JP2006111791A - Method for producing carbon black - Google Patents
Method for producing carbon black Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006111791A JP2006111791A JP2004302476A JP2004302476A JP2006111791A JP 2006111791 A JP2006111791 A JP 2006111791A JP 2004302476 A JP2004302476 A JP 2004302476A JP 2004302476 A JP2004302476 A JP 2004302476A JP 2006111791 A JP2006111791 A JP 2006111791A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon black
- boron
- producing carbon
- hydrocarbon
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
本発明はカーボンブラックの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing carbon black.
従来、カーボンブラックをゴム・樹脂・塗料・インク等の組成物に含有させて導電性を付与することが行われている。中でも、ホウ素含有カーボンブラックは、一般のカーボンブラックに比べて導電性付与能力に優れ、また水系媒体へのなじみも良いので、近年、注目されている。しかし、水系分散体中のホウ素含有カーボンブラックの分散安定性はまだ十分とはいえなかった。そこで、ホウ素含有カーボンブラックを酸化処理して所定量の酸素を含有させることが提案（特許文献１、特許文献２）されているが、カーボンブラックの導電性付与能力にはまだ改善の余地があった。
本発明の目的は、導電性付与能力に優れ、しかも水分散安定性に優れたカーボンブラックを製造することである。 An object of the present invention is to produce carbon black having excellent conductivity imparting ability and excellent water dispersion stability.
すなわち、本発明は、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反応時に塩化ホウ素を存在させることを特徴とするカーボンブラックの製造方法である。また、本発明は、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反応時に塩化ホウ素を存在させてカーボンブラックを製造した後、酸化処理することを特徴とするカーボンブラックの製造方法である。いずれの方法にあっても、塩化ホウ素は三塩化ホウ素であることが好ましい。 That is, the present invention is a method for producing carbon black, characterized in that boron chloride is present during a hydrocarbon pyrolysis reaction and / or a combustion reaction. The present invention is also a method for producing carbon black, characterized in that boron black is present in the presence of hydrocarbon chloride during the pyrolysis reaction and / or combustion reaction, followed by oxidation treatment. In any method, the boron chloride is preferably boron trichloride.
本発明によれば、導電性付与能力に優れ、水分散安定性に優れたカーボンブラックを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to produce carbon black that is excellent in conductivity imparting ability and excellent in water dispersion stability.
本発明の製造方法の特徴は、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反応時にホウ素化合物を存在させてカーボンブラックを製造する際に、ホウ素化合物として塩化ホウ素を用いることである。また、このようにして製造されたカーボンブラックの水分散安定性を一段と高めるため、このカーボンブラックを更に酸化処理することである。 A feature of the production method of the present invention is that boron chloride is used as a boron compound when a carbon black is produced in the presence of a boron compound during a hydrocarbon pyrolysis reaction and / or a combustion reaction. Further, in order to further enhance the water dispersion stability of the carbon black produced in this way, this carbon black is further oxidized.
本発明で使用される炭化水素は、ガス状、オイル状等の様々な炭化水素を用いることができるが、アセチレンを用いた場合には発生熱量が大きく、反応温度が高くなるために好ましい。 As the hydrocarbon used in the present invention, various hydrocarbons such as gaseous and oily can be used. However, when acetylene is used, the amount of generated heat is large and the reaction temperature is preferable.
塩化ホウ素としては、例えば三塩化ホウ素、クロロジエチルボラン、ジクロロエチルボラン、ジクロロフェニルボラン等を用いることができ、その供給方法は、炭化水素ガスとあらかじめ混合してもよく、また炭化水素が熱分解及び／又は燃焼を起こす領域に別系統から供給することもできる。特に好ましい塩化ホウ素は、三塩化ホウ素である。 As boron chloride, for example, boron trichloride, chlorodiethylborane, dichloroethylborane, dichlorophenylborane and the like can be used. The supply method may be premixed with a hydrocarbon gas, and the hydrocarbon is thermally decomposed and decomposed. It is also possible to supply from a separate system to the region where combustion occurs. A particularly preferred boron chloride is boron trichloride.
製造装置としては、従来のカーボンブラックの製造装置で十分である。たとえば、アセチレンガス（炭化水素）と、気化させた三塩化ホウ素とをあらかじめ混合し、それをカーボンブラック製造炉（例えば炉全長６ｍ、炉直径１ｍ）の炉頂に設置されたノズルから噴霧し、アセチレンの熱分解反応及び／又は燃焼反応を利用してカーボンブラックを製造し、バグフィルターで捕集できる装置が使用される。熱分解温度及び／又は燃焼温度は、１４００〜２８００℃であることが好ましい。 As a manufacturing apparatus, a conventional carbon black manufacturing apparatus is sufficient. For example, acetylene gas (hydrocarbon) and vaporized boron trichloride are mixed in advance, and sprayed from a nozzle installed at the top of a carbon black production furnace (for example, a furnace length of 6 m and a furnace diameter of 1 m), An apparatus is used that can produce carbon black using the thermal decomposition reaction and / or combustion reaction of acetylene and collect it with a bag filter. The thermal decomposition temperature and / or combustion temperature is preferably 1400 to 2800 ° C.
カーボンブラックの酸化処理は、必要に応じて行われる操作であり、空気酸化、オゾン酸化等の乾式法、無機酸、有機酸又はその塩等の酸化剤を含む溶液を利用した湿式法によって行うことができる。乾式法の一例を示せば、原料の連続供給と撹拌が可能な電気炉を４００〜８００℃に加熱し、カーボンブラックと空気・オゾン等の酸化性ガスを供給することである。接触時間・加熱温度等によって、酸化度を制御することができる。また、湿式法の一例を示せば、酸化剤を含む水溶液にカーボンブラックを加え、５０〜１２０℃で５〜１５時間攪拌した後乾燥することである。 The oxidation treatment of carbon black is an operation performed as necessary, and is performed by a dry method such as air oxidation or ozone oxidation, or a wet method using a solution containing an oxidizing agent such as an inorganic acid, an organic acid or a salt thereof. Can do. An example of the dry method is to heat an electric furnace capable of continuous supply and stirring of raw materials to 400 to 800 ° C. and supply carbon black and an oxidizing gas such as air and ozone. The degree of oxidation can be controlled by the contact time, heating temperature, and the like. An example of the wet method is to add carbon black to an aqueous solution containing an oxidizing agent, stir at 50 to 120 ° C. for 5 to 15 hours, and then dry.
本発明によって製造されたカーボンブラックは、導電性付与能力に優れたものであり、例えばＪＩＳ Ｋ １４６９による電気抵抗率が０．０８Ωｃｍ以下の高導電性を有するものである。また、組成的には、普通のカーボンブラックと比較して、ホウ素を例えば０．６〜５％（質量％、以下同じ）を含有しているか、又はホウ素を例えば０．６〜５％と酸素を例えば３％以下とを含有していることが特徴である。 The carbon black produced according to the present invention is excellent in conductivity imparting ability, and has high conductivity, for example, having an electrical resistivity of 0.08 Ωcm or less according to JIS K 1469. In terms of composition, boron contains, for example, 0.6 to 5% (mass%, the same shall apply hereinafter) boron or oxygen such as 0.6 to 5% compared to ordinary carbon black. For example, 3% or less.
構造的には、ホウ素は固溶状態で存在する。固溶状態とは、層状に積み重なったグラファイト構造の炭素の一部がホウ素に置換されたときに見受けられる現象であり、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反応時にホウ素化合物を存在させることによって形成させることができる（特許文献１、特許文献２参照）。固溶状態のホウ素量は、全ホウ素量から可溶ホウ素量を差し引くことによって求めることができる（特許文献２の段落０００９〜００１１参照）。 Structurally, boron exists in a solid solution state. The solid solution state is a phenomenon observed when a part of carbon in the graphite structure stacked in layers is replaced with boron, and the presence of a boron compound during the thermal decomposition reaction and / or combustion reaction of hydrocarbons. (See Patent Document 1 and Patent Document 2). The amount of boron in a solid solution state can be obtained by subtracting the amount of soluble boron from the total amount of boron (see paragraphs 0009 to 0011 of Patent Document 2).
カーボンブラックの酸素含有量は、多いほど水分散体中のカーボンブラックの分散安定性が高まるが、導電性が逆に低下する恐れがあるので、その上限は３％であることが好ましい。特許文献１、２の実施例で製造されたカーボンブラックの酸素含有量は１．０％以下であって、水酸基、カルボキシル基等の親水性の表面官能基が少ないので、水分散体中のカーボンブラックの分散安定性は十分でない場合もある。本発明のように、ホウ素化合物として塩化ホウ素を用いることによって、同率の酸素含有量では水分散安定性が向上し、しかも導電性付与能力も高まるものであり、驚くべきことである。 As the oxygen content of carbon black increases, the dispersion stability of carbon black in the aqueous dispersion increases. However, the conductivity may decrease, and therefore the upper limit is preferably 3%. The carbon black produced in the Examples of Patent Documents 1 and 2 has an oxygen content of 1.0% or less and has few hydrophilic surface functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups, so that carbon in the aqueous dispersion The dispersion stability of black may not be sufficient. As in the present invention, by using boron chloride as the boron compound, the water dispersion stability is improved at the same oxygen content, and the conductivity imparting ability is increased, which is surprising.
本発明によって製造されたカーボンブラックを用いて水分散体を製造するには、例えばイオン交換水や、不純物金属イオンを除去した水などの水にカーボンブラックを分散させることによって行うことができる。水には、アルコールなど親水性の有機溶剤を必要に応じて添加することもできる。 A water dispersion can be produced using the carbon black produced according to the present invention by, for example, dispersing carbon black in water such as ion exchange water or water from which impurity metal ions have been removed. If necessary, a hydrophilic organic solvent such as alcohol can be added to water.
実施例１〜３ 比較例１
アセチレンガス（炭化水素）と、三塩化ホウ素ガスを混合し、それをカーボンブラック製造炉（炉全長６ｍ、炉直径１ｍ）の炉頂に設置されたノズルから、表１の条件で噴霧し、アセチレンの熱分解反応を利用してカーボンブラックを製造した。得られたカーボンブラックを炉下部に直結されたバグフィルターから捕集した。
Examples 1-3 Comparative Example 1
Acetylene gas (hydrocarbon) and boron trichloride gas are mixed and sprayed under the conditions shown in Table 1 from a nozzle installed at the top of a carbon black production furnace (furnace length 6 m, furnace diameter 1 m). Carbon black was produced using the thermal decomposition reaction. The obtained carbon black was collected from a bag filter directly connected to the lower part of the furnace.
実施例４、５
実施例１で製造されたカーボンブラックを電気炉に入れ、６４０℃にて空気を５０Ｌ／ｈｒで導入し、２０分間（実施例４）又は４０分間（実施例５）の処理を行って酸素含有量の異なるカーボンブラックを製造した。
Examples 4 and 5
Carbon black produced in Example 1 is put into an electric furnace, air is introduced at 640 ° C. at 50 L / hr, and the treatment is performed for 20 minutes (Example 4) or 40 minutes (Example 5) to contain oxygen. Different amounts of carbon black were produced.
上記によって製造されたカーボンブラックについて、（１）ＪＩＳ Ｋ １４６９による電気抵抗率、（２）酸素含有量（ＬＥＣＯ社製酸素窒素同時分析装置「ＴＣ−１３６型」）、及び（３）水に対する分散安定性を測定した。それらの結果を表１に示す。 About carbon black manufactured by the above, (1) Electric resistivity according to JIS K 1469, (2) Oxygen content (LECO Co. oxygen nitrogen simultaneous analyzer “TC-136 type”), and (3) Dispersion in water Stability was measured. The results are shown in Table 1.
なお、水に対する分散安定性は、カーボンブラック５質量部をイオン交換水９５質量部に配合し、３０分間超音波分散を行って水分散体を製造した後、７日間静置後の分散状態を３段階による目視観察によって行った。 In addition, the dispersion stability with respect to water is determined by mixing 5 parts by mass of carbon black with 95 parts by mass of ion-exchanged water, performing ultrasonic dispersion for 30 minutes to produce an aqueous dispersion, and then maintaining the dispersion state after standing for 7 days. The visual observation was performed in three stages.
表１から、本発明の実施例によって製造されたカーボンブラックは、比較例１のカーボンブラックに比べて、電気抵抗率が同等以下であり、しかも水に対する分散安定性が良好であった。とくに、酸化処理を更に施すことによって、電気抵抗率がわずかに大きくなったが、水に対する分散安定性が著しく向上した（実施例４、５）。 From Table 1, the carbon black produced by the example of the present invention had an electrical resistivity equal to or lower than that of the carbon black of Comparative Example 1, and also had good dispersion stability with respect to water. In particular, when the oxidation treatment was further performed, the electrical resistivity slightly increased, but the dispersion stability with respect to water was remarkably improved (Examples 4 and 5).
実施例３又は実施例４で得られた水分散体１０質量部と水性タイプのウレタン樹脂９０質量部との混合物を用いて導電紙を製造し、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に従って表面電気抵抗率を測定したところ、実施例１が０．５ｋΩ／ｃｍ、実施例５が０．９ｋΩ／ｃｍであった。また、いずれの導電紙も極めて剥離しにくいものであった。 A conductive paper was produced using a mixture of 10 parts by mass of the aqueous dispersion obtained in Example 3 or Example 4 and 90 parts by mass of an aqueous urethane resin, and the surface electrical resistivity was measured according to JIS K 6911. Example 1 was 0.5 kΩ / cm, and Example 5 was 0.9 kΩ / cm. Further, any conductive paper was extremely difficult to peel off.
本発明によって製造されたカーボンブラックは、ゴム・樹脂・塗料・インク等の組成物の導電性付与剤、特に電子精密機器等の帯電防止用塗膜や導電紙の導電性付与剤として用いることができる。 The carbon black produced by the present invention can be used as a conductivity imparting agent for compositions such as rubbers, resins, paints, and inks, particularly as an antistatic coating film for electronic precision equipment and the like, and a conductivity imparting agent for conductive paper. it can.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004302476A JP2006111791A (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Method for producing carbon black |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004302476A JP2006111791A (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Method for producing carbon black |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006111791A true JP2006111791A (en) | 2006-04-27 |
Family
ID=36380579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004302476A Pending JP2006111791A (en) | 2004-10-18 | 2004-10-18 | Method for producing carbon black |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006111791A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014038005A1 (en) | 2012-09-05 | 2014-03-13 | 東洋炭素株式会社 | Porous carbon and method for producing same |
| JP5549672B2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-07-16 | 日本ゼオン株式会社 | Electrode for electrochemical element and electrochemical element |
| CN113637339A (en) * | 2021-07-06 | 2021-11-12 | 万达集团股份有限公司 | Production method of carbon black for high-wear-resistance low-rolling-resistance green tire |
-
2004
- 2004-10-18 JP JP2004302476A patent/JP2006111791A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5549672B2 (en) * | 2009-07-30 | 2014-07-16 | 日本ゼオン株式会社 | Electrode for electrochemical element and electrochemical element |
| WO2014038005A1 (en) | 2012-09-05 | 2014-03-13 | 東洋炭素株式会社 | Porous carbon and method for producing same |
| CN113637339A (en) * | 2021-07-06 | 2021-11-12 | 万达集团股份有限公司 | Production method of carbon black for high-wear-resistance low-rolling-resistance green tire |
| CN113637339B (en) * | 2021-07-06 | 2023-07-18 | 万达集团股份有限公司 | Production method of carbon black for green tire with high wear resistance and low rolling resistance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Iron nanoparticles protected by chainmail‐structured graphene for durable electrocatalytic nitrate reduction to nitrogen | |
| Lee et al. | Graphite oxides as effective fire retardants of epoxy resin | |
| EP3056468B1 (en) | Graphene production method | |
| EP1483201A2 (en) | Nanocomposites: products, process for obtaining them and uses thereof | |
| TWI376402B (en) | Carbon black and multi-stage process for making same | |
| CN103509429A (en) | Anticorrosive paint with good oxidation resistance and acid-base corrosion resistance as well as preparation method thereof | |
| JPH11349849A (en) | Oxidation post-treated carbon black | |
| CN106380954B (en) | A kind of automatically controlled solid propellant electrode high temperature resistant etching insulative of resistance to strong acid material | |
| CN103339154A (en) | Method for producing flake graphite-polymer composite material | |
| Maio et al. | Statistical Study of the Influence of CNTs Purification and Plasma Functionalization on the Properties of Polycarbonate‐CNTs Nanocomposites | |
| JP2006193401A (en) | Pyrogenically produced silicon dioxide, its producing method, use of the same, and aqueous dispersion containing silicon dioxide | |
| US20050130025A1 (en) | Carbonaceous material and dispersion containing the same | |
| CN101565181A (en) | Continuous method and apparatus for functionalizing a carbon nanotube | |
| CN110713743A (en) | Graphene conductive anticorrosive paint for grounding grid and preparation method thereof | |
| JP2006111791A (en) | Method for producing carbon black | |
| Feng et al. | Boosting flame retardancy of thermoplastic polyurethane: Synergistic effect of nickel phosphide nanoparticles and molybdenum disulfide nanosheets | |
| JP3667144B2 (en) | Carbon black, method for producing the same, and conductive composition | |
| JP5209211B2 (en) | Reaction product of carbon material and phenylene derivative, conductive composition using the same, and process for producing reaction product | |
| Zhang et al. | Trichloroethylene dechlorination rates, pathways, and efficiencies of ZVMg/C in aqueous solution | |
| CN109486105B (en) | Preparation method of epoxy resin/phenyl ferric phosphate nano composite material | |
| JP6592766B2 (en) | Graphene-coated aluminum nitride filler, production method thereof, electronic material, resin composite, and hydrophobic treatment method | |
| KR102284425B1 (en) | Composite material of resin-fluorine-containing boric acid composite particles | |
| JP2006124264A (en) | Calcium oxide dispersion liquid and its manufacturing method | |
| CN1249179C (en) | Conductive anti-oxygenation paint and grahpite electrode | |
| RU2405799C2 (en) | Corrosion resistant and electroconductive composition and coating method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20081219 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090107 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20090428 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |