Способ обработки сажи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

69) 01)

1511 4 С 09 С 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

wi

° °

° °

ЪМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3538767/23-26 (22) 13.01.83 (46) 15.04.86. Бюп. У 14 (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени .технологический институт им. Ленсовета (72) А.В. Краснобрыжий, Е.П. Смирнов, Б.Д. Соколов и А.А. Хрипина ($3) 678.046.2 (088.8) (56) Патент США У 33!8720, кл. 106-307, 1967.

Авторское свидетельство СССР

1 937491, кл. С 09 С 1/56, 1980. (54)(57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ САЖИ, включающий пропускание через нее паров хлорида металла, последующее продувание продукта сухим инертным газом и обработку его влажным газом, отличающийся тем, что, с целью повьппения степени окисленности сажи и улучшения при этом физико-механических показателей резиновых композиций с ее использованием, через исходную сажу пропускают пары хлорида или оксихлорида металла иэ группы, включающей титан, ванадий и хром, в токе сухого воздуха или инертного газа при .е

110-150 С, а последующую обработку продукта ведут влажным воздухом.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку влаж- . ным воздухом после пропускания паров тетрахлорида или оксихлорида ванадия или хлористого хромида осуществляют при 240-270 С, а паров тетрахлорида титана- при 280-320 С.

I 224326

Изобретение относится к производству сажи, в частности к технологии получения ее в окисленной форме для использования в шинной и лакокрасочной промышленности.

Целью изобретения является повышение степени окисленности сажи и улучшения при этом физико-механических показателей резиновых композиций с ее использованием.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Предварительно просушенную угле- родную сажу обрабатывают парами летучего хлорида или оксихлорида металла(ТхС!4фЧС14фЧОС1эфCrОдС1ф)) в токе сухого воздуха или инертного газа при концентрации паров воды менее 0,005Х при 110-150 С, а затем окисляют влажным воздухом при 240320 С. Под влажным воздухом подразумевается атмосферный воздух, не прошедший осушки и имеющий концентра цию паров воды 1-2Х. Необходимость предварительной осушки газа-носителя (воздуха, инертного газа) объясняется "идролиэом хлоридов и оксихлоридов металлов в присутствии паров воды. Использование влажного воздуха для окисления сажи обуслов» лено тем, что присутствие паров воды смягчает процесс окисления и. . устраняет самораэогрев образца.

Обработку сажи летучими соединения-, ми металлов ведут при 110-150 С, так как ниже 110 С происходит увеличение количества необратимо сорбированного хлорида или оксихлорида металла, а при температурах выше

l 50 Ñ усиливается окислительно-восстановительное вэаимодейтсвие с углеродйой поверхностью, что отрицательно сказывается на свойствах конечного продукта.

Окисление сажи, обработанной

VCl, VOCI или Cr 0 С!, ведут при 240-270 С, à TiCI „ - при 2800

-320 С, что связано с особенностями каталитического действия этих соединений. При температурах ниже указанных значительно возрастает продолжительность процесса окисления, а увеличение температуры окисления не дает воэможности вести процесс в изотермических условиях за счет саморазогрева материала, что приводит к нежелательному обга,ру частиц сажи, 50

Hp и м е р 3. 100 г сажи HN-100 помещают в обогреваемый реактор и сушат в токе сухогб воздуха при

110 С в течение 1 ч. Сухой воздух, насыщенный парами UOC1, подают в реактор, обработку ведут при 110 С в течение 1 ч, затем удаляют избыток хлорида в течение 1 ч. Последующее окисление ведут в течение !О ч при

Обработка сажи парами летучих= хлоридов приводит к их необратимой адсорбции на поверхности частиц в воспроизводимых количествах, близких к величине заполнения монослоя.

Увеличение продолжительности обработки не приводит к возрастанию концентрации хемосорбированного хлорида или оксихлорида, поэтому по мере

1б заполнения реакционного объема парами вся масса образца равномерно насыщается реагентом.

Пример 1. 100 г сажи

ПИ-100 помещают в обогреваемой про1 точный реактор и сушат в токе сухоб го воздуха при 150 С в течение 1 ч.

Затем сухой воздух пропускают через испаритель, где он насыщается парами TiCl после чего поступает в

20 реактор. Обработку ведут в течение

30 мин при 150 С, а затем удаляют избыток хлорида из реактора сухим воздухом в течение 30 мнн. Последующее окисление ведут на протяжер нии б ч при 320 С влажным воздухом.

Расход воздуха во всех опера" циях поддерживают постояннымI л/мин При таком расходе койцентра.

З0 ция паров летучих хлоридов металлов в парогазовой смеси составляет

5 мас.X унос сажи из реактора отсут. ствует.

Пример 2 ° 100 г сажи ПИ-100

35 помещают в. обогреваемый проточный реактор и сушат в токе сухого азота при 150 C в течение I ч. Затем азот пропусхают через испаритель, где он

"насыщается парами Cr О С1, после чего поступает в реактор. Обработку ведут в течение 1 ч при 110 С, а затем удаляют избыток хлорида из реактора сухим азотом в течение 1 ч.

Последующее окисление ведут в течение 3 ч при 270 С. Перед поступлением в ректор воздух насыщается парами воды в.испарителе. Расход азота и воздуха поддерживают постоянным — 1 л/мин.

Т аблиц а 1

1 ЧС1„или

ЧОС1 з

0,91

240 То же

2 То же

110

1,53

3 1 98 43,2

3,2 97 43,0

1,62

150

240

170

2,07

240

3,9 96

40,9

3,8 122 39,9

240 Сухой

240 То же

110

1,53

4,0 118 40,1

150

1,62

110

1,53

38,2

8 110

9 - 1 110

10 CrO@C1 90

11 То же 110

1,53

2,9 114 44,4

Образец сгорел

270 То же

1,53

285

39,8

1,63

240

4,2 94

3 3 95 43 3

2,10

240

3 1

240 С влажным воздухом, расход которого составляет 1 л/мин.

В табл. 1 представлены свойства окисленной по изобретению сажи при различных условиях ее обработки, при этом определяющие характеристики сажи следующие:рН водной суспензин, измеряемая по известной методике; исходная неокисленная сажа

ПИ-100 имеет рН водной суспензии

7,5; удельная адсорбционная поверхность сажи S мг /г, измеряемая по низкотемпературной адсорбции азота; теплота адсорбции gd; продолжительность окисления кислородом воздух 6 ч..

Данные табл. 1 показывают повышенную степень окиспенности сажи, что позволяет повысить концентрацию кислотных оксифункционапьных групп на поверхности. Данная степень окисления достигается без значительного увеличения удельной поверхности и относительно невысоких температурах.

224326 4

При этом данные табл. 1 дают обоснование предлагаемых режимов обработки сажи.

Уменьшение или увеличение температур обработки хлоридами или окисления сажи по сравнению с предложенными температурными интервалами, а также использование сухого воздуха существенно ухудшает свойства окисленной сажи.

Сажа согласно известным техническим решениям имеет худшие характеристики (образцы N 28-39) ° что обусловлено особенностями введения катализатора, обработки парами

РеС1з, а также растворами V<0 -, K. Сг,О,, TiC1„.

В табл. 2 описаны физико-механические показатели резиновой смеси на основе бутадиенстирольного каучука и окисленной сажи IIM-100.

Изобретение обеспечивает улучше-. ние физико-механических свойств резиновых композиций, как следует иэ данных табл. 2.

240 Влажный 4, 0 95 40, 5

230 Влажный 6,8 94

1224326

Про

43,4

240

2,52

150

40,2

240

3,08

170

41,1

240 Сухой

240 То же

2,10

110

40,8

2,52

150

38,0

225 Влажный б, 7 94

2,10

110

45,6

2,6 122

2,5 461

270 То же

285

2 10

110

110

46,0

2,10

38 1

280 Влажный б, 5 95

0,30

)9 TiC)

20 То же

0,48

280 То же

280

5,8 107

5,9 108

41,0

ll0

0,57

41,2

l 50

0,78

280 - ™22

l 70

23

37,9

0,48

110

38,0

0,57

)50

37,0

0,48

110

320 То же

40,6

0,48

1lO

3,2 353

340

0,48

43,5

110

0,00

РеС)з

29 То же

1 10

240

0,01

200

270

280

9 13

240

0,02

3) ЧО

32 То же

0,05

270

270

),55

37,0

0,04

240

7,6 94

6 5 102

34 К С= О

35 То же

0 05

270

38,5

280 Сухой

280 То же

260 Влажный

3,3 96

4,0 .95

3,6 «l5)

3,7 135

6,2 100, 39,0

6,6 143

6,7 155

7,2 94

3,9 134

7,5 95 37,6

7,3 94 36,8

7,4 95 37,5

6,7 100 38,8

6,0 106 39,1

1224326

Продолжение табл. 1

270 — " — 5,8 106 39,7

1,60

0,02

280

0,50

320

0,50

«

Катализатор наносили пропиткой из раствора.

Т аблица 2

Предлагаемый способ

15,9

6I0

670!

6,5

590

15,5

Известные технические решения

450

FeCI

10,2

7 05

10,5

510

420

1 Сг 0, 11,0

9,7

TiCI

490

l7.«Соответствует номеру образца в табл. 1 °

Заказ 1891/24 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ

Производств.-полиграф. пред-е, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

37 TiC1

38 То же

V0CI

Сго Cl

TiC1.

7,6 95 37,0

7,4 96 37,0

7,! 102 37,9