炭黑和加有该炭黑的组合物制造技术

新类型的炭黑，其主要特征在于具有５０－１１２毫克／克（ｍｇ／ｇ）碘吸收数（Ｉ↓［２］Ｎｏ．）和根据ＡＳＴＭ测试法Ｄ３８４９－８９的方法测得的小于或等于２５纳米（ｎｍ）的初始粒径（以后称为“初始粒径”）。本发明专利技术一些炭黑可进一步表征为每１００ｇ炭黑具有小于或等于１０２立方厘米（ｃｍ↑［３］／１００ｇ）ＤＢＰ的ＣＤＢＰ（碎炭黑的二丁基吸收值）。本发明专利技术提供了具有６５－９５ｍｇ／ｇ的Ｉ↓［２］Ｎｏ．和小于或等于２０ｎｍ的初始粒径的炭黑。还公开和要求保护具有１００－１１２ｍｇ／ｇ的Ｉ↓［２］Ｎｏ．和小于或等于２０纳米（ｎｍ）的初始粒径的碳黑。本发明专利技术还提供了具有６５－１１２ｍｇ／ｇ的Ｉ↓［２］Ｎｏ．；小于或等于２０纳米的初始粒径；每１００ｇ炭黑有小于或等于１０２ｃｍ↑［３］（ｃｍ↑［３］／１００ｇ）的ＤＢＰ的ＣＤＢＰ（碎炭黑的二丁基吸收值）的炭黑。另外，还公开和要求保护具有５０－７０ｍｇ／ｇＩ↓［２］Ｎｏ．和小于或等于２５ｎｍ初始粒径的炭黑。本发明专利技术也提供了具有５０－８５ｍｇ／ｇ的Ｉ↓［２］Ｎｏ．和小于或等于２５ｎｍ的初始粒径；和小于或等于９６ｃｍ↑［３］／１００ｇ的ＣＤＢＰ的炭黑。这些炭黑特别适宜于用在聚合物组合物的制备上。还介绍和要求保护加有该新炭黑的聚合物组合物。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类新的且有用的炭黑。该炭黑适用于各种用途，并特别好地适用于天然橡胶、合成橡胶、弹性体、塑性体和/或它们的共混物或混合物中。本专利技术还涉及包括该炭黑的新且有用的聚合物组合物(天然橡胶、合成橡胶、弹性体、塑性体和/或它们的共混物或混合物)。通常，在炉型反应器中，用热燃烧气体热解烃原料来制得含有粒状炭黑的燃烧产物来制备炭黑。在聚合物组合物中。炭黑可用作颜料、填料和/或增强剂。本文所用“聚合物”指天然橡胶、合成橡胶、弹性体、塑性体和/或它们的共混物或混合物。炭黑组合物也可用来赋予聚合物组合物以导电性和防止其紫外(UV)降解。例如，当聚合物组合物暴露于UV照射时，炭黑广泛地用来使其降解最小。作为自然光线的一个组份发生这种紫外照射。通常认为当使用具有减小了粒径(例如不大于25纳米(nm))的炭黑时，提高了防止UV降解的程度。使用粒径不大于20nm的炭黑通常认为具有其他的益处。通过各种混合工艺可把炭黑加入到该聚合物组合物中。对于具有可接受的有关UV防护性能的炭黑，通常希望使用那些能提供尽可能低的粘度的炭黑，从而改进该炭黑聚合物组合物混合物的加工性。用于这类用途中的炭黑的另外所希望的特征是在实用的程度上，在该炭黑-聚合物组合物混合物中，炭黑的相对含量最大。为了使塑料组合物吸湿的趋势最小，希望使用具有尽可能低的化合物吸湿性(CMA)的炭黑。CMA表示炭黑配混入感兴趣的聚合物组合物后，该炭黑的吸湿能力。因此，制造赋予其中加有该炭黑的聚合物组合物改进的粘度或加工性能的新炭黑是有利的。制造赋予其中加有该炭黑的聚合物组合物较低化合物吸湿性的新炭黑也是有利的。另外，制备具有改进的粘度和/或加工性能以及低化合物吸湿性的新聚合物组合物也是有利的。通过本专利技术的炭黑和聚合物组合物实现了这些优点及其他一些优点。本专利技术提供了新类型的炭黑组合物，该炭黑的特征在于具有50-112毫克/克(mg/g)的碘吸收值(I2No)、小于或等于25纳米(nm)的根据ASTM测试法D3849-89中的方法所测得的初始粒径(下文称为“初始粒径”)。本专利技术的一些炭黑的进一步特征在于具有每100g炭黑低于或等于102立方厘米DBP(cm3/100g)的CDBP(压碎炭黑的二丁基吸收值)，CDBP是根据ASTM测试法D3493-86测得的。具体地，本专利技术提供了具有65-95mg/gI2No.和小于或等于20nm初始粒径的新炭黑。优选，该炭黑具有73-94mg/g的I2No.和/或小于或等于19nm的初始粒径。更优选地，该炭黑具有85-93mg/g的I2No.和/或小于或等于19nm的初始粒径。本专利技术还提供了具有100-112mg/gI2No.和小于或等于20nm的初始粒径。优选该炭黑具有小于或等于19nm的初始粒径。本专利技术还提供了具有65-112mg/g的I2No.、小于或等于20nm的初始粒径和小于或等于102cm3/100g CDBP的新炭黑。优选该炭黑具有73-104mg/g的I2No.、小于或等于19nm的初始粒径和/或70-100cm3/100g的CDBP。更优选该炭黑具有75-99mg/g的I2No.、小于或等于19nm的初始粒径和/或80-95cm3/100g的CDBP。另外，本专利技术提供了具有50-70mg/gI2No.和小于或等于25nm的初始粒径的新炭黑。优选该炭黑具有55-65mg/g的I2No.和/或大于20m至25nm的初始粒径。本专利技术还提供了具有50-85mg/gI2No.、小于或等于25nm的初始粒径和小于或等于96cm3/100g CDBP的炭黑。优选该炭黑具有55-80mg/g的I2No.、大于20nm至25nm的初始粒径和/或50-96cm3/100g的CDBP。更优选该炭黑具有60-78mg/g的I2No.、大于20nm至-25nm的初始粒径和/或50-96cm3/100g的CDBP。另外，本专利技术提供了加入本专利技术炭黑的聚合物组合物。这里所用的“聚合物”广泛地指任何天然橡胶、合成橡胶、弹性体、塑性体和/或它们的共混物或混合物。本专利技术炭黑可通过该领域中已知的任何方法来制备。优选本专利技术炭黑在具有第一(燃烧)区、过渡区和反应区的炉法炭黑反应器中制备，其中把生成炭黑的原料注入热的燃烧气流中；把生成的热燃烧气和原料的混合物通过反应区；和当已形成本专利技术炭黑时，通过骤冷该混合物来停止该生成炭黑原料的热解，其中使用的初始燃烧程度大于300％、优选至少为550％、更优选650-1200％。优选，制备本专利技术炭黑方法的总燃烧程度至少为22％、优选为22％-35％、更优选为25％-28％。还优选，在制备本专利技术炭黑的方法中炭黑形成反应的停留时间为0.55秒-9.9秒，更优选为1.06秒-8.01秒。下面更详细介绍制备本专利技术新炭黑的方法。本专利技术的聚合物组合物包括天然橡胶、合成橡胶、弹性体、塑性体和它们的共混物或混合物。用在本专利技术聚合物组合物中的炭黑的量包括任何达到该聚合物组合物所希望的最终用途所要求的结果的有效量，这些量对本领域熟练技术人员来说是常规的并公知。通常，对于每100重量份聚合物，所用炭黑产品的量为0.5-300重量份。然而，优选每100重量份聚合物使用0.5-100重量份的炭黑，并特别优选每100重量份聚合物使用0.5-80重量份的炭黑。适宜于与本专利技术一起使用的聚合物是天然橡胶、合成橡胶(如聚异戊二烯和聚丁二烯)和它们的衍生物(如氯化橡胶)；约10-约70％(重量)苯乙烯和约90-约30％(重量)丁二烯的共聚物，如19份苯乙烯和81份丁二烯的共聚物、30份苯乙烯和70份丁二烯的共聚物、43份苯乙烯和57份丁二烯的共聚物和50份苯乙烯和50份丁二烯的共聚物；共轭二烯的聚合物和共聚物(如聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁二烯等)和这些共轭二烯和可与其共聚的含乙烯基单体的共聚物，这些单体如苯乙烯、甲基苯乙烯、氯代苯乙烯、丙烯腈、2-乙烯吡啶、5-甲基-2-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、烷基取代的丙烯酸酯、乙烯基酮、甲基异戊基酮、甲基乙烯基醚、α-亚甲基羧酸和它们的酯及酰胺(如丙烯酸和二烷基丙烯酸酰胺)。适用于此处的还有乙烯与其他高α烯烃如丙烯、1-丁烯和1-戊烯的共聚物；特别优选乙烯 丙烯共聚物(其中乙烯的含量为20-90％(重量))以及还含有第三单体如二环戊二烯、1，4-己二烯和亚甲基降冰片烯的乙烯-丙烯聚合物。优选含乙烯的聚合物包括乙烯-丙烯共聚物或乙烯-丙烯三聚物。更优选含乙烯的聚合物含有乙烯丙烯二烯单体(EPDM)。还优选，含乙烯的聚合物包括0.5-98％(重量)乙烯单体。另外优选的聚合物组合物是例如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烃。适当的聚合物也包括a)丙烯均聚物、乙烯均聚物和乙烯的共聚物及接枝聚合物，其中共聚单体选自丁烯、己烯、丙烯、辛烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸C1-C8烷基酯、甲基丙烯酸C1-C8烷基酯、马来酸酐、马来酸酐的半酯和一氧化碳；b)选自下列的弹性体天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、无规或嵌段的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、聚氯丁二烯、丙烯腈丁二烯、乙烯丙烯共聚物和三元共聚物、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)；c)苯乙烯的均聚物和共聚物，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯线性辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭黑，具有６５－９５ｍｇ／ｇ的Ｉ↓［２］Ｎｏ．和小于或等于２０ｎｍ的初始粒径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉万德拉桑特，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]