填充炭黑的塑料和橡胶化合物的制法制造技术

本发明专利技术涉及一种制造用炭黑填充的塑料和橡胶化合物的方法，其中使用一种有机硅化合物并与炭黑在现场反应。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用炭黑填充的可硫化塑料和橡胶化合物的制造方法，其中掺混一种或几种有机硅化合物。早就知道US-PS3，227，675，EPO177674，EP-PS0126871，氧化表面可以用含烷氧基的有机硅化合物进行处理。可有这些工作的目的过去和现在都是为了在无机组分和化学组成大不相同的有机聚合物之间形成键合。这里所说的无机组分是例如用于橡胶工业的各种氧化填料，不管是如玻璃，甚至是硅酸盐填料沉淀的或热解的二氧化硅，粘土，硅酸铝等。这样通常导致硫化橡胶性能的改进。在上述氧化填料中不包括诸如炉法炭黑，灯黑和气黑之类的灰黑。烷氧基甲硅烷基和羟基之间在这类物质表面的反应在炭黑上不能发生，以致炭黑和有机硅化合物之间看来不可能形成化学键。虽然从DE-PS274727相当于US-PS4，128，438已知有炭黑和有机硅化合物的粒状混合物，这类混合物也只是用于把有机硅化合物更有效此掺混到含二氧化硅的橡胶化合物中。既然是这样，炭黑只是在液态有机硅烷转化成固态时起到载体的作用。该硅烷可用有机溶剂从这一种混合物中提取除去。既然从来的尝试都是借助于使用结构和比表面不同的炭黑来形成填充炭黑的橡胶硫化产品的性能，那么现在就产生使用硅烷改性炭黑提高硫化橡胶性能的问题。按照德国专利申请P4023537，根据炭黑的表面和结构和可用组合物的种类的不同，选用一种合适的方法来把大量有机硅化合物键合到炭黑上是可能做到的。本专利技术涉及一种用炭黑填充的可硫化塑料和橡胶化合物的制造方法，其特征在于，在化合物中掺混一种或几种具有下列通式的有机硅化合物式中B＝-SCN，-SH，-CL，-NHq＝1或-Sx-q＝2，R和R1可以相同或者不同，并代表C1-4烷基或苯基，R＝C1-4烷基或C1-4烷氧基，n＝0，1或2，Alk＝双官能的直链或支链C1-6烃基，m＝0或1，Ar＝C6-12，最好是C6亚芳基，P＝0或1，但P和n二者不能都是0，X＝2-8的数字，Alkyl＝单官能的直链或支链不饱和C1-20，最好是C2-8烃基，Alkenyl＝单官能的直链或支链不饱和C2-20，最好是C2-8烃基，上述有机硅化合物的用量相当于它在炭黑和特定有机硅化合物反应的条件下用有机溶剂不能再提取出来时测出的用量。测定有机硅化合物用量的合适方法在德国专利申请P4023537中有所描述。通常，上述的用量，以100重量份炭黑计算，一种或多种有机硅化合物的用量为0.1-30重量份，较好为0.5-15重量份，更好是0.5-4重量份。业已发现，能够键合到特定炭黑上的有机硅化合物的最大的量因而也是不能再用有机溶剂，特别是乙醚提取的用量，其结果是还产生随所用炭黑和有机硅化合物而定所能达到的最佳橡胶性能。这类化合物中较大量的有机硅化合物可提取量，不但不使橡胶硫化产品的性能有更多的改进，而且实际上导致橡胶性能范围劣化。合适的炭黑是橡胶工业技术中已知的各种炭黑的任何一种，例如炉法炭黑按ASTM D1765分类，灯黑和气黑，还有非橡胶炭黑。这类炭黑添加到塑料和橡胶组合物中的量，以100重量份橡胶或塑料计算，为5-250重量份，较好是50-100重量份份。也可以借助测试不同浓度的橡胶硫化产品的性能来求出有机硅烷的最佳用量，从而定出炭黑与有机硅化合物的最适宜的比例。获得最佳性能范围所需的精确确定的浓度，接着可借助等摩尔原理从一种有机硅烷转换成另一种，例如，和实施例的情况那样，用双-三乙氧基甲硅烷丙基四硫烷TESPT使炭黑改性时就是以三烷氧基甲硅烷基为基准换算的。然而就硅酸盐填料而论，用有机硅烷改性几乎在所有情况下都是在掺混期间进行的，这种作法对炭黑并非全然适用，因为炭黑和有机硅烷之间的反应速度是难以预测的。业已发现，存在于炭黑表面的水解基团-OR数大体上与含氧基团单位毫克当量的浓度相当。考虑到炭黑表面上含氧基团的多样性，上述发现是意想不到的文献H.P.Bohem，Voll，Carbon91971481以下等等;J.P.Bonnet等，Rubber Conf Proc Sydney，1988，Uol.1，Pages 113以下等等。这就是测定有机硅烷最佳用量的另一种可能的方法。因此，有三种不同的方法，能够容易地在这些方法的误差限度内测定可被键合的有机硅化合物的用量，从而确定有机硅化合物的最佳用量。合适的橡胶组分有能与硫和硫化促进剂或过氧化物交联形成弹性体的橡胶，塑料和它们的混合物。这类橡胶组分包括所谓的二烯烃弹性体，即例如充油的天然与合成橡胶，诸如天然橡胶，乙烯丙烯和非共轭二烯类的三元共聚物;乙烯-丙烯共聚物，还有羧基橡胶，环氧橡胶，反式聚戊烯橡胶，卤代丁基橡胶，2-氯丁二烯橡胶，乙酸乙酯-乙酸乙烯酯共聚物以及任选的天然橡胶的化学衍生物和改性天然橡胶。按照本专利技术制造的化合物含有一般用于橡胶工业的其它组分，例如-一般用于橡胶工业的硫化促进剂例如亚磺酰胺，2-巯基苯并噻唑MBT，二硫化二-2-苯并噻唑基MBTS，三嗪促进剂，秋兰姆，或单独或掺和使用，用量按100重量份橡胶计算，为0.1-10重量份;-硫化迟延剂，例如，Vulkalent E，二苯硫基乙酰胺PVI，用量按100重量份橡胶计算，为0.1-10重量份;-作为硫化促进活化剂的氧化锌和硬脂酸用量按100重量份橡胶计算，为0.5-10重量份;-在橡胶工业中使用抗氧化剂，抗臭氧剂和抗疲劳剂的包括，例如N-异丙基-N1-苯基对苯二胺IPPO，多2，2，4-三甲基-1，2-二氢喹啉TMQ，还有作为光稳定剂的蜡和它们的混合物;-增塑剂，例如芳族的，环烷的，链烷的合成增塑剂和它们的共混物;-随意添加的硫，用量按100重量份橡胶计算，为0.1-10重量份;-随意添加的染料和操作助剂，按常规用量。本专利技术的组合物用橡胶工业已知的方法来制造，例如在密炼机或混炼机上，混合温度最高可达250℃。与已知的组合物比较起来，本专利技术这种炭黑与有机硅最好同时添加的方法，使用橡胶和塑料化合物制成的硫化产品的模量，弹性，动态性能和损耗角δ正切值都有明显的提高。按照本专利技术的硅烷改性炭黑的应用范围扩展到通常用作轮胎制造的化合物，例如用作带子，轮胎胎壳和胎边部位，用作轮胎壁化合物和粘合化合物，并扩展到工业制品，例如传送带，三角皮带，软管，密封垫，发动机架，弹簧和减震零件和涂胶织物。实际应用的测试标准测试方法流变化 DIN53 529门尼试验 DIN53 524抗张强度 DIN53 504断裂伸长 DIN53 507100%,200%,300%伸长模量 DIN53 507Firestone落球回弹 AD 20 245Shore A硬度 DIN53 505Goodrich挠度计 ASTMD 623-62生热性 DIN53 513MTS DIN53 513实施例1实施例1表明测定Degussa炭黑时所能键合的硅烷用量，可明显看出BET表面对可键合的Si69用量的影响。硅烷改性炭黑BET DBP Si69最佳用量(重量份/100重量份炭黑)Printex90/Si69 300 800 4.7N115/Si69 145 114 3.3N234/Si69 125 125 2.2N220/Si69 115 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用炭黑填充的可硫化塑料和橡胶化合物的制造方法，其特征在于，在组合物中掺混一种或几种具有下列通式的有机硅化合物物：［Ｒ↑［１］ｎ－［Ｒｏ］↓［３］－ｎＳｉ－［ＡｌＫ］ｍ－［Ａｒ］ｐ］ｑ［Ｂ］［Ⅰ］Ｒ↑［１］ｎ－（ＲＯ）↓［３］－ｎＳｉ－［Ａｌｋｙ１］［Ⅱ］或Ｒ↑［１］ｎ－［ＲＯ］↓［３］－ｎＳｉ－［Ａｌｋｅｎｙｌ］［Ⅱ］式中Ｂ＝－ＳＣＮ，－ＳＨ，－ＣＬ，－ＮＨ↓［２］［ｑ＝１］或－ＳＸ－［ｑ＝２］，Ｒ和Ｒ↑［１］可以相同或者不同，并代表Ｃ↓［１－４］烷基或苯基，Ｒ＝Ｃ↓［１－４］烷基或Ｃ↓［１－４］烷氧基，ｎ＝０，１或２，ＡＬＫ＝双官能的直链或支链Ｃ↓［１－６］烃基，ｍ＝０或１，Ａｒ＝Ｃ↓［６－１２］，最好是Ｃ↓［６］亚芳基，Ｐ＝０或１，但Ｐ和ｎ二者不能都是０，Ｘ＝２－８的数字，Ａｌｋｙ１＝单官能的直链或支链不饱和Ｃ↓［１－２０］，最好是Ｃ↓［２－８］烃基，Ａｌｋｅｎｙ１＝单官能的直链或支链不饱和Ｃ↓［２－２０］，最好是Ｃ↓［２－８］烃基，上述有机硅化合物的用量相当于它在炭黑和特定有机硅化合物反应的条件下用有机溶剂不能再提取出来时测出的用量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S沃尔夫，U格尔，
申请(专利权)人：底古萨股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]