[发明专利]双相炭黑生产工艺

说明书

一种双相炭黑生产工艺，包括步骤1）：原油配方选用水分含量≤2.0%的低水分原料油；原料油在反应炉段内1500℃以上高温燃烧气流混合；步骤2）：通过粉体射流技术，将硅格粉与工艺水混合后喷入炭黑反应炉，粉状硅格粉与炭黑原生粒子在高温下化学结合形成‑Si‑C‑与‑Si‑O‑C‑短链状结构；步骤3）：通过炭黑的聚集作用，形成双相炭黑聚集体；步骤4）：炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，炭黑经造粒干燥后储存。结合后的双相炭黑表面继承了硅格粉表面的羟基结构，邻位羟基形成内氢键，孤立羟基与双重羟基与橡胶分子中的羟基等极性基团形成外氢键，在橡胶内部形成聚合物分子链贯穿橡胶高分子链网络，从而赋予了材料优越的综合性能。

技术领域

本发明涉及炭黑生产领域，具体是由炭黑与硅格粉化学结合生产双相炭黑的技术。

背景技术

炭黑、硅格粉两者都是橡胶的无机填充料，炭黑主补强功能，增强橡胶轮胎的耐磨性能，提高使用寿命，硅格粉主伸展功能，提高橡胶的伸长率，减少形变生热，降低橡胶轮胎的滚动阻力。但由于硅格粉分子内含有较多的活性官能团，直接在橡胶中投加使用时分子内基团相互作用较多，导致硅格粉在橡胶中分散不均匀，形成大颗粒状及块状分布，反而破坏了橡胶的性能。因此本技术将这两种无机材料进行化学结合，将硅格粉的优势性能赋予到炭黑上，形成一种新型的双相炭黑，突破轮胎的“魔鬼三角”，提高胶料的物理机械性能、减少胶料滞后、降低轮胎的滚动阻力而又不损失抗湿滑性能。

发明内容

本发明的目的是生产一种高耐磨、低滚阻、抗湿滑的橡胶用炭黑的生产工艺。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种双相炭黑生产工艺，其特征在于包括以下步骤：步骤1）：原油配方选用水分含量≤2.0%的低水分原料油；原料油在反应炉段内1500℃以上高温燃烧气流混合，使原油充分裂解成炭黑原生粒子；

步骤2）：通过粉体射流技术，将硅格粉与工艺水混合后喷入炭黑反应炉，粉状硅格粉与炭黑原生粒子在高温下化学结合形成-Si-C-与-Si-O-C-短链状结构；所述粉体射流技术为硅格粉通过储存仓中机械破拱、气流破拱装置和料仓下部的犁刀搅拌装置被输送到精密定量的相嵌双螺旋中，经过称重系统和精密定量螺旋计量过的硅格粉进入高速射流混合器的传质腔体中，与射流载体即工艺水瞬间混合，硅格粉在运动过程中被强制分散到射流载体中，并在射流器尾部的扩散器中通过压力变化快速扩散成均匀地悬浊液，输送到压力雾化系统中；

步骤3）：通过炭黑的聚集作用，形成双相炭黑聚集体；

步骤4）：炭黑烟气经过主袋滤器收集分离，分离出的尾气用于尾气炉供热及锅炉发电，炭黑经造粒干燥后储存。

所述原料油包括煤焦油、蒽油、乙烯焦油、混合油。

所述双相炭黑中硅格粉重量含量为10%-50%。

作为优选：双相炭黑中硅格粉重量含量17±3%。

作为优选：硅格粉和工艺水悬浊液中硅格粉浓度15%-25%。

结合后的双相炭黑表面继承了硅格粉表面的羟基结构（除与炭黑表面官能团反应后的羟基），邻位羟基形成内氢键，孤立羟基与双重羟基与橡胶分子中的羟基等极性基团形成外氢键，在橡胶内部形成聚合物分子链贯穿橡胶高分子链网络，从而赋予了材料优越的综合性能。

本发明在炭黑生成反应中加入硅格粉材料，与炭黑粒子化学结合，其反应式如下：

nC+mSi(OH)→mSiC_n/m(OH)

附图说明：

图1为双相炭黑扫描电子显微镜镜图；

图2为另一放大倍数的双相炭黑扫描电子显微镜镜图；

图3为X射线能谱分析图；