一种改性炭黑粒子及其制备方法和用途.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CN109880405A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910258300.2(22)申请日2019.04.01(71)申请人济南圣泉集团股份有限公司地址250204山东省济南市章丘市圣泉工业园(72)发明人唐磊郑应福李华民刘亚萍张御妹马洁(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.C09C1/56(2006.01)C09C3/04(2006.01)C08K9/08(2006.01)C08K3/04(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种改性炭黑粒子及其制备方法和用途(57)摘要本发明涉及一种改性炭黑粒子及其制备方法和用途，在炭黑造粒过程中加入纳米碳材料，造粒后得到改性炭黑粒子；所述纳米碳材料包括石墨烯材料和/或碳纳米管；所述改性炭黑粒子的粒径为1-5mm；所述改性炭黑粒子用作导电填料、导热或轮胎橡胶的补强剂。本发明提供的制备方法能够实现纳米碳材料在炭黑中的均匀分散，最大程度的提高炭黑的导电性，也有利于后续与高分子材料混合时的分散性。CN109880405ACN109880405A权利要求书1/1页1.一种改性炭黑粒子的制备方法，其特征在于，在炭黑造粒过程中加入纳米碳材料，造粒后得到改性炭黑粒子；所述纳米碳材料包括石墨烯材料和/或碳纳米管。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米碳材料包括石墨烯材料；优选地，所述石墨烯材料包括单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、还原氧化石墨烯、改性石墨烯和石墨烯纳米片中的任意一种或至少两种组合；优选地，所述石墨烯材料的片层厚度为1-50nm，优选2-30nm，进一步优选10-15nm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米碳材料以混合溶液的形式在炭黑造粒过程中加入，其中所述混合溶液包括纳米碳材料、粘结剂与水；优选地，所述粘结剂包括木质素硫磺钠和/或糖蜜；优选地，所述混合溶液中，纳米碳材料的浓度为0.05％-20％；优选地，所述混合溶液中，粘结剂的浓度为2.4％-25％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的制备方法包括以下步骤：(1)纳米碳材料分散液：将纳米碳材料分散于水溶液中；(2)造粒水溶液：将粘结剂与水混合；(3)将纳米碳材料分散液加入到造粒水溶液中，形成混合溶液；其中，所述纳米碳材料分散液中纳米碳材料的浓度为0.05％-20％，造粒水溶液中粘结剂的浓度为2.4-25％。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米碳材料分散液中含有分散剂；优选地，所述纳米碳材料分散液中分散剂的浓度为0.5％-20％；优选地，所述分散剂包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、木质素磺酸盐、司班、吐温和糖蜜中的任意一种或至少两种组合；优选地，所述纳米碳材料分散液的pH为3-9。6.根据权利要求3-5所述的制备方法，其特征在于，在造粒过程中，混合溶液以雾化喷淋的方式加入，所述雾化的压力≥0.4MPa，优选0.4MPa。7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述造粒过程中，所述混合溶液与炭黑粉末的体积比为100-1300:40-50，优选160:47。8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的改性炭黑粒子，其特征在于，所述改性炭黑粒子的粒径为1-5mm。9.一种改性橡胶，其特征在于，所述改性橡胶中包含权利要求1-8中任一项所述的改性炭黑粒子；优选地，所述改性橡胶中所述改性炭黑粒子的质量分数为10％-30％。10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的改性炭黑粒子的用途，其特征在于，所述改性炭黑粒子用作塑料导电填料或轮胎橡胶的补强剂。2CN109880405A说明书1/7页一种改性炭黑粒子及其制备方法和用途技术领域[0001]本发明涉及碳材料技术领域，尤其涉及一种改性炭黑粒子及其制备方法和用途。背景技术[0002]炭黑是一种具有纳米尺度的粒子状结构，炭黑的粒径一般为50-300nm，炭黑的一个重要用途就是用于补强橡胶，在橡胶制品中，炭黑起到填充和补强的作用。填充炭黑后，提高基体材料的强度、黑度或导电性等功能。炭黑的粒子具有一定的聚集性，在炭黑生产中，炭黑与木质素、粘结剂造粒形成炭黑粒子，有利于在后续的包装、运输、加工领域使用。[0003]为了进一步提高炭黑的导电性能，常常会加入石墨烯、多层石墨、碳纳米管等高导电性的碳材料，但是这些碳材料在于炭黑混合的同时容易发生团聚，导致分散不均匀，达不到预期的提升炭黑导电性能的效果，还会影响到后续与高分子材料的结合性能。例如，石墨烯的二维纳米片层结构，石墨烯的片层之间很容易在范德华力的作