專利名稱：在橡膠中具有改進(jìn)的分散性的表面處理炭黑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面處理炭黑的制備方法和由其衍生的配料。本發(fā)明涉及具有內(nèi)在改進(jìn)的分散特性并提供具有改進(jìn)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的橡膠配料的表面處理炭黑的制備方法。
對(duì)制備炭黑的改進(jìn)已可生產(chǎn)適于提供高增強(qiáng)性能和高耐磨性的非常高表面積的炭黑。隨著粒度和炭黑結(jié)構(gòu)(炭黑的支化連接程度)降低，炭黑變得越來(lái)越難分散。
隨著橡膠配料中炭黑含量的增加，特別是隨著粒度降低和結(jié)構(gòu)增大，另一現(xiàn)象—炭黑網(wǎng)狀化(又稱為Payne效應(yīng))—變得更普遍。這種炭黑網(wǎng)狀化效應(yīng)通過作為橡膠配料應(yīng)變的函數(shù)的模量顯著降低顯示。該模量降低歸因于炭黑網(wǎng)破裂，并且呈現(xiàn)非彈性現(xiàn)象。換言之，破裂該炭黑網(wǎng)所需的能量被消耗在炭黑聚集體-聚集體相互作用的破裂中，并且作為彈性能量是不可回復(fù)的。
因Payne效應(yīng)的能量損失導(dǎo)致內(nèi)在損耗模量高從而相當(dāng)滯后的配料。這種滯后導(dǎo)致了氣胎胎面配料中的滾動(dòng)阻力，由此增加燃料消耗。
以前的發(fā)明(日本專利5643/1970、24462/1983和30417/1968)公開了在顆粒之間提供較低內(nèi)聚能密度的表面處理炭黑。然而，這些材料不是有效的高表面積炭黑。其它專利(US 4,557,306)教導(dǎo)用呋咱氧化物改性的炭黑和含有呋咱環(huán)的化合物提供對(duì)橡膠與填料相互作用的改進(jìn)，但無(wú)助于炭黑分散性的改進(jìn)。最后，US 4,764,547教導(dǎo)通過使用用某些胺類化合物或喹啉類化合物處理的高表面積炭黑，可獲得具有較低粘度(因此帶來(lái)改進(jìn)的可加工性)和改進(jìn)的增強(qiáng)性能的配料。
其它炭黑偶聯(lián)劑本領(lǐng)域公知。見例如T.Yamaguchi等人KautschukGummi Kunststoffe，第42卷，第5期，1989，第403-409頁(yè)(其中描述了稱為Sumifine的活性助劑(即N，N′-雙(2-甲基-2-硝基丙基)-1，6-二氨基己烷))和L.González等人Rubber_Chemistry and Technology，第69卷，1996，第266-272頁(yè)。這些試劑通常不使用。
US 4,764,547教導(dǎo)用輪胎工業(yè)中使用的常規(guī)抗降解劑處理的炭黑可提供對(duì)混合效率的改進(jìn)。這些抗降解劑分為取代胺類如對(duì)苯二胺和喹啉。這兩類抗降解劑都稱為主抗降解劑并起到向自由基提供氫原子的作用。
用胺化合物對(duì)碳進(jìn)行表面改性也公開在日本專利文摘J6 2250-073-A中。
當(dāng)表面積高時(shí)炭黑在聚合物中難以分散。炭黑在聚合物中的分散速率與聚合物的粘度成正比，換言之，高粘度聚合物提供較快的炭黑分散速率。對(duì)于異戊二烯基橡膠和天然橡膠，長(zhǎng)混合時(shí)間增加配料中產(chǎn)生的熱量，因此降低粘度，從而降低炭黑分散的速率和程度?？朔死щy的一項(xiàng)工藝是在密煉機(jī)中將炭黑以每次短間隔地多次混入聚合物中。這樣提供在混合器中較短時(shí)間生熱，由此將粘度降低量減至最低并改進(jìn)分散，但混合步驟的增加也增加了該方法的復(fù)雜性、所需的時(shí)間和費(fèi)用。
在其第一類實(shí)施方案中，本發(fā)明提供組合物，其包含炭黑與至少一種選自醌化合物、醌亞胺化合物和醌二亞胺化合物的表面處理劑的結(jié)合物。
在其第二類實(shí)施方案中，本發(fā)明包括將表面處理劑與炭黑結(jié)合的方法。
本發(fā)明第三類實(shí)施方案涉及通過將炭黑與一種或多種表面處理劑的上述結(jié)合物加入天然或合成聚合物中得到的組合物。
在其第四類實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及將炭黑分散于天然或合成聚合物組合物中的方法，由此獲得組合物的增加的分散性、改進(jìn)的混合效率和改進(jìn)的可加工性，所述方法包括用至少一種選自醌化合物、醌亞胺化合物和醌二亞胺化合物或其混合物的表面處理劑處理炭黑表面，并將經(jīng)處理的炭黑與聚合物組合物混合。
本發(fā)明的其它實(shí)施方案包括關(guān)于反應(yīng)物的相對(duì)量、表面處理劑、炭黑、橡膠組合物以及將炭黑與表面處理劑結(jié)合并將該炭黑分散于聚合物組合物中的方法的細(xì)節(jié)，所有這些下面公開在隨后對(duì)本發(fā)明各方面的討論中。
本發(fā)明提供用至少一種選自醌、醌亞胺或醌二亞胺化合物的表面處理劑處理的炭黑的制備方法。與未用表面處理劑處理的炭黑相比，這種處理過的炭黑顯示出顯著改進(jìn)的分散性(通過分散速率和分散程度測(cè)量)、改進(jìn)的混合效率和改進(jìn)的可加工性。該經(jīng)處理的炭黑增強(qiáng)在組合物如天然或合成彈性體、塑料或其共混物且尤其是丁二烯基橡膠中結(jié)合橡膠的形成，由此提供改進(jìn)的增強(qiáng)特性。與由未用表面處理劑處理的炭黑制備的硫化橡膠相比，由其制備的硫化橡膠顯示出改進(jìn)的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。
增加炭黑表面積導(dǎo)致改進(jìn)的胎面磨損，而降低該結(jié)構(gòu)改善了抗撕裂性和耐疲勞龜裂增長(zhǎng)性。然而，增加炭黑表面積和/或降低結(jié)構(gòu)使混合至足夠的分散程度更困難。很多添加劑如加工油、胺抗降解劑和呋咱可提高填料加入速率、增強(qiáng)加工性或改進(jìn)聚合物與填料的相互作用，但不提供所有這三種理想的性能。
為獲得填料如炭黑在橡膠配料中的最佳分散要求高剪切和/或長(zhǎng)混合周期。例如，N121炭黑在天然橡膠(NR)中的充分分散一般在單程中不能獲得。因此，為獲得可接受的炭黑分散體，大多數(shù)橡膠配料采用兩個(gè)或兩個(gè)以上混合步驟混合。這樣增加了配料成本并限制了混合容量。
本發(fā)明集中在將醌、醌亞胺或醌二亞胺抗降解劑用作炭黑的表面處理劑。這些表面處理炭黑顯示出改進(jìn)的混合特性和改進(jìn)的可加工性，包括顯著改進(jìn)的分散性。改進(jìn)的可加工性來(lái)自于因使用處理過的炭黑導(dǎo)致的天然橡膠粘度降低。粘度降低歸因于膠溶，即斷鏈，其導(dǎo)致分子量降低。除了改進(jìn)分散外，此類化學(xué)物質(zhì)還賦予天然和合成彈性體中結(jié)合橡膠的改進(jìn)。
我們已發(fā)現(xiàn)用醌、醌亞胺或醌二亞胺表面處理炭黑得到更快分散于合成和天然橡膠胎面配料中的產(chǎn)品。認(rèn)為非常寬類型的醌、醌亞胺或醌二亞胺作為分散劑適合用于本發(fā)明中，主要限制是要考慮試劑的實(shí)際物理性能或試劑的化學(xué)活性或在分散劑分子上的各種取代基造成的立體位阻。表面處理劑優(yōu)選醌亞胺或醌二亞胺，更優(yōu)選醌二亞胺。對(duì)于所有上述表面處理劑，優(yōu)選對(duì)位異構(gòu)體。
用于本發(fā)明的有效醌類包括下面式Ia和Ib表示的那些 式Ia 式Ib
其中R1、R2、R3和R4為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；?、芳酰基、氰基、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，并且R1、R2、R3和R4基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R1、R2、R3和R4基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
用于本發(fā)明的有效醌亞胺類包括下面式IIa和IIb表示的那些 式IIa 式IIb其中R1選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、酰基、芳酰基、氰基、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，其中R1基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R1基團(tuán)還可進(jìn)一步被取代；同時(shí)其中R2、R3、R4和R5為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；?、芳?；⑶杌?、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，其中R2、R3、R4和R5基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R2、R3、R4和R5基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
用于本發(fā)明的有效醌二亞胺類包括下面式IIIa和IIIb表示的那些 式IIIa式IIIb
其中R1和R2獨(dú)立地選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、酰基、甲?；⒎减；?、氰基、鹵素、硫羥基、烷硫基、芳硫基、氨基、硝基、磺酸酯、烷基磺?；?、芳基磺?；?、氨基磺?；⒘u基羰基、烷氧羰基和芳氧羰基，其中R1和R2基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且R1和R2基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代；同時(shí)其中R3、R4、R5和R6為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；⒎减；⑶杌Ⅺu素、硫羥基、烷硫基、芳硫基、氨基、硝基、磺酸酯、烷基磺?；?、芳基磺?；?、氨基磺?；?、羥基羰基、烷氧羰基和芳氧羰基，其中R3、R4、R5和R6基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R3、R4、R5和R6基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
對(duì)于醌二亞胺類，R1和R2優(yōu)選獨(dú)立地選自烷基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基和烷芳基。
任一和所有上述R基團(tuán)中的碳原子數(shù)優(yōu)選為0-25個(gè)。
最優(yōu)選的表面處理劑為N-苯基-N′-1，3-二甲基丁基-對(duì)醌二亞胺。
適用于本發(fā)明的炭黑的表面積優(yōu)選為約9-約420m2/g，最優(yōu)選為約40-約140m2/g，通過氮?dú)馕椒椒?ASTM D 4820)測(cè)定。炭黑可以以珠?；蚍勰┬问骄奂?。這些炭黑類型的粒度優(yōu)選為約8-約300nm平均粒度，最優(yōu)選為約12-約100nm。
炭黑表面優(yōu)選用約0.01-約150.0重量份，最優(yōu)選約0.5-約8.0重量份表面處理劑/100重量份炭黑處理。
這些表面處理劑可通過用表面處理劑在溫度從高于表面處理劑熔點(diǎn)至低于其分解溫度的溫度下噴射珠?；蚍勰┒c炭黑珠?；蚍勰┙Y(jié)合。該結(jié)合也可通過如下方式進(jìn)行將表面處理劑溶于合適的溶劑中，將所得溶液施用于所述珠?；蚍勰缓蟪ト軇?，由此生產(chǎn)表面處理炭黑。合適的溶劑包括但不限于己烷、THF、甲苯、苯和甲醇。
為獲得最佳結(jié)果，表面處理劑應(yīng)在從炭黑生產(chǎn)地至炭黑和表面處理劑結(jié)合物與聚合物材料混合之前的任何點(diǎn)加入炭黑中。這種處理可在其中所述炭黑和聚合物材料混合的混合裝置的入口處進(jìn)行。
在不受任何特定理論限制下，我們相信本發(fā)明表面處理炭黑在聚合物組合物中以非常特殊的方式起作用，如此解釋其優(yōu)異的效果。有一些證據(jù)表明所述表面處理劑與橡膠的聚合物結(jié)構(gòu)結(jié)合，而不是僅起到潤(rùn)濕劑的作用，即US 4,764,547的抗降解劑的情形。
為進(jìn)一步解釋，本發(fā)明炭黑表面處理劑含有非親核氮且為電子受體。如上所述，這與US 4,764,547的抗降解劑的區(qū)別在于所述抗降解劑含有親核氮且為電子給體和/或氫原子給體。本發(fā)明表面處理劑以不同方式與基團(tuán)反應(yīng)，即與基團(tuán)進(jìn)行加成反應(yīng)，其效果是活性而非惰性表面處理。這不僅導(dǎo)致分散的改進(jìn)，而且導(dǎo)致橡膠配料的流變和物理性能的改進(jìn)。
用于本發(fā)明的天然或合成聚合物可為天然橡膠(NR)、合成橡膠如異戊二烯橡膠(IR)或其混合物。這些聚合物可為天然或合成彈性體、塑料或其共混物。橡膠組合物優(yōu)選包含NR。還可使用聚異戊二烯橡膠與一種或多種其它橡膠如聚丁二烯橡膠或丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)及BR和SBR的混合物的共混物。
在本申請(qǐng)中，縮寫“phr”是指每100重量份橡膠的重量份數(shù)。例如，對(duì)于橡膠共混物，它將基于100重量份所有橡膠?！癙hCB”是指每100重量份炭黑的重量份數(shù)。
可硫硫化橡膠組合物通常含約10-約100，優(yōu)選約20-約80，更優(yōu)選約40-約80phr的炭黑。還可含0-約80，優(yōu)選0-約60，更優(yōu)選0-約50phr的二氧化硅。還可含用于二氧化硅的硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑的典型用量基于二氧化硅量為約5-約20重量％。
實(shí)施例下面的實(shí)施例闡述本發(fā)明的實(shí)施和益處。首先用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的混合設(shè)備評(píng)估表面處理的炭黑產(chǎn)品。接著進(jìn)行NR和SBR胎面配方的工業(yè)規(guī)模混合實(shí)驗(yàn)。
下面的表面處理產(chǎn)品通過將醌二亞胺(在此情況下為N-苯基-N′-1，3-二甲基丁基-對(duì)醌二亞胺(化合物A))直接噴射于炭黑表面上制備。
對(duì)于首先的實(shí)驗(yàn)室評(píng)估，使用由4.4 PhCB化合物A組成的樣品。
實(shí)施例1表面處理炭黑在NR中的實(shí)驗(yàn)室評(píng)估用于首先評(píng)估的NR配方在表1中給出。
表1.用于表面處理N-121炭黑的實(shí)驗(yàn)室評(píng)估的NR胎面配方
1標(biāo)準(zhǔn)馬來(lái)西亞橡膠2這種和所有下面的炭黑命名按照ASTM分類體系3N-(1，3-二甲基丁基)-N′-苯基-對(duì)苯二胺4N-叔丁基-2-苯并噻唑亞磺酰胺對(duì)第一程混合料測(cè)定的炭黑分散程度在下表2中比較。
分散分析按照ASTM D 2663-93測(cè)試方法C，Annual Book of ASTMStandards，第09.01卷，第9分冊(cè)，第468頁(yè)，1993進(jìn)行并以分散指數(shù)(DI)給出。
表2.NR胎面配料的分散指數(shù)和門尼粘度
表2中數(shù)據(jù)表明化合物A表面處理炭黑產(chǎn)生改進(jìn)的分散指數(shù)，為91，與6-PPD(現(xiàn)有技術(shù)中教導(dǎo)的胺)混合的對(duì)比母料的分散指數(shù)為77。所有這些樣品的平均峰高(H)(未分散炭黑)類似(約2.3微米)。然而，對(duì)于化合物A表面處理炭黑峰頻率/cm(P/cm)顯著更低(27對(duì)51)。因此F2H(用于計(jì)算分散指數(shù))也較低。觀察到的另外的益處是粘度和模量降低。粘度降低使天然橡膠更易加工，而模量降低允許更高的填料填充量，并因此允許潛在的材料成本節(jié)省。
再參見表2，“現(xiàn)場(chǎng)加入”是指將表面處理劑加入母料中而不是用于處理炭黑。
實(shí)施例2表面處理炭黑在NR中的大規(guī)模評(píng)估將所述用化合物A處理的炭黑在80升密煉機(jī)(Farrell FT-80C型)中混合并與由未用化合物A處理的N-121制備的配料比較。所用配方在下表3中給出。
表3.用于大規(guī)模評(píng)估表面處理N-121炭黑的NR胎面配方
5標(biāo)準(zhǔn)印度尼西亞橡膠62，2，4-三甲基-1，2-二氫喹啉，一種抗氧劑將用于“第一次混合料”的各組分在120°F的轉(zhuǎn)子和壁溫、60PSI的風(fēng)筒壓力及73％的填充因子(填充的密煉機(jī)的體積％)下混合。將該批料混合至溫度350°F，通過位于密煉機(jī)中的熱電偶測(cè)量。將該批料在雙輥磨上壓片并將其冷卻。對(duì)比炭黑和用化合物A處理的炭黑的各三批混合料的平均值在下面給出。
如下表4所示，當(dāng)炭黑用化合物A處理時(shí)，第二階段的混合時(shí)間減少約40-45％。總之，總混合時(shí)間減少18-27％(第一程混合時(shí)間加第二程混合時(shí)間)。
表4表面處理炭黑產(chǎn)品(AB)的大規(guī)模混合特性
讓“第一程混合料”松弛至少4小時(shí)但不超過48小時(shí)，然后再次混合。將轉(zhuǎn)子和壁溫設(shè)定為120°F，風(fēng)筒壓力為40PSI，填充因子為69％。將該混合料混合至溫度210 °F，溫度通過位于混合室中的熱電偶測(cè)定。
將上述批料在橡膠加工分析器(RPA 2000型)中在150℃下硫化15分鐘。通過頻率為100次循環(huán)/秒的應(yīng)變掃描測(cè)量動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。正如預(yù)期的，觀察到G′(剪切模量的彈性分量)輕微降低，而G″(剪切模量的粘性分量)降低較大。將按上述制備的兩批混合料平均，得到作為應(yīng)變函數(shù)的損耗角正切值降低，如表5所示。
將上述批料在橡膠加工分析器(RPA 2000型)中在150℃下硫化15分鐘。通過頻率為100轉(zhuǎn)/秒的應(yīng)變掃描測(cè)量動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。正如預(yù)期的，觀察到G′(剪切模量的彈性分量)輕微降低，而G″(剪切模量的粘性分量)降低較大。將按上述制備的兩批混合料平均，得到作為應(yīng)變函數(shù)的損耗角正切值(Tan D)降低，如下表5所示。
表5 60℃下測(cè)定的RPA動(dòng)態(tài)力學(xué)性能
損耗角正切值與能量損失或滯后成正比，以G″(損耗模量，kPa)與G′(儲(chǔ)能模量，kPa)的比例測(cè)定，并稱為損耗正切或Tan D。TanD與滾動(dòng)阻力成正比，因此與輪胎配料的燃料效率成正比。具有較低Tan D(在60℃下測(cè)量)的配料將具有較低滾動(dòng)阻力，因此具有更高的燃料效率。
實(shí)施例3NR/BR(BR為丁二烯橡膠)胎側(cè)配方的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模評(píng)估將含NR/BR(份數(shù)比55/45)和50phr N-550炭黑的胎側(cè)配方在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下混合并評(píng)估物理性能和炭黑分散。該配方在下表6中給出。物理性能和分散信息在表7中給出。使用化合物A處理的N-550混合的批料顯示出改進(jìn)的炭黑分散，但粘度或100％模量未降低，該降低可在NR胎面配方中看到。
表6.用于實(shí)驗(yàn)室評(píng)估化合物A處理的N 550炭黑的NR/BR胎側(cè)配方
表7.NR/BR胎側(cè)配料的分散指數(shù)和門尼粘度
實(shí)施例4SBR(苯乙烯丁二烯橡膠)胎面配方的大規(guī)模評(píng)估混合和測(cè)試的SBR配方在下表8中詳細(xì)給出。將批料用填充因子69％混合至第一程出料溫度350°F。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速率以生產(chǎn)一定范圍的混合料質(zhì)量，即在混合和過度混合批料下生產(chǎn)，以與合適混合的批料對(duì)比。第二程混合料在210°F下出料。比較下表9中給出的各第二程混合料的混合循環(huán)時(shí)間、分散指數(shù)和門尼粘度。發(fā)現(xiàn)對(duì)于含化合物A處理炭黑的配料，第二程混合料的時(shí)間平均短約40-50％。這導(dǎo)致總混合循環(huán)時(shí)間(第一程加第二程時(shí)間)減少約20％。未發(fā)現(xiàn)對(duì)比配料與含有處理炭黑的配料之間的分散指數(shù)差別。但是，發(fā)現(xiàn)含有處理炭黑的配料與對(duì)比配料的門尼粘度之間有很大差別。與NR胎面配料的情況不同，含有表面處理炭黑的SBR配料的門尼粘度與相應(yīng)的對(duì)比批料相比顯著增加。這表明化合物A處理促進(jìn)了聚合物與炭黑之間的更大相互作用或已防止聚合物在混合過程中明顯斷裂。在每一情況下，與對(duì)比配料相比胎面磨損應(yīng)得到了改善。
表8.用于大規(guī)模評(píng)估N-121表面處理炭黑的SBR胎面配方
7N-叔丁基-二(2-苯并噻唑亞磺酰亞胺)(sulfenimide)8二硫化四甲基秋蘭姆表9.SBR胎面配料的混合循環(huán)和分散數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種組合物，包含炭黑與至少一種選自醌化合物、醌亞胺化合物和醌二亞胺化合物的表面處理劑的結(jié)合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述結(jié)合物通過用所述表面處理劑處理炭黑表面獲得。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述炭黑的表面積為約9-約420m2/g，通過氮?dú)馕椒y(cè)量。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中所述炭黑的表面積為約40-約140m2/g，通過氮?dú)馕椒y(cè)量。
5.權(quán)利要求2的組合物，其中炭黑顆粒的平均粒度為約8-約300nm。
6.權(quán)利要求2的組合物，其中炭黑顆粒的平均粒度為約12-約100nm。
7.權(quán)利要求2的組合物，其中所述炭黑的表面用約0.01-約150.0重量份所述表面處理劑/100重量份炭黑處理。
8.權(quán)利要求2的組合物，其中所述炭黑的表面用約0.5-約8.0重量份所述表面處理劑/100重量份炭黑處理。
9.權(quán)利要求2的組合物，其中所述炭黑以珠?；蚍勰┬问骄奂?br> 10.權(quán)利要求1的組合物，還包含天然或合成聚合物。
11.權(quán)利要求10的組合物，其中所述聚合物是天然或合成的彈性體、塑料或其共混物。
12.權(quán)利要求1的組合物，其中所述醌類化合物選自下式Ia和Ib表示的那些化合物 式Ia 式Ib其中R1、R2、R3和R4為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；⒎减；?、氰基、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，并且R1、R2、R3和R4基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R1、R2、R3和R4基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
13.權(quán)利要求1的組合物，其中所述醌亞胺類化合物是選自下面式IIa和IIb表示的那些化合物 式IIa 式IIb其中R1選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、酰基、芳?；?、氰基、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，其中R1基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R1基團(tuán)還可進(jìn)一步被取代；同時(shí)其中R2、R3、R4和R5為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；?、芳?；?、氰基、鹵素、硫羥基、硫代烷基、硫代芳基、氨基、硝基、磺酸酯、砜、磺酰胺、羧酸、烷基酯和芳基酯，其中R2、R3、R4和R5基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R2、R3、R4和R5基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
14.權(quán)利要求1的組合物，其中所述醌二亞胺類化合物是選自下面式IIIa和IIIb表示的那些化合物 式IIIa 式IIIb其中R1和R2獨(dú)立地選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；?、甲?；⒎减；?、氰基、鹵素、硫羥基、烷硫基、芳硫基、氨基、硝基、磺酸酯、烷基磺?；?、芳基磺酰基、氨基磺酰基、羥基羰基、烷氧羰基和芳氧羰基，其中R1和R2基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且R1和R2基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代；同時(shí)其中R3、R4、R5和R6為相同或不同的，并選自氫、羥基、烷基、烷氧基、芳氧基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基、烷芳基、烷氨基、芳氨基、雜環(huán)、?；⒎减；⑶杌?、鹵素、硫羥基、烷硫基、芳硫基、氨基、硝基、磺酸酯、烷基磺?；⒎蓟酋；?、氨基磺?；⒘u基羰基、烷氧羰基和芳氧羰基，其中R3、R4、R5和R6基團(tuán)中的烷基部分可為線型的或支化的，并且合適的話，R3、R4、R5和R6基團(tuán)各自還可進(jìn)一步被取代。
15.權(quán)利要求14的組合物，其中R1和R2獨(dú)立地選自烷基、鏈烯基、環(huán)烷基、芳基、芳烷基和烷芳基。
16.權(quán)利要求1的組合物，其中所述表面處理劑包含N-苯基-N′-1，3-二甲基丁基-對(duì)醌二亞胺。
17.一種制備表面處理炭黑的方法，包括將炭黑珠粒或粉末與醌、醌亞胺或醌二亞胺表面處理劑在高于所述表面處理劑熔點(diǎn)到低于所述表面處理劑的分解溫度的溫度下結(jié)合。
18.一種制備表面處理炭黑的方法，包括將醌、醌亞胺或醌二亞胺表面處理劑溶于溶劑中，將所得溶液施用于炭黑珠粒或粉末，然后除去溶劑得到所述表面處理炭黑。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述溶劑選自己烷、THF、甲苯、苯和甲醇。
20.一種將炭黑分散在天然或合成聚合物組合物中的方法，該方法得到所述炭黑的改進(jìn)分散性和混合要求并改善了含有表面處理炭黑的聚合物組合物的可加工性，該方法包括用包含至少一種選自醌化合物、醌亞胺化合物和醌二亞胺化合物的表面處理劑處理炭黑表面，并將該表面處理炭黑與所述聚合物組合物混合。
21.權(quán)利要求20的方法，其中將所述表面處理劑與所述炭黑在從所述炭黑生產(chǎn)地至炭黑和表面處理劑結(jié)合物與所述聚合物組合物混合之前的任何點(diǎn)混合。
全文摘要
本發(fā)明包含一種組合物，其包含炭黑與至少一種選自醌化合物、醌亞胺化合物和醌二亞胺化合物的表面處理劑的結(jié)合物，以及獲得所述組合物的方法和所述組合物在將炭黑分散于天然或合成聚合物中的用途。該組合物實(shí)現(xiàn)炭黑的增加的分散性和改進(jìn)的混合特性，以及含有炭黑的聚合物的改進(jìn)的加工性。
文檔編號(hào)C08L21/00GK1543488SQ01810217
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2001年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月26日
發(fā)明者R·蘭巴, F·伊格納茨-胡弗, R 蘭巴, 衲紗 胡弗 申請(qǐng)人:弗萊克塞斯美國(guó)公司, 哥倫比亞化學(xué)公司