炭黑造粒粘結劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種炭黑造粒粘結劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]從發現炭黑對橡膠具有填充補強作用以來，炭黑工業得到了迅速的發展，而且隨著橡膠工業的迅速發展，輪胎行業正處在由斜交胎向子午胎方向轉化的時期，大量子午胎生產線的引入，對炭黑有更高的要求，該生產線要求炭黑具有高的堅牢度，且細粉含量低。
[0003]炭黑造粒包括干法造粒和濕法造粒，炭黑干法造粒是將粉狀炭黑通入轉鼓式造粒機中，沿著一定的矢量軌跡滾動，粉狀炭黑經過壓縮排氣、相互碰撞、接觸，在分子間力的作用下形成顆粒，并逐漸長大，即為造粒成品；但是干法造粒炭黑顆粒的直徑小，細粉含量高，粒子堅牢度低；濕法造粒是將很細的炭黑和含有一定比例的粘結劑的水溶液再適用于濕法造粒的造粒機內經過攪齒的高速旋轉作用，使炭黑與造粒水混合，形成粒狀炭黑；在濕法造粒的過程中，為了降低細粉含量其提高粒子的堅牢度，需要選擇合適的炭黑造粒粘結劑。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明所要解決的技術問題在于提供一種炭黑造粒粘結劑，本發明提供的炭黑造粒粘結劑應用于炭黑的造粒，得到的粒狀炭黑不僅堅牢固高，而且細粉含量低。
[0005]本發明提供了一種炭黑造粒粘結劑，通過由糖液制備的木質素磺酸鹽通過膜過濾得到；
[0006]所述膜過濾使用的膜的分子量為800?1000道爾頓。
[0007]優選的，所述膜過濾使用的膜為中空纖維膜或納濾膜。
[0008]優選的，所述膜過濾的溫度為30°C?50°C。
[0009]優選的，所述膜過濾的木質素磺酸鹽為固含量為2wt%?2(^丨％的木質素磺酸鹽水溶液。
[0010]優選的，所述膜過濾后還包括濃縮和噴霧干燥得到炭黑造粒粘結劑。
[0011]優選的，所述濃縮的溫度為30°C?50 °C。
[0012]優選的，所述濃縮為將木質素磺酸鹽水溶液濃縮至固含量為40wt%? 60wt%。
[0013]優選的，所述糖液制備得到木質素磺酸鹽的過程為:
[0014]將糖液通過色譜分離得到木質素磺酸鹽；
[0015]所述糖液的固含量為35wt%? 65wt%，糖液的pH為4?7，糖液中還原糖大于16%。
[0016]優選的，所述糖液按照以下方法制備:
[0017]將含有木質素的物質與復合酸混合反應，得到糖液；
[0018]所述復合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亞硫酸鹽，
[0019]所述非氧化性酸為磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一種或幾種，
[0020]所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鎂和亞硫酸鈣中的一種或幾種。
[0021]本發明還提供了一種粒狀炭黑，由本發明提供的炭黑造粒粘結劑、水和炭黑混合造粒得到。
[0022]與現有技術相比，本發明提供了一種炭黑造粒粘結劑，通過由糖液制備的木質素磺酸鹽通過膜過濾得到；且通過控制所述膜過濾使用的膜的分子量為800?1000道爾頓，使得得到的炭黑造粒粘結劑應用粒狀炭黑的制備得到的炭黑不僅灰分低，純度高，而且細粉含量低，堅牢固即硬度高，實驗結果表明:本發明提供的炭黑造粒粘結劑制備得到的炭黑的灰分0.2%，細粉含量為5%、拉伸強度1.0MPa?
【具體實施方式】
[0023]本發明提供了一種炭黑造粒粘結劑，通過由糖液制備的木質素磺酸鹽通過膜過濾得到；
[0024]所述膜過濾使用的膜的分子量為800?1000道爾頓。
[0025]按照本發明，本發明將由糖液制備的木質素磺酸鹽通過膜過濾得到炭黑造粒粘結劑，其中，所述膜過濾使用的膜的分子量為800?1000道爾頓；所述膜過濾使用的膜優選為中空纖維膜或納濾膜；所述膜過濾的由糖液制備的木質素磺酸鹽優選為固含量為2wt%?20被％的木質素磺酸鹽水溶液，更優選為5wt%?15被％的木質素磺酸鹽水溶液，最優選為8wt%? 1wt %的木質素磺酸鹽水溶液；所述膜過濾的溫度優選為30°C?50°C，更優選為35 °C?45 °C，最優選為40 0C?43 °C。
[0026]本發明還優選將膜過濾后的木質素磺酸鹽水溶液濃縮，得到固含量為40wt%?60界七％的木質素磺酸鹽水溶液，更優選為45wt%?55￥丨％的木質素磺酸鹽水溶液；濃縮的溫度優選為60 0C?90 °C，更優選為70 0C?80 °C。
[0027]本發明優選還將濃縮后的溶液通過噴霧干燥，得到炭黑造粒粘結劑，本發明的噴霧干燥的方法沒有特殊限定，本領域公知的噴霧干燥方法即可，所述噴霧干燥的進風溫度優選為260 °C?280 °C，出風溫度優選為80°C?100°C。
[0028]本發明得到的炭黑造粒粘結劑的指標為:水分小于7，pH值為4?6，還原糖含量(占干基)為小于等于14wt %?19wt %，水不溶物(占干基)為小于等于0.6wt %。
[0029]所述糖液制備得到木質素磺酸鹽的過程優選為:
[0030]將糖液通過色譜分離得到木質素磺酸鹽；
[0031]所述糖液的固含量為35wt%? 65wt%，糖液的pH為4?7，糖液中還原糖大于16%。
[0032]按照本發明，所述糖液的固含量優選為wt40?50wt% ;所述色譜分離用樹脂優選為鈉型樹脂、鎂型樹脂、鈣型樹脂和鉀型樹脂中的一種或幾種；所述分離的溫度優選為30?90°C，更優選為50?80°C，所述分離速度優選為I?10m/h，更優選為2?6m/h ;所述洗脫劑優選為蒸餾水。
[0033]為了能夠更好的將糖液中的木質素磺酸鹽與木糖以及其它糖分離開，本發明優選在色譜分離前還將糖液進行中和以及過濾，所述中和的試劑優選為氫氧化鈉、氧化鎂、氧化鈣和氫氧化鉀中的一種或幾種，所述中和反應的溫度優選為30?80°C，更優選為40?60°C，最優選為45?55°C ;所述中和反應后溶液的pH至優選為2?6，更優選為3?5，最優選為4?5 ;所述過濾的方式優選為預涂和助濾，更優選為板框過濾或燭式過濾；所述預涂劑優選為硅藻土、廢活性炭、珍珠巖和木糖渣中的一種或幾種，更優選為硅藻土和廢活性炭中的一種或兩種；所述預涂量優選為O?3kg/m2，更優選為0.5?1.5kg/m2;所述助濾劑為硅藻土、廢活性炭和珍珠巖中的一種或幾種，更優選為硅藻土和廢活性炭中的一種或兩種；所述過濾的溫度優選為30?80°C，更優選為40?60°C，最優選為45?55°C ;所述過濾的次數優選為I?4次，更優選為2?3次。
[0034]所述糖液優選按照以下方法制備:
[0035]將含有木質素的物質與復合酸混合反應，得到糖液；
[0036]所述復合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亞硫酸鹽，
[0037]所述非氧化性酸為磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一種或幾種，
[0038]所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鎂和亞硫酸鈣中的一種或幾種。
[0039]具體的，本發明對所述含有木質素的物質沒有特殊要求，優選選自玉米芯、蘆葦、豆桿和棉桿中的一種或幾種；更優選為玉米芯或蘆葦；最優選為玉米芯。本發明的原料優選經過粉碎，本發明對于粉碎用的儀器或粉碎得到的目數不進行限定，本領域技術人員熟知的酸解粉碎的儀器和目數即可。
[0040]本發明中所述復合酸包括二氧化硫、非氧化性酸和亞硫酸鹽，其中，所述非氧化性酸為磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的一種或幾種；優選為非氧化性酸為磷酸、硫酸、草酸和醋酸中的兩種或幾種；所述亞硫酸鹽為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鎂和亞硫酸鈣中的一種或幾種；優選為為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸鎂和亞硫酸鈣中的兩種或幾種；所述復合酸中二氧化硫、非氧化性酸的質量比優選為(10?95): (2?50)，更優選為(50?90): (5?30)，最優選為(80?90): (6?20);所述二氧化硫與亞硫酸鹽的摩爾比為優選為(10?95):(O?10)，更優選為(50?90): (I?7)，最優選為(80?90): (2?3)。
[0041]本發明中，所述含有木質素的物質與復合酸混合進行酸解反應，得到糖液；其中，所述含有木質素的物質與復合酸的質量比優選為1:(0.01?0.1)，更優選為1:(0.03?0.08)，最優選為1: (0.03?0.06);為了使反應更好的進行，本發明還將混合液中加入水使反應體系中的固體的含量(即固含量)為2?100wt%，更優選為4?90wt%，最優選為5.5?85wt% ;所述反應的壓力優選為0.2?IMPa，更優選為0.4?0.8MPa，最優選為0.5 ?0.7MPa。
[0042]本發明中所說的固含量是指反應體系中的反應原料與反應液(包括反應原料和溶劑)的質量比。
[0043]本發明還提供了一種粒狀炭黑，由本發明提供的炭黑造粒粘結劑、水和炭黑混合造粒得到。
[0044]本發明提供了一種炭黑造粒粘結劑，通過由糖液制備的木質素磺酸鹽通過膜過濾得到；且通過控制所述膜過濾使用的膜的分子量為800?1000道爾頓，使得得到的炭黑造粒粘結劑應用粒狀炭黑的制備得到的炭黑不僅細粉含量低，而且堅牢固即硬度高；而且粘結劑的來源廣泛，制備成本低。
[0045]下面將結合本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0046]實施例1
[0047]10g玉米芯粉碎，加入8g亞硫酸、1.4g磷酸、0.5g亞硫酸鈉在140°C、05Mpa下水解，水解完畢后，固液分離，得到糖液和木糖渣；合并糖液，木糖渣加入四倍的100°c水洗，固液分離后，得到糖液和木糖渣；合并糖液，木糖渣加入兩倍的100°c水洗，固液分離后得到木糖渣和糖液。
[0048]將得到的糖液濃縮成固含量為45wt%的溶液，然后在50°C沉降48h，55°C下加入氫氧化鈉進行中和反應