一种石墨烯增强炭黑制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107099171A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201610955868.6(22)申请日2016.11.03(71)申请人孙旭阳地址314001浙江省嘉兴市凌公塘路翰林府第21幢405室(72)发明人孙旭阳(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人王嘉华(51)Int.Cl.C09C1/48(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯增强炭黑制备方法(57)摘要一种石墨烯增强炭黑及其制备方法，其技术特征在于将富含碳源的物质与含氧气体、无机盐分别引入燃烧反应炉，先高温燃烧，再缺氧燃烧后形成气液固三相流，同时通过旋流离心将气相与液固相实现分离，固相炭黑混入熔盐形成由熔融无机盐、悬浮的炭黑和溶解于熔盐的单原子碳组成的溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液;气相物质经处理后排放;进一步收集所述溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液;将所述溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液冷却，石墨烯过饱和析出在炭黑上，然后结晶为固态粉体;将所述固态粉体中的无机盐通过水洗脱除，得到石墨烯增强炭黑粉。本发明具有性能质量优良，成本低、效率高、污染少的特点。CN107099171ACN107099171A权利要求书1/1页1.一种石墨烯增强炭黑及其制备方法，其特征在于将富含碳源的物质与含氧气体、无机盐分别引入燃烧反应炉，先高温燃烧，再缺氧燃烧后形成气液固三相流，上述气相物质为燃料气体、燃烧反应后气态生成物形成的高温烟气，上述液相物质为熔盐，上述固相物质为燃烧反应后固态生成物炭黑、补充炭黑；然后降温，同时通过旋流离心将气相与液固相实现分离，固相炭黑混入熔盐形成由熔融无机盐、悬浮的炭黑和溶解于熔盐的单原子碳组成的溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液;气相物质经处理后排放;进一步收集所述溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液;将所述溶有原子碳的炭黑熔盐悬浊液冷却，石墨烯过饱和析出在炭黑上，然后结晶为固态粉体;将所述固态粉体中的无机盐通过水洗脱除，得到石墨烯增强炭黑粉；经过干燥、造粒等常规工序最终得到石墨烯增强炭黑。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强炭黑及其制备方法，其特征在于所述富含碳源的物质包括但不限于煤、天然气、燃料油、炭黑。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强炭黑及其制备方法，其特征在于所述气相物质高温烟气经处理后排放是指高温烟气一部分经燃烧作为干燥机热源，大部份作为余热锅炉燃料燃烧后排放。2CN107099171A说明书1/3页一种石墨烯增强炭黑制备方法技术领域[0001]本发明涉及新材料制备领域，具体说是一种石墨烯增强炭黑制备方法。背景技术[0002]炭黑（carbonblack），又名碳黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面2积非常大，范围从10~3000m/g，是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1。由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等，也可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，目前主要用于机械补强剂和导电添加剂。在橡胶轮胎的应用中，一方面可以减轻橡胶重量（以及降低橡胶使用成本），另一方面可以增加耐磨性，同时可以增加导电性。[0003]当前工业生产中90%以上均采用油炉法。典型的生产工艺是，将燃料油与预热到800℃以上的预热空气混合、燃烧，产生约1900℃的高温燃烧气流。原料油预热到180℃后径向喷入反应炉喉管段，与高温燃烧气流混合，迅速裂解，生产炭黑烟气。在反应炉急冷段，直接把水喷入高温的炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止反应。反应炉生成的炭黑烟气经空预器预热空气和油预热器预热原料油，进入旋风分离器和袋滤器，把炭黑收集下来。尾气一部分经燃烧作为干燥机热源，大部份作为锅炉燃料。粉状炭黑经湿法造粒机造粒成型，进入回转干燥，再通过筛选为成品经包装入库。[0004]石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化而形成的具有蜂巢晶格的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯，并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯具有优异的性能。首先，石墨烯的比表面积非常大，可达2630m2/g。其次，石墨烯中的碳原子以sp2方式杂化，每个碳原子与其相邻的三个碳原子通过σ键形成稳定的碳-碳键，因而使石墨烯具有极高的力学性能，其杨氏模量可达1100GPa，断裂强度可达130GPa。再次，石墨烯中的π电子离域形成大π键，π电子可以自由移动，因此石墨烯具有优异的导电性能，其载流子迁移速率可高达2×105cm2·V-1