一种准原位改性热解炭黑的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种准原位改性热解炭黑的制备方法，包括以下步骤：(1)废轮胎热解生成固态物；(2)待固态物冷却至室温后，加入改性剂，并充分混合形成均一混合物，改性剂的加入量为固态物的质量的1.0％～3.0％；(3)将混合物在改性温度为50～240℃下进行超微粉碎得到粉碎物，当粉碎物的粒径小于或等于50μm时开始通过分离系统，最终通过分离系统收集得到改性热解炭黑。本发明专利技术的准原位界面包覆改性，减少或阻止热解炭黑的原生粒子形成聚集体的粒径尺寸，有效扼制进一步聚结或团聚，进一步改善热解炭黑在基质胶中的分散与分布均化性，并增加热解炭黑的表面官能团进而提高了热解炭黑的动静态物理机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种准原位改性热解炭黑的制备方法
本专利技术涉及热解炭黑改性及其在轮胎和橡胶制品中的应用领域，尤其涉及一种准原位改性热解炭黑的制备方法。
技术介绍
在社会与经济高速发展的今天，环境、资源等方面的矛盾日趋尖锐。随汽车产业和公路运输业蓬勃发展，轮胎的需求量日益増多，随之而来的废轮胎问题不容忽视，废轮胎的数量越来越多。世界废轮胎的积存量巨大，得不到利用的废轮胎数量逐年上涨。废旧轮胎又称作“黑色污染”，废旧轮胎大量产生，如若不能及时处理掉这些轮胎，就会造成轮胎的大量堆积，其又难以自然降解，对生态资源也有着恶劣的影响。因此必须找到一种合理的、有效的废旧轮胎处理方法，确保橡胶资源的充分利用和实现环境的真正保护，达到最终的经济可持续性发展。废旧轮胎的处理方式主要有堆积掩埋、原形利用、热利用和回收循环利用。回收循环利用主要包括轮胎的翻新、再生胶利用、胶粉利用以及废旧轮胎的热裂解处理。热裂解方法不仅可以彻底有效地处理回收废旧轮胎而且还可以得到具有较高附加值的产物，例如热解气、热解油以及热热解炭黑。废旧轮胎热裂解之后，产生的固体产物主要是热解炭黑(CBP)，还有一些无机成分(灰分)和少量的没有完全分解的大分子橡胶烃。因此，CBP是炭黑和灰分的混合物，其品质和市场应用制约着废轮胎热解回收过程的经济性。由于CBP中含有比较多的灰分，表面覆盖有碳质沉积物并且活性较低，这些都大大限制了它的应用范围，因此采用合理有效的方法对CBP进行改性处理，扩大它的应用领域具有十分重要的意义。目前，CBP的改性主要包括超细粉碎改性，改性剂改性和酸洗改性这几个方面。超细化处理后的CBP的表面活性有所提高，有利于提高硫化胶的物理机械性能，但缺点是由于炭黑粒径变小，其粒子更容易发生团聚，在橡胶中的分散性会随之变差。为了更好地将CBP应用在橡胶中，可以在超细粉碎处理之后再对CBP进行化学改性，使CBP表面活性发生改变，从而使聚合物和CBP之间紧密结合，使聚合物材料的各项性能得到改善。对CBP进行酸洗改性的主要目的是去除其中的灰分，但是酸洗方法不环保且成本高，因此应用性不强。因此，本领域的技术人员致力于开发一种准原位改性热解炭黑的方法，技术操作方便，环境友好，其成品质量指标显著提高，扩大了热解炭黑的应用领域。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何对热解炭黑进行改性以改善并丰富热解炭黑的表面官能团活性，改善与基质胶的相容性和分散性，提高热解炭黑与橡胶之间的结合程度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种准原位改性热解炭黑的制备方法，包括如下步骤：(1)废轮胎热解生成固态物；(2)待固态物冷却至室温后，加入改性剂，并充分混合形成均一混合物，改性剂的加入量为固态物的质量的1.0％～3.0％；(3)将均一混合物在改性温度为50～240℃下进行超微粉碎得到粉碎物，当粉碎物的粒径小于或等于50μm时开始通过分离系统，最终通过所述分离系统收集得到改性热解炭黑。进一步地，步骤(3)中的均一混合物经由超微粉碎到开始通过分离系统的时间为5秒以上。进一步地，步骤(3)中的均一混合物经由超微粉碎到开始通过分离系统的时间为5秒。进一步地，步骤(3)中的改性温度经由粉碎设备自摩擦生热达到50～100℃，或经由加热介质对粉碎设备进行外部加热达到100～240℃。进一步地，加热介质为水或油。进一步地，改性剂为多羟基硼酸酯界面活性剂。本专利技术还提供了一种改性热解炭黑，该改性热解炭黑被设置为经由上述的准原位改性热解炭黑的制备方法而得，改性热解炭黑中的改性剂的质量分数为1.0％～3.0％。进一步地，改性剂为多羟基硼酸酯界面活性剂。进一步地，改性热解炭黑的粒径的范围为0.8～50μm。进一步地，改性热解炭黑的灰分小于等于20％。废轮胎被热解产生的固态物在线进行超微粉碎的同时，按一定比例加入改性剂进行准原位活化改性，以制得改性热解炭黑。准原位改性的实质是：在生产线上通过热解工艺形成炭黑产物的同时立即伴随超微粉碎同步进行活化改性，这样可以达到最大限度的降低热解炭黑的原生粒子形成的聚结体的粒径尺寸，更有效防止其进一步团聚，增加和改善热解炭黑的表面活性。与现有技术相比，将废轮胎热解形成的固态物与改性剂混合后经过高剪切粉碎(气流粉碎、研磨粉碎等超细粉碎方式)进行表面接枝包覆，改善热解炭黑的界面相容性，从而提高在基质胶中的分散性；增加了热解炭黑的表面活性基团(官能团，如羟基、氨基、羧基等)，增加了与基质胶的结合程度；准原位界面包覆改性，减少或阻止热解炭黑的原生粒子形成聚集体的粒径尺寸，有效扼制进一步聚结或团聚，进一步改善热解炭黑在基质胶中的分散与分布均化性，进而提高了热解炭黑的动静态物理机械性能；本专利技术的工艺流程适于热解炭黑在生产线上的改性，操作方便；所采用的多羟基硼酸酯改性剂安全、环保、无污染，有利于环境保护；所制得的改性热解炭黑可取代炭黑N660应用在各大橡胶领域，降低其领域的生产制造成本；通过粉碎设备自摩擦生热达到50～100℃的改性温度或经由加热介质对粉碎设备进行外部加热达到100～240℃的改性温度，是利用自摩擦生热的方式或在外部用水或油加热，这有利于降低能耗，节约能量。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的实施例二的60℃，1Hz下混炼胶的应变-G’曲线图；图2是本专利技术的实施例二的60℃，1Hz下硫化胶的应变-G’曲线图；图3是本专利技术的实施例二的60℃，1Hz下混炼胶的应变-Tanδ曲线图；图4是本专利技术的实施例二的60℃，1Hz下硫化胶的应变-Tanδ曲线图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。本申请中的“所述混合物经由超微粉碎到开始通过分离系统的时间”、“在超微粉碎环境中保持5s或10s”中提到的时间均指混合物经过超微粉碎得到粉碎物的第一时间与粉碎物从粉碎设备到分离系统的第二时间的总和。实施例一废轮胎热解得到的固态物在线进行超微粉碎的同时加入硼酸酯改性剂B-69(硼酸酯改性剂B-69市场上可购买到)，硼酸酯改性剂B-69的用量为固态物用量的2％，粉碎的温度为110℃，在超微粉碎环境中保持5s，制得改性热解炭黑。改性热解炭黑的灰分小于等于20％。改性热解炭黑与未经改性的热解炭黑的粒径比较结果，见表1-1：表1-1.改性热解炭黑与未经改性的热解炭黑的特征粒径3种改性热解炭黑与N660在天然标准胶的鉴定(标准：GB/T3780.18-2017)结果如表1-2：表1-2.天然胶标准胶试验配方(质量份)注：硼酸酯-①、硼酸酯-②、硼酸酯-③分别为改性热解炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准原位改性热解炭黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)废轮胎热解生成固态物；/n(2)待所述固态物冷却至室温后，加入改性剂，并充分混合形成均一混合物，所述改性剂的加入量为所述固态物的质量的1.0％～3.0％；/n(3)将所述均一混合物在改性温度为50～240℃下进行超微粉碎得到粉碎物，当所述粉碎物的粒径小于或等于50μm时开始通过分离系统，最终通过所述分离系统收集得到改性热解炭黑。/n

【技术特征摘要】
1.一种准原位改性热解炭黑的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废轮胎热解生成固态物；
(2)待所述固态物冷却至室温后，加入改性剂，并充分混合形成均一混合物，所述改性剂的加入量为所述固态物的质量的1.0％～3.0％；
(3)将所述均一混合物在改性温度为50～240℃下进行超微粉碎得到粉碎物，当所述粉碎物的粒径小于或等于50μm时开始通过分离系统，最终通过所述分离系统收集得到改性热解炭黑。


2.如权利要求1所述的准原位改性热解炭黑的制备方法，其中，步骤(3)中的所述均一混合物经由超微粉碎到开始通过分离系统的时间为5秒以上。


3.如权利要求2所述的准原位改性热解炭黑的制备方法，其中，步骤(3)中的所述均一混合物经由超微粉碎到开始通过分离系统的时间为5秒。


4.如权利要求1所述的准原位改性热解炭黑的制备方法，其中，步骤(3)中的改性温度经由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王源理，刘本国，孙克新，曹海娟，
申请(专利权)人：青岛四维化工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37