炭黑和其组合物制造技术

一种新型炭黑，它使橡胶、塑料组合物具有优良的性能，并可取代灯黑、热裂法炭黑及炭黑混合物。本发明专利技术还披露了一种掺有该新型炭黑的橡胶、塑料组合物，它们表现出混合物加工和物理性能的有益结合性。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新的炭黑，它们适用于各种应用，特别适用于塑料和橡胶组合物。炭黑可用作颜料、填料、增强剂以及用于其它各种应用。它们被广泛地用于制备橡胶组合物及塑料组合物，在这些应用中有必要达到混合物加工特性和制件物理性能的最佳结合。一般来说，炭黑的特征在于它们的基本性质，这包括(但并不限于)它们的表面积、表面化学性能、聚集体粒度及颗粒度。炭黑的这些性质可由本领域已知的试验分析测定，这包括碘吸收值(I2No.)、邻苯二甲酸二丁酯吸收值(DBP)、着色度(TINT)、Dst、Dmode及M-Ratio，其定义为中值Stokes直径除以mode Stokes直径(M-Ratio＝Dst/Dmode)。从现有技术已知一些参考文献，它们包括美国专利4，366，139;4，221，772;3，799，788;3，787，562;苏联专利1279991;加拿大专利455，504;日本专利61-047，759;英国专利1，022，988;日本专利61-283，635。上述参考文献中没有一篇披露了本专利技术的炭黑，而且，也没有一篇叙述了本专利技术炭黑的预期应用。我们已发现了用于橡胶和塑料组合物的九类新的炭黑的优点，在这些应用中混合物加工和物理性能如混合能、粘度、硫化速率、挤出收缩、张力、疲劳寿命、压缩变形、硬度、电阻率和外观都是重要的。已发现这些炭黑可提供极好的结合性能，因此它们特别适用于挤压、模制件、软管和胶带。第一类炭黑具有碘吸收值(I2No.)为17-23mg/g(每克炭黑的I2毫克数)以及DBP(邻苯二甲酸二丁酯值)为115-150cc/100g(每100克炭黑的邻苯二甲酸二丁酯立方厘米数)，优选的这类炭黑以具有约20mg/g的I2No.表征。第二类炭黑具有I2No.为10-19mg/g且DBP为70-95cc/100g。第三类炭黑具有I2No.为12-20mg/g且DBP为34-65cc/100g。优选的这类炭黑以具有I2No.为14-18mg/g和DBP为36-55cc/100g表征，更优选的是DBP为36-42cc/100g或45-55cc/100g。第四类炭黑具有I2No.为28-43mg/g，且DBP为28-47cc/100g。优选的这类炭黑以具有I2No.为30-42mg/g表征。第五类炭黑具有I2No.为8-32mg/g，DBP为28-150cc/100g且M-Ratio为1.25-2.00。第六类炭黑具有I2No.为33-70mg/g，DBP为28-60 cc/100g且M-Ratio为1.25-2.00。第七类炭黑具有I2No.为42-50mg/g，DBP为61-105cc/100g且M-Ratio为1.25-2.00。第八类炭黑具有I2No.为51-62mg/g，DBP为61-125cc/100g且M-Ratio为1.25-2.00。第九类炭黑具有I2No.为63-70mg/g，DBP为61-105cc/100g且M-Ratio为1.25-2.00。我们还发现了含有该炭黑的一类新的橡胶和塑料组合物。本专利技术的炭黑可在带有燃烧区、过渡区和反应区的炉法炭黑反应器中生产。生产炭黑的原料被喷入热的燃烧气流中。生成的热燃烧气和原料的混合物通入反应区。本专利技术的炭黑形成以后用急冷混合物来停止生产炭黑的原料的热解。优选的是用注入急冷流体来停止热解。制备本专利技术炭黑的方法将在下文中更详细地加以叙述。本专利技术炭黑起作用的橡胶和塑料包括天然和合成橡胶及塑料。一般来说，每100重量份的橡胶或塑料可使用的炭黑产品量为约10-约300重量份。属于本专利技术适用的橡胶或塑料之列的是天然橡胶、合成橡胶和它们的衍生物，例如氯化橡胶，约10-约70重量份的苯乙烯和约90-约30重量份的丁二烯的共聚物，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;共轭二烯的聚合物或共聚物，如聚丁二烯、聚异戊二烯、氯丁橡胶等，以及这些共轭二烯与可与之聚合的含乙烯基单体的共聚物，这些单体如苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、丙烯腈、2-乙烯基吡啶、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、乙烯基甲酮、甲基异丙烯基酮、甲基乙烯基醚、α-亚甲基羧酸及其酯和酰胺如丙烯酸和二烷基丙烯酸酰胺;这里也适用的是乙烯和其它高级α-烯烃如丙烯、丁烯-1和戊烯-1的共聚物，特别优选的是乙烯-丙烯共聚物，其中乙烯含量为20-90%(重量)，且该乙烯-丙烯共聚物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。另外优选的聚合组合物是烯烃如聚丙烯和聚乙烯。本专利技术炭黑的第一个优点是该炭黑适于加入天然橡胶、合成橡胶、塑料或它们的掺混物以用于工业应用，特别是在混合物加工和部件性能特征都是重要时的应用。本专利技术炭黑的另一个优点是本专利技术的某些炭黑将在应用中代替炭黑混合物，在这些应用中目前需要使用炭黑混合物来达到要求的性能特征。本专利技术的其它优点通过以下更详细的说明将会更加明显。附图简介附图说明图1是用于生产本专利技术炭黑的一种类型的炉法炭黑反应器的部分剖面图。图2是炭黑样品聚集体的重量百分数对给定样品的Stokes Diameter关系曲线的样品直方图。本专利技术九类炭黑中每一类的分析性质都列在表1中表1. 本专利技术炭黑可在标准型(也称作“分级”)炉法炭黑反应器中生产。可用于生产本专利技术炭黑的典型的标准型炉法炭黑反应器的一部分示于图1中。典型的标准型炉法炭黑反应器的其它细节可以从例如美国专利3，922，335中看到，该文在此引作参考。在1992年1月10日提出的序号为07/818，943的共同转让的美国专利申请中叙述了特别适用于生产本专利技术炭黑的炭黑反应器，该文在此引作参考。此处实施例叙述的炭黑是用该07/818，943号美国申请中叙述的方法制备的。该07/818，943号美国申请叙述了一种生产炭黑的方法，其中辅助烃被加入到多段反应器的反应区，且调节反应的初级燃烧和完全燃烧使得方法的SSI小于零。方法的SSI可由以下关系式确定SSI= (SASm f-SASa h)/(｜SASm f｜) (1)式中SASmf= (△(DBP)m f)/(△(Iodine Number)mf) ；SASah= (△(DBPa h))/(△(Iodine Number)ah) ；(2)｜SASmf｜＝SASmf的绝对值;△(DBP)mf＝当所有其它工艺操作条件保持恒定时，由于原料流动速率的改变引起的炭黑的DBPA的改变;△(Iodine Number)mf＝当所有其它工艺操作条件保持恒定时，由于原料流动速率的改变引起的炭黑的碘吸收值的改变;△(DBP)ah＝当所有其它工艺操作条件保持恒定时，由于辅助烃流动速率的改变引起的炭黑的DBPA的改变;△(Iodine Number)ah＝当所有其它工艺操作条件保持恒定时，由于辅助烃流动速率的改变引起的炭黑的碘吸收值的改变。“辅助烃”包括氢或任何具有氢对碳的摩尔比大于原料的氢对碳的摩尔比的烃。参考图1，本专利技术炭黑可在炉法炭黑反应器2中生产，该反应器具有燃烧区10，它具有直径减小区11、过渡区12、通道部分18和反应器19。燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭黑，其碘吸收值（Ｉ↓［２］Ｎｏ．）为１７－２３ｍｇ／ｇ且ＤＢＰ为１１５－１５０ｃｃ／１００ｇ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯E麦考，马克A威尔克森，巴里J耶特斯，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]