專(zhuān)利名稱(chēng)：：炭黑、制備炭黑的方法、及實(shí)施該方法的裝置的制作方法炭黑、制備炭黑的方法、及實(shí)施該方法的裝置本發(fā)明涉及炭黑、制備炭黑的方法、及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。DE2404536公開(kāi)了一種制備具有低的可提取物含量的氣黑的方法，其中使用富氫混合物作為炭黑油蒸氣的載氣，并且收集沉積在冷卻輥上的炭黑。這些氣黑具有小于0.100重量％的可提取物含量。此外，WO2005/033217公開(kāi)了未篩過(guò)的、未處理的炭黑，其具有小于或等于6.0的pH、小于或等于0.1%的灼燒殘?jiān)?、以及小于或等?00ppm的5pm篩余物。這些炭黑通過(guò)如下方法步驟制備通過(guò)熱傳導(dǎo)和/或輻射從火焰中除去熱量，形成薄的氣體界面層，并且加速或者膨脹由火焰和界面層形成的氣流。已知炭黑的缺點(diǎn)是在涂層應(yīng)用中引起不良的色度(hue)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種特征為在涂層應(yīng)用中具有高的積極色度貢獻(xiàn)的炭黑。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種盡可能從火焰中除去熱量，而不使所得炭黑積聚在冷的表面上的方法。本發(fā)明提供了一種炭黑，其特征在于聚集體尺寸分布的((190-(11())/(15()比小于或等于1.1，優(yōu)選小于0.8，更優(yōu)選小于0.65。本發(fā)明的炭黑可以具有大于50mmol/kg，優(yōu)選大于100mmol/kg，更優(yōu)選大于120mmol/kg的表面氧化物含量。本發(fā)明的炭黑可以具有半高全寬(FWHM)與Dm。de比小于或等于0.6，優(yōu)選小于0.58，更優(yōu)選小于0.56的聚集體尺寸分布。本發(fā)明的炭黑可以是氣黑。本發(fā)明炭黑的pH可以〈7.0，優(yōu)選<6.0，更優(yōu)選<5.0^。本發(fā)明的炭黑可以具有20-300m2/g，優(yōu)選50-220m2/g,更優(yōu)選70-200m2/g的STSA值。本發(fā)明的炭黑可以具有2.0-20.0%，優(yōu)選3.0-12%，更優(yōu)選4.0-9.0%的揮發(fā)物含量。本發(fā)明的炭黑可以具有90-180%，優(yōu)選105-106%，更優(yōu)選120-150。/。的色調(diào)(tint)。本發(fā)明還提供了一種制備本發(fā)明的炭黑的方法，其特征在于如果需要使包含載氣和炭黑原料的氣體混合物與熱空氣混合，使所述氣體混合物通入燃燒器管，氣體混合物在燃燒器管開(kāi)口處燃燒，并且火焰與從外面在吸力下自由吸入的環(huán)境空氣一起吸入通過(guò)冷卻的、變窄的間隙并且冷卻，所述冷卻的、變窄的間隙高度(h)與寬度(b)比為1-100，優(yōu)選5-50，更優(yōu)選10-40，所述寬度基于間隙的頂邊，所述寬度(b)是0.5-10mm，優(yōu)選1-5mm,并且間隙最窄點(diǎn)處的流速為10-200m/s，優(yōu)選15-150m/s，更優(yōu)選20-100m/s?？梢詮墓ぷ鳉怏w體積與間隙面積的比例計(jì)算流速。工作氣體體積是借助風(fēng)扇在吸力下抽出(takeoff)的氣體體積。間隙面積由冷卻的、變窄的間隙的間隙寬度b和頂邊A1A2的乘積給出。用于變窄間隙的冷卻劑可以是水、空氣、蒸汽和傳熱油?？梢栽谏虡I(yè)上常規(guī)的薄膜蒸發(fā)器中加熱并且蒸發(fā)炭黑原料。通過(guò)載氣流將炭黑原料蒸氣供應(yīng)到燃燒器管。就在燃燒器管上游(例如在DE-C671739中所述)，氣體混合物可以和溫度直至40(TC的熱空氣混合，并且供給火焰。可以在商業(yè)上常規(guī)的過(guò)濾器系統(tǒng)中分離所制備的炭黑。所用的炭黑原料可以包含含碳?xì)怏w或者可蒸發(fā)的含碳液體。所用的炭黑原料可以包含烴，例如乙炔、甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、丁垸或者戊烷、或者炭黑油。炭黑油可以是石油或者碳化學(xué)來(lái)源的。所用炭黑原料可以是烴和/或炭黑油的混合物。氣態(tài)或蒸發(fā)的炭黑原料可以具有直至400°C，優(yōu)選250-400°C，更優(yōu)選250-350°C的溫度。可以使用可燃燒的氣體，優(yōu)選氫分?jǐn)?shù)>50體積％，更優(yōu)選〉60體積％的氣體混合物作為載氣。載氣溫度和熱空氣溫度可以至少與氣態(tài)或蒸發(fā)的炭黑原料的溫度相應(yīng)，從而防止冷凝。圖1顯示了設(shè)備的示意結(jié)構(gòu)，其中參考符號(hào)具有下面的意義^,八2，^',八2':冷卻的變窄間隙的頂邊，B',B2,81,82、冷卻的變窄間隙的底邊，V',A、A^A、冷卻的變窄間隙的最窄點(diǎn)，b:冷卻間隙的寬度=,乂或者八2、2，B^B^B^B2:冷卻的變窄間隙的最寬點(diǎn)，h:上面區(qū)域中冷卻的變窄間隙的高度，h':未冷卻或冷卻的傾斜收攏的側(cè)壁的高度，dB^t2:未冷卻或冷卻的傾斜收攏的側(cè)壁，C"B"Ba'C2、未冷卻或冷卻的傾斜收攏的側(cè)壁，D^D1:垂直布置的設(shè)備的寬度，E:高度可調(diào)節(jié)的燃燒器管，E，A'A1、燃燒器間隔。角度a可以是70。-89。，優(yōu)選80。-89。，更優(yōu)選83。-88°。高度h'可以是0-250mm，優(yōu)選100-250mm，更優(yōu)選140-180mm0垂直布置的設(shè)備的寬度(d'C1=W'Di)可以達(dá)到100-500mm，優(yōu)選150-210mm。排氣罩可以緊接著間隙并且可以與抽吸扇連接。為了防止典型的雜質(zhì)(grit)，所述設(shè)備可以由不銹鋼制成。在本發(fā)明方法的情況中，不需要旋轉(zhuǎn)冷卻輥?？梢猿槲紵鞴艿幕鹧娌⑶矣伤涞淖冋g隙冷卻。如在本發(fā)明設(shè)備的剖面圖中所示(圖1)，間隙可以在設(shè)備的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸并且可以與燃燒器管平行，即它可以?xún)?yōu)選居中布置在燃燒器管上方。垂直布置的設(shè)備的側(cè)壁開(kāi)始彼此平行(C10102(^或ci'Di'D2'c2')，然后彼此傾斜收攏(C^B2C2或C"B卩B2'C2')，并且以冷卻的變窄的間隙結(jié)束(A^^A2或A1'B1'B2'A2')?？梢韵鄬?duì)于冷卻的變窄間隙改變?nèi)紵鏖g距。為了實(shí)現(xiàn)最佳的燃燒器高度可以提供這種調(diào)節(jié)設(shè)施。在設(shè)備的錐形收攏區(qū)(h')中，可以用水冷卻側(cè)壁。但是，在區(qū)域(h')中，這可以只用來(lái)保護(hù)材料不受火焰溫度影響，因?yàn)樗鼉H在要發(fā)生反應(yīng)混合物冷卻的上部區(qū)域(h)中，相應(yīng)地稱(chēng)作冷卻間隙?？梢栽O(shè)計(jì)冷卻間隙的結(jié)構(gòu)，使得由于在冷卻間隙處產(chǎn)生層狀界面層而可以防止炭黑積聚?？梢韵蛱亢谟椭屑尤胩砑觿Ｌ砑觿┛梢允躯}在水、醇、油或者它們混合物中的溶液。可以將添加劑轉(zhuǎn)化成氣溶膠。所用的鹽優(yōu)選可以是碳酸鉀。本發(fā)明還提供了實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，其具有燃燒器和對(duì)著火焰方向的冷卻表面，其特征在于所述冷卻的、變窄的間隙高度(h)與寬度(b)比為1-100，優(yōu)選5-50，更優(yōu)選10-40，所述寬度基于間隙的頂邊，所述寬度(b)是0.5-10mm，優(yōu)選1-5mm，并且間隙最窄點(diǎn)處的流速為10-200m/s，優(yōu)選15-150m/s，更優(yōu)選20-100m/s?？梢允褂帽景l(fā)明的炭黑作為非補(bǔ)強(qiáng)填料、補(bǔ)強(qiáng)填料、UV穩(wěn)定劑、導(dǎo)電炭黑或顏料。本發(fā)明的炭黑可以用于橡膠、塑料、印刷油墨、液體油墨、噴墨液體油墨、調(diào)色劑、涂料、油漆、紙張、瀝青、混凝土及其它建筑材料。本發(fā)明的炭黑可以在冶金中用作還原劑。本發(fā)明的炭黑具有可以制備出聚集體尺寸分布窄的炭黑的優(yōu)點(diǎn)，并且在涂層應(yīng)用中絕對(duì)色度貢獻(xiàn)(dM)非常高。本發(fā)明的方法具有炭黑不會(huì)沉積到冷卻的表面上并因此可以沉進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是在本發(fā)明的設(shè)備中不再有旋轉(zhuǎn)部件，這就降低了投資成本和維修成本，并且不再分離輥黑和過(guò)濾器黑，因此制備的產(chǎn)物是均勻的。由于避免了機(jī)械輸送，可以降低產(chǎn)品中的雜質(zhì)水平實(shí)施例在根據(jù)圖1的實(shí)施例中使用的本發(fā)明的設(shè)備具有177mm的側(cè)壁距離(D卩D、和600mm的高度(D1(^)。在600mm的高度以上，側(cè)壁相互傾斜地收攏并且以冷卻的變窄間隙結(jié)束。在下面的實(shí)施例中，該冷卻間隙AA2的長(zhǎng)度達(dá)到2000mm并且高度(h)達(dá)到50mm。在下面的實(shí)施例中間隙的高度(h')達(dá)到159mm。角度a是87°。測(cè)定方法pH根據(jù)DINENISO787-920測(cè)定pH。揮發(fā)物根據(jù)DIN53552在95(TC下測(cè)定揮發(fā)物。BET表面積根據(jù)ASTMD-6556-00測(cè)定BET表面積。STSA表面積根據(jù)ASTM規(guī)范D-6556-00測(cè)定STSA表面積。色調(diào)根據(jù)ASTM規(guī)范D-3265測(cè)定色調(diào)強(qiáng)度。聚集體尺寸分布使用具有紅光二極管的BrookhavenBI-DCP盤(pán)式離心分離機(jī)測(cè)量聚集體尺寸分布曲線(xiàn)。該儀器是專(zhuān)門(mén)為從吸收測(cè)量確定細(xì)分散固體的聚集體尺寸分布曲線(xiàn)開(kāi)發(fā)的，并且配備自動(dòng)測(cè)量和評(píng)價(jià)程序來(lái)確定聚集體尺寸分布。為了進(jìn)行測(cè)量，首先將200ml乙醇、5滴氨水和0.5gTritonX-100，用軟化水制備成1000ml分散溶液。另外，將0.5gTritonX-100和5滴氨水，用軟化水制備成1000ml旋轉(zhuǎn)流體。隨后，向20mg炭黑中加入20ml分散溶液，在100瓦的超聲下(80%脈沖)，在冷卻浴中使炭黑懸浮在該溶液4.5分鐘。在實(shí)際測(cè)量開(kāi)始之前，離心分離機(jī)在11000miii"的速度下操作30分鐘。在圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)下，注入1ml乙醇，然后小心放下15ml旋轉(zhuǎn)流體的底層。在大約1分鐘后，注入250^炭黑懸浮液，起動(dòng)儀器測(cè)量程序，并且用50pi十二烷覆蓋離心機(jī)中的旋轉(zhuǎn)流體。對(duì)每個(gè)測(cè)量樣品進(jìn)行兩次重復(fù)測(cè)量。然后，在散射光校正并且自動(dòng)基線(xiàn)修改下，使用儀器的算術(shù)程序評(píng)價(jià)原始數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。ADso值(FWHM)是聚集體尺寸分布曲線(xiàn)在峰高度一半時(shí)的寬度。Dm。de值(出現(xiàn)頻率最高的值)是具有最大頻率(聚集體尺寸分布曲線(xiàn)最大的峰)的聚集體尺寸。d1Q、dso和(19。值是分別在體積分?jǐn)?shù)10%、50%和90%下從累積曲線(xiàn)確定的聚集體尺寸。表面氧化物關(guān)于炭黑表面上的表面氧化物，此處即含氧的官能團(tuán)，例如羧基、內(nèi)半縮醛和酚基的表征和定量炭黑的初始質(zhì)量mi由預(yù)期的表面氧化物數(shù)確定。作為初始質(zhì)量的起始點(diǎn)，可以使用炭黑的揮發(fā)物含量(表1)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>以0.1mg的精度稱(chēng)取在表1中指定并且在105'C下干燥的炭黑量，加入玻璃離心分離機(jī)管中，并且加入25ml(體積M的氫氧化鈉水溶液中。用氮?dú)庵脫Q樣品上方離心分離機(jī)管中的空氣，并且密封離心管、插入夾持器中，并且在旋轉(zhuǎn)機(jī)中混合過(guò)夜。在混合程序結(jié)束后，將內(nèi)含物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)離心分離機(jī)管中并且離心分離至少1分鐘。用移液管取出10ml(體積V2)上層清液并且轉(zhuǎn)移到玻璃燒杯中，加入20ml0.025m的硫酸，并且主要為了排除碳酸鹽而煮沸混合物。隨后用0.05m氫氧化鈉水溶液后滴定(back-titrated)樣品至pH為6.5(pH電極)。消耗的氫氧化鈉溶液的量為V3。必須據(jù)此制備空白樣品。為了確定空白值，相似地獲得消耗的NaOH量，Bl3。在初始炭黑質(zhì)量mi、體積V,.3和Bl3的基礎(chǔ)上，根據(jù)下面的等式計(jì)算表面氧化物的量，G，單位mmol/kg。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在上式中，符號(hào)具有下面的意義mi:初始炭黑質(zhì)量，g，V1:加到炭黑中的試劑溶液的體積，ml(=25ml)，V2:由移液管取出的樣品體積，ml(-10ml),V3:滴定消耗的氫氧化鈉溶液的量，ml，Bl3:對(duì)于空白值滴定消耗的氫氧化鈉的量，ml。相對(duì)黑值My和絕對(duì)色度貢獻(xiàn)dM說(shuō)明/步驟1.試劑的制備稀釋劑配方<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>混合4種配方的各種成分并且保持在適當(dāng)?shù)娜萜髦小?.炭黑清漆的制備用于確定黑值My的炭黑清漆的配方<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>首先，向PTFE燒杯中稱(chēng)入清漆組分A和B，然后稱(chēng)出在105'C下干燥的炭黑顏料，并且作為研磨介質(zhì)加入275g鋼珠(0=3mm)。最后，在Skandex混合器中分散樣品30分鐘。在分散步驟后，取出大約1-2ml炭黑清漆用并且施用到載板上，形成5cm長(zhǎng)且大約lcm寬的帶狀。小心確保在清漆帶中沒(méi)有氣泡。在清漆帶上放置拉膜棱并且均勻地拉過(guò)載板。產(chǎn)生大約10cm長(zhǎng)且6cm寬的涂層。清漆涂層必須空氣干燥(在通風(fēng)櫥中)至少10分鐘。隨后，將樣品在干燥器中于13(TC下焙燒30分鐘?？梢跃驮诶鋮s后或者后來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量。使用具有WinQC+軟件的PauschQ-Color35儀器進(jìn)行測(cè)量。透過(guò)玻璃進(jìn)行測(cè)量。3丄公式和常數(shù)3丄1色度無(wú)關(guān)黑值My和色度相關(guān)黑值Mc首先，從測(cè)量的三色激勵(lì)值Y(發(fā)光體D65/10)計(jì)算色度無(wú)關(guān)黑值My(等式1):(1)Afy-100.log「100、7隨后計(jì)算色度相關(guān)黑值Mc(等式2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>Xn/Zn/Yn(DIN6174)=坐標(biāo)區(qū)的三色激勵(lì)值，基于發(fā)光體(illuminant)和觀察者(DIN5033/第7部分，發(fā)光體D65/10°)Xn=94.81Zn=107.34Yn=100.0X/Y/Z-從樣品測(cè)量中計(jì)算的三色激勵(lì)值。3丄2絕對(duì)色度貢獻(xiàn)dM從黑值Mc和My計(jì)算絕對(duì)色度貢獻(xiàn)dM(等式3):(3)dM-臉一Afy實(shí)施例1-10表2中列出在用于制備本發(fā)明炭黑的實(shí)施例和比較實(shí)施例6的設(shè)置。使用如圖1中的裝置。對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例和比較實(shí)施例6，熱空氣溫度是31(TC并且載氣的氫氣含量為92-99體積％。表2中報(bào)道的燃燒器間距是從燃燒器管的頂邊算起，換句話(huà)說(shuō)是從油蒸發(fā)-載氣混合物出現(xiàn)的點(diǎn)到冷卻的變窄冷卻間隙的距離。在后面的表3中，顯示了本發(fā)明的炭黑和比較炭黑的分析數(shù)據(jù)。所用的比較炭黑(實(shí)施例7)來(lái)自WO2005/033217的實(shí)施例3。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表3施例BETSTSA揮發(fā)物pH色調(diào)表面氧化物清漆清漆(d卯畫(huà)dio)FWHM，(950。C)MydM/d50[m2/g][m2/g][%][%][mmol/kgj193.176.14.83120.51302514.20,570.552142.9118.74.33.6141.3170284150.580.553169.5132.24.53.4142.620029318.50.600.544274190.98.763.07146.63202822.30,640.605274.8192.37.753.1141.32902844.40.640.586(比較實(shí)施例)由于炭黑在冷卻的變窄間隙中沉積實(shí)驗(yàn)中斷7(比較實(shí)施316.6244.24.623.9220291-0.81.350.63例)200710140015.8勢(shì)溢也被12/13:a;結(jié)果表明本發(fā)明的炭黑(實(shí)施例1-5)具有((19()-(11())/(15()比小于或等于1.1的聚集體尺寸分布。本發(fā)明的炭黑的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在dM值〉0.5和得到較高的藍(lán)色色度。權(quán)利要求1.炭黑，其特征在于聚集體尺寸分布具有小于或等于1.1的(dw-dio)/d5o比。2.根據(jù)權(quán)利要求1的炭黑，其特征在于聚集體尺寸分布具有小于或等于0.6的半高全寬(FWHM)與Dm。de比。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的炭黑，其特征在于表面氧化物含量大于50mmol/kg。4.制備根據(jù)權(quán)利要求1的炭黑的方法，其特征在于如果需要使包含載氣和炭黑原料的氣體混合物與熱空氣混合，使所述氣體混合物通入燃燒器管，氣體混合物在燃燒器管開(kāi)口處燃燒，并且火焰與從外面在吸力下自由吸入的環(huán)境空氣一起吸入通過(guò)冷卻的、變窄的間隙并且冷卻，所述冷卻的、變窄的間隙具有1-100的高度(h)與寬度(b)比，所述寬度基于間隙的頂邊，所述寬度(b)為0.5-10mm，并且間隙最窄點(diǎn)處的流速為10-200m/s。5.實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求4的方法的裝置，其具有燃燒器和對(duì)著火焰方向的冷卻表面，其特征在于所述冷卻的、變窄的間隙具有1-100的高度(h)與寬度(b)比，所述寬度基于間隙的頂邊，所述寬度(b)是0.5-10mra，并且間隙最窄點(diǎn)處的流速為10-200m/s。6.根據(jù)權(quán)利要求1的炭黑作為非補(bǔ)強(qiáng)填料、補(bǔ)強(qiáng)填料、UV穩(wěn)定劑、導(dǎo)電炭黑、顏料或還原劑的用途。7.根據(jù)權(quán)利要求1的炭黑在橡膠、塑料、印刷油墨、液體油墨、噴墨油墨、調(diào)色劑、涂層材料、油漆、紙張、瀝青、混凝土及其它建筑材料中的用途。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚集體尺寸分布具有小于或等于1.1的(d₉₀-d₁₀)/d₅₀比的炭黑。通過(guò)如下方法制備所述炭黑如果需要向包含載氣和炭黑原料的氣體混合物中混合熱空氣，使所述氣體混合物通入燃燒器管，在燃燒器管開(kāi)口處燃燒氣體混合物，并且火焰與從外面在吸力下自由吸入的環(huán)境空氣一起在吸力下吸入通過(guò)冷卻的、變窄的間隙并且進(jìn)行冷卻，所述冷卻的、變窄的間隙具有1-100的高度(h)與寬度(b)比，所述寬度(b)為0.5-10mm，并且間隙最窄點(diǎn)處的流速為10-200m/s。本發(fā)明的炭黑可以用作非補(bǔ)強(qiáng)填料、補(bǔ)強(qiáng)填料、UV穩(wěn)定劑、導(dǎo)電炭黑、顏料或還原劑。文檔編號(hào)C09D7/12GK101121829SQ20071014001公開(kāi)日2008年2月13日申請(qǐng)日期2007年8月7日優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日發(fā)明者A·卡爾,C·奎特曼,K·克勞斯,M·卡策爾,M·斯塔尼舍弗斯基申請(qǐng)人:德古薩有限責(zé)任公司