界限，而僅僅是本發(fā)明的示范。例I :在第一混合物A中，碳黑粉與水的混合比為I : 1，采用無任何分散劑造粒；在碳黑粉與水的第二混合物B中，含有0. 01 %的分散劑，采用類似的造粒方法。第二混合物B所用水量比第一混合物A少5%。由此在造粒機中形成的含水顆粒在150-250°C溫度范圍下干燥30-45分鐘，其中，所有顆粒均在幾乎完全相同的條件下進行干燥。將由此獲得的成品碳黑顆粒的特性及各種過程參數(shù)進行分析，其結(jié)果列于表I中。表I :由第一混合物A與第二混合物B所得成品顆粒特性和過程參數(shù)的對比分析。
權(quán)利要求
1.一種碳黑造粒的工藝，所述工藝包括以下步驟 ■將碳黑粉、水、粘結(jié)劑和分散劑混合成均質(zhì)混合物；其中，碳黑與水的混合比范圍是0.1 2.0至2 1，所述分散劑是一種含有胺和聚醚的胺基表面活性劑，所述分散劑在所述混合物中含量的范圍是0. 005-0. 1%。
■用所述均質(zhì)混合物在造粒機中制粒得到原碳黑顆粒；以及 ■在150-250°C溫度下干燥所述原碳黑顆粒20-60分鐘得到碳黑顆粒成品。
2.在權(quán)利要求I所述的碳黑造粒的工藝中包括選擇所述胺的步驟，可供選擇的胺有伯胺、仲胺、叔胺、二胺、三胺、芳香胺、脂環(huán)胺、及環(huán)脂胺。
3.在權(quán)利要求I所述的碳黑造粒的工藝中包括選擇所述聚醚的步驟，聚醚中含有至少一種選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的化合物。
4.在權(quán)利要求I所述的碳黑造粒的工藝中包括選擇所述聚醚的步驟，即從脂肪族聚醚、聚醚烯、環(huán)聚醚和芳香族聚醚組中選擇至少一組，所述組至少是一種線性或枝狀結(jié)構(gòu)類型。
5.在權(quán)利要求I所述的碳黑造粒的工藝中包括選擇所述分散劑的步驟，所述分散劑中的胺與聚醚的混合比范圍是0. I 10至10 0.1。
6.在權(quán)利要求3所述的碳黑造粒的工藝中包括選擇所述聚醚的步驟，所述聚醚中的環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合比率不小于I。
7.在權(quán)利要求I所述的碳黑造粒的工藝中包括添加所述粘結(jié)劑的步驟，所述粘結(jié)劑在所述混合物中含量的范圍是5-15%。
全文摘要
本發(fā)明構(gòu)思了一種碳黑造粒的工藝，將碳黑粉和水按比例范圍0.1∶2至2∶1與粘結(jié)劑和分散劑混合。分散劑是胺基表面活性劑，所添加的分散劑在整個混合物中含量的范圍是0.005-0.1％?；旌衔镌谠炝C中制粒，所得原碳黑顆粒在150-250℃溫度下干燥20-60分鐘，得到碳黑顆粒成品。本發(fā)明的工藝達成水分在顆粒表面均勻分布、顆粒品質(zhì)均勻、減少水耗、節(jié)能及提高生產(chǎn)率。
文檔編號C09C1/58GK102791807SQ201180008009
公開日2012年11月21日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月3日
發(fā)明者S·拉亞莫罕默德, 蘭詹·戈沙爾, 維賈伊·阿加瓦爾, 馬尤爾·普拉布 申請人:埃迪亞貝拉努沃有限公司, 埃迪亞貝拉科技有限公司