專利名稱：高比表面積的炭黑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類新型爐法炭黑，這種炭黑適合于各種用途，特別適合用于橡膠混合物。
炭黑通常是在爐型反應(yīng)器中用熱燃燒氣熱裂解烴類原料以生產(chǎn)含粒狀炭黑的燃燒產(chǎn)物來生產(chǎn)的。
炭黑可以用作顏料、填料、增強劑，以及其他多種用途。例如，在橡膠混合物的配料和制備中廣泛使用炭黑來作填料和補強顏料。橡膠用的炭黑根據(jù)其性質(zhì)而有不同的等級，一般是以其分析性質(zhì)為基礎(chǔ)進行分類的，這些分析性質(zhì)包括比表面積(碘吸收-I2No.)、氮表面積(N2SA等)、結(jié)構(gòu)(DBP吸收)等。
最重要的是炭黑在生產(chǎn)輪胎用的硫化橡膠的制備中是很起作用的。在生產(chǎn)輪胎時，一般希望利用炭黑來生產(chǎn)具有滿意操縱和拐彎性能、耐磨性和地面附著力(干、濕抗滑力)的輪胎。主要用于胎冠的炭黑的品級是按HAF(高磨擦爐法炭黑)、ISAF(中等超磨擦爐法炭黑)和SAF(超磨擦爐法炭黑)來分類的。SAF炭黑比ISAF炭黑的表面積大，ISAF炭黑又比HAF炭黑的表面積大。表面積的增加一般也使抗磨性得到改進。
炭黑等級的性質(zhì)在決定摻有炭黑的橡膠混合物的各種性能方面已成為一個重要的因素。一般說來，比表面積比ISAF高的炭黑用于卡車和公共汽車輪胎(以天然橡膠為主要組分)的胎冠;HAF型的炭黑用于客車輪胎(以丁苯橡膠之類的合成橡膠為主要組分)胎冠。
表面積大的炭黑改進了卡車和公共汽車的輪胎的抗磨性，但是比表面積愈大，橡膠混合物所積聚的熱量就愈大，因而滯后現(xiàn)象也愈大，橡膠混合的滯后現(xiàn)象是指使橡膠混合物變形所施加的能量和橡膠混合物恢復(fù)至變形前的狀態(tài)所釋放出的能量之差，滯后值較低的輪胎降低了滾動阻力，因而降低了使用這種輪胎的車輛的燃料消耗。
因此，有必要發(fā)展一種既能改進橡膠混合物抗磨性又能降低滯后現(xiàn)象的炭黑，用這種炭黑的輪胎會有較低的滾動阻力，使用這種輪胎的車輛節(jié)省燃料、改進了抗磨性以減少輪胎胎冠的磨損。
所以本發(fā)明的一個目的是生產(chǎn)能使摻有炭黑的天然橡膠、合成橡膠以及天然/合成混合橡膠增加抗磨性、減低滯后現(xiàn)象的新型炭黑。本發(fā)明的這種炭黑有穩(wěn)定的表面積和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種摻有新型炭黑的、適用于生產(chǎn)商用車輛(卡車或公共汽車)輪胎的新型橡膠混合物。
本發(fā)明的其他目的可從下面的敘述及權(quán)利要求得到清楚的了解。
本發(fā)明提供了一類新型炭黑，這類炭黑的碘吸收值(I2No.)為至少135mg/g左右至200mg/g左右，DBP(苯二甲酸二丁酯吸收值)為至少105cc/100g左右至150cc/100g左右，CTAB表面積與I2No.的比(CTAB/I2No.)為0.95至1.05，N2SA與CTAB表面積的比值(N2SA/CTAB)不大于1.05，DmodeC/DmodeU(Dmode壓縮/Dmode未壓縮)比為至少0.96至1.0左右。本發(fā)明的優(yōu)先選擇的炭黑還具有至少1.0左右至不大于1.15的(△D50)/(△D50)((△D50)壓縮/(△D50)未壓縮)。本發(fā)明也提供含有這類炭黑的一類新型橡膠混合物。
當本發(fā)明的炭黑的I2No.超過200mg/g時，在混合時炭黑可能發(fā)生附聚作用，導(dǎo)致滯后損失的增加;當I2No.低于135mg/g時，炭黑的增強效果降低，加入這種炭黑不能生產(chǎn)出有預(yù)期效果的橡膠混合物。
炭黑的DBP為105cc/g或更低時，則炭黑的增強性能不足;DBP超過150cc/g時，則摻有這種炭黑的橡膠混合物具有不希望有的高模量，和不希望有的硬度。
CTAB/I2No.比是表面化學(xué)活性的量度。CTAB/I2No.愈大，表面化學(xué)活性愈高。在本發(fā)明的炭黑中，當CTAB/I2No.比為0.95至1.05時，發(fā)現(xiàn)橡膠混合物的增強性能和滯后損失都得到了改進，估計是橡膠和炭黑間基于表面化學(xué)活性的互相作用所致。
N2SA/CTAB比是炭黑表面孔隙率的量度。N2SA/CTAB比愈大，則炭黑表面孔隙率愈大。當N2SA/CTAB比為1.05或更小時，則炭黑與橡膠混合物有效地進行相互作用。
DmodeC/DmodeU比表示炭黑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當DmodeC/DmodeU比值為至少0.96至1.0左右時，發(fā)現(xiàn)捏煉時其結(jié)構(gòu)不被破壞并能保持炭黑原有的性能。
本發(fā)明的炭黑可在爐法炭黑反應(yīng)器中進行生產(chǎn)，該爐法反應(yīng)器有一用過渡區(qū)分開的第一(燃燒)區(qū)和一反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)器中可將全部或部分產(chǎn)生炭黑的原料注入到熱燃燒氣流中。產(chǎn)生炭黑的原料由反應(yīng)器外周徑向向內(nèi)注入到熱燃燒氣流中，也從反應(yīng)器的中心部分徑向向外注射。熱燃燒氣體和原料所組成的混合物入反應(yīng)區(qū)。當本發(fā)明的炭黑已經(jīng)形成的時候，將混合物進行驟冷以停止產(chǎn)生炭黑的原料的熱解。最好是通過注射驟冷液體來停止熱解作用，在本發(fā)明實例中驟冷液體為水。適合于生產(chǎn)本發(fā)明炭黑的反應(yīng)器綜合敘述于USPNo.3，922，335中，在此作為參考。下面將對本發(fā)明的新型炭黑的生產(chǎn)方法進行詳細敘述。
以本發(fā)明的新型炭黑作為有效增強劑的橡膠包括天然橡膠與合成橡膠。一般在每100重量份的橡膠中可用的炭黑產(chǎn)品的量為10至250重量份左右，以便能賦予足夠的增強程度。但是，每100重量份的橡膠最好使用20至100重量份左右的炭黑，特別是每100重量份橡膠用50至100重量份左右的炭黑更好。
適合于與本發(fā)明炭黑一起使用的橡膠是天然橡膠及其衍生物，如氯化橡膠、10%至70%(重量)左右苯乙烯和90%至30%(重量)左右丁二烯共聚物，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份丁二烯的共聚物以及50份苯乙烯和50份丁二烯的共聚物;共軛二烯聚合物和共聚物，如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚氯丁二烯等以及這類共軛二烯與可與之共聚合的含乙烯基的單體的共聚物(可與之共聚合的含乙烯基的單體有苯乙烯、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、取代的丙烯酸烷基酯、乙烯基酮、甲基異丙烯基酮、甲基乙烯基醚、α-亞甲基二羧酸以及它們的酯和酰胺，如丙烯酸和二烷基丙烯酸的酰胺;另外還有乙烯和其他較高級α-烯烴的共聚物，這些較高級的α-烯烴有丙烯、1-丁烯和-1戊烯，特別優(yōu)先選擇的是乙烯/丙烯共聚物，其乙烯含量從20%(重量)至90%(重量)，以及還含有第三單體如二環(huán)戊二烯、1，4-己二烯和亞甲基降冰片烯的乙烯/丙烯共聚物。
本發(fā)明炭黑的一個優(yōu)點是摻有本發(fā)明炭黑的天然橡膠、合成橡膠或二者的混合物的橡膠混合物的抗磨性增加，滯后現(xiàn)象降低。
本發(fā)明的橡膠混合物的一個優(yōu)點是其特別適用于商用車輛輪胎。
從下面的更詳細的敘述中可以看出本發(fā)明的其他優(yōu)點。


圖1為可用來生產(chǎn)本發(fā)明炭黑的一種類型的爐法炭黑反應(yīng)器的部分剖面圖。
圖2為斯托克斯直徑分布曲線圖的實例。
本發(fā)明炭黑的特征在于其I2No.為至少135mg/g左右至200mg/g左右、DBP為至少105cc/100g左右至150cc/100g左右、CTAB/I2No.比為0.95至1.05、N2SA/CTAB比不大于1.05、DmodeC/DmodeU為至少0.96至1.0左右。優(yōu)先選擇的炭黑還另以(△D50)C/(△D50)U比為至少1.0左右至不大于1.15為其特征。
本發(fā)明的炭黑可在標準型(也稱作分級)爐法炭黑反應(yīng)器中進行生產(chǎn)?？捎糜谏a(chǎn)本發(fā)明炭黑的典型標準型爐法炭黑反應(yīng)器的截面示于圖1。
本發(fā)明的炭黑可在圖1中的爐法炭黑反應(yīng)器2中進行生產(chǎn)，反應(yīng)器2有一個帶有直徑收斂區(qū)11的燃燒區(qū)10，過渡區(qū)12和反應(yīng)區(qū)18。燃燒區(qū)10的直徑(至直徑收斂區(qū)11開始點止)以D-1表示;過渡區(qū)12的直徑以D-2表示，反應(yīng)區(qū)18的直徑以D-3表示。燃燒區(qū)10的長度(至直徑收斂區(qū)11的開始點為止)以L-1表示;直徑收區(qū)的長度以L-2表示;過渡區(qū)的長度以L-3表示;反應(yīng)區(qū)18的長度以L-4表示。在實施例生產(chǎn)炭黑所用的反應(yīng)器的規(guī)格如下D-120.7英寸(52.5厘米)，D-212.4英寸(31.5厘米);D-318英寸(45.7厘米);L-137.5英寸(95.3厘米);L-229.5英寸(74.9厘米);L-311.5英寸(29.2厘米);L-448英寸(121.9厘米)。
生產(chǎn)本發(fā)明炭黑的熱燃燒氣是在燃燒區(qū)10中用適合的氧化劑流(如空氣、氧、空氣和氧的混合物等)燃燒液體或氣體燃料產(chǎn)生的。引入的空氣量一般為15，000至18，000標準立方米/小時左右。適合于產(chǎn)生熱燃燒氣的燃料包括任何易于燃燒的氣體、蒸氣或液體流(如天然氣、氫、一氧化碳、甲烷、乙炔、醇類或煤油)。但一般說來最好使用碳含量高的組分，特別是烴類。為加速熱燃燒氣的產(chǎn)生，可將氧化劑預(yù)熱至如500-800℃的溫度。
熱燃燒氣流從區(qū)10和11向下流入?yún)^(qū)12、14，再流入?yún)^(qū)18。圖中熱燃燒氣的流向以箭頭表示。產(chǎn)生炭黑的原料30在點32處(位于區(qū)12)導(dǎo)入，并同時通過探管16在點34處導(dǎo)入。原料導(dǎo)入量一般為4200-4500千克/小時左右。從直徑收斂區(qū)末端至點32的距離以F-1表示。從點32向上游至點34的距離以F-2表示。在生產(chǎn)本發(fā)明的炭黑時，可在點32處注入80-40%(重量)左右的原料，在點34處注入總量20-60%(重量)左右的其余的原料。最好是在點32處導(dǎo)入原料總量的75-60%(重量)左右，將其余的總量的25-40%(重量)左右的原料在點34處導(dǎo)入。在本發(fā)明的實施例中，產(chǎn)生炭黑的原料30是由多個噴口進行注射的，這些噴口伸入熱燃燒氣流的內(nèi)部域區(qū)，以保證熱燃燒氣和產(chǎn)生炭黑的原料有高的混合和剪切率，使原料迅速和完全地分解并轉(zhuǎn)變成本發(fā)明的新型炭黑。
產(chǎn)生炭黑的原料和熱燃燒氣的混合物向下經(jīng)區(qū)12流入?yún)^(qū)18。驟冷裝置40位于42處，用來注射水50，此裝置40是當本發(fā)明的新型炭黑形成后用以停止產(chǎn)生炭黑的原料的熱解的。點42可用本領(lǐng)域任何已知的方法測定，以選擇用來停止熱解反應(yīng)的驟冷裝置的位置。確定停止熱解的驟冷裝置的位置的方法之一是測定本發(fā)明的新型炭黑到達可接受的甲苯提取物水平之點。甲苯提取物水平可用ASTMD1618-83“炭黑可提物-甲苯脫色”試驗來測定。Q為區(qū)18開始點至驟冷點42之間的距離，依驟冷裝置的位置而有改變。
當熱燃燒氣和產(chǎn)生炭黑的原料的混合物經(jīng)過驟冷后，冷卻氣體向下流入任何普通的冷卻和分離裝置，以便回收炭黑。從氣流分離出炭黑可用常規(guī)設(shè)備迅速實現(xiàn)，如沉降器、旋風(fēng)分離器或袋濾器。分離后接著可用例如濕法制粒機進行造粒。
本發(fā)明的炭黑的分析性能和摻有本發(fā)明炭黑的橡膠混合物的物理性能是用下述試驗方法進行測定和評價的。
炭黑氮表面積(I2No.)的測定是根據(jù)ASTM D3037-88;炭黑碘吸附值(I2No.)的測定是按JIS K6221-1982;CTAB表面積(十六烷基三甲基溴化銨吸附法)的測定是按ASTM D3765-85;炭黑粒的DBP(鄰苯二甲酸二丁酯吸附值)的測定是按JIS K6221-1982的方法;炭黑粒的粉碎是用ASTMD3493中所述的方法。
炭黑的△D50測定是按下述方法進行的作炭黑樣品聚集體的斯托克斯直徑/在樣品中出現(xiàn)的相對頻率直方圖。如圖2所示，從圖上峰(A)做平行于Y軸的直線(B)，與X軸相交于(C)，得到線段(B)，作直線(G)使通過線段(B)之中點(F)并與X軸平行。直線(G)與圖上的分布曲線相交于D和E二點。炭黑粒在D點和E點的斯托克斯直徑差的絕對值即為△D50值。作圖數(shù)據(jù)的測定是用盤式離心機，如Joyce Loebl Co.Ltd.(Tyne and Wear，United Kingdom)所制造的。下面的方法是Joyce Loebl盤式離心機說明書所述方法的改良(檔案號DCF4.008，1985年2月1日出版)，在此作為參考并用于測定數(shù)據(jù)。
現(xiàn)將該方法敘述于下在稱樣器中稱取10mg炭黑樣品，然后加入到50cc10%無水乙醇和90%含0.05%NONIDEFP-40表面活性劑(NONIDEFP-40是ShellChemicalCo.生產(chǎn)和銷售的一種表面活性劑的注冊商標)的蒸餾水的溶液中。將所得到的懸浮液用超聲法分散15分鐘，使用的超聲能發(fā)生器是SonifierModelNo.W385，HeatSystemsUltrasonicsInc.(Farmingdale，NewYork)制造和銷售。
在進行盤式離心操作前，將下面的數(shù)據(jù)輸入記錄來自盤式離心機的數(shù)據(jù)的計算機;
1.炭黑比重，取1.86g/cc;
2.分散于水和乙醇溶液中的炭黑懸浮液的體積，本例為0.5cc;
3.旋轉(zhuǎn)流體的體積，本例為10cc水;
4.旋轉(zhuǎn)流體的粘度，本例取0.933厘泊(23℃);
5.旋轉(zhuǎn)流體的密度，本例是0.9975g/cc(23℃);
6.圓盤速度，本例為8000rpm;
7.取數(shù)樣間隔，本例為1秒鐘。
使盤式離心機在8000rpm下運轉(zhuǎn)，同時操作閃光測頻儀。將10cc蒸餾水注入旋轉(zhuǎn)圓盤作為旋轉(zhuǎn)流體。將濁度設(shè)定于0，注入1cc10%無水乙醇和90%蒸餾水的溶液作為緩沖液。操作盤式離心機的聯(lián)動式選擇按鈕(Cutandboostbuttons)以使旋轉(zhuǎn)流體和緩沖液體之間產(chǎn)生一平滑的濃度梯度，并用肉眼進行監(jiān)測。當梯度變得很平滑以致在二液體間區(qū)別不出界線時，將分散于乙醇水溶液中的炭黑0.5cc注入旋轉(zhuǎn)的圓盤，立即開始收集數(shù)據(jù)。如果有流失現(xiàn)象出現(xiàn)，此實驗即需重做。注入分散于乙醇水溶液中的炭黑后，將圓盤旋轉(zhuǎn)20分鐘，然后停止旋轉(zhuǎn)。測定旋轉(zhuǎn)流體的溫度，并將實驗開始與結(jié)束時旋轉(zhuǎn)流體的平均溫度輸入記錄盤式離心機數(shù)據(jù)的計算機。數(shù)據(jù)按標準斯托克斯方程進行分析并以下述定義表示之炭黑聚集體-一種不連續(xù)的剛性膠態(tài)實體，為最小分散單位，由廣泛聚結(jié)的粒子組成;
斯托克斯直徑-按斯托克斯方程在離心或重力場中沉降于粘性介質(zhì)中的球體直徑。非球形物體，如炭黑聚集體，如果被認為有如相同密度和沉降率的平滑剛性球體的行為，也可用斯克斯直徑表示。其慣用單位為毫微米。
模式(Dmode為報告形式)-斯托克斯直徑分布曲線最高點(圖2中之A點)的斯托克斯直徑。
中值斯托克斯直徑(Dst為報告形式)一在斯托克斯分布曲線上的一點，該點有50%(重量)的樣品是較大的或較小的(圖2之H點)。因此而代表測定的中值。
DmodeC和(△D50)C值的測定是先按ASTM D3493的方法將樣品加壓，然后用上述方法評價壓縮樣品的。
橡膠混合物的磨耗數(shù)據(jù)是用Lambourn磨耗試驗機測定的，試塊的外徑為54.0mm，厚度為12.7mm。金剛砂輪的磨料為C型磨料，粒度為＃80，粘合等級為K。金剛砂輪表面和試塊間的相對滑動系數(shù)為25%。試驗負荷12Kg。碳化硅粒(＃100粒度)以每分鐘10克加入。在下面的實施例中，磨耗指數(shù)為對照混合物(含IRB＃6炭黑)的磨耗率除以使用本發(fā)明特定炭黑的混合物的磨耗率(滑動系數(shù)相同)。
橡膠組合物的模量、張力和伸長的測定是按ASTMD412所述方法進行的。
下面的實施例將進一步說明本發(fā)明的效果及優(yōu)點。
實施例1-3本發(fā)明新型炭黑的三個實施例是三次不同的炭黑生產(chǎn)，均使用本發(fā)明所述的反應(yīng)器，如圖1所述。反應(yīng)器條件和規(guī)格列于表Ⅰ。每個實施例中所用的燃料油的性質(zhì)和原料的性質(zhì)如下燃料油原料氫/碳比1.210.76氫(重量%)9.225.89碳(重量%)90.6492.06硫(重量%)0.030.50BMCI(Visc-Grav)40148A.P.I.比重15.5/15.6C(60)F[ASTMD-287]22.30-4.59比重15.5/15.6C(60)F[ASTMD-287]0.9201.115粘度，SUS(130°F)[ASTMD-88]4050粘度，SUS(210°F)[ASTMD-88]3340表Ⅰ炭黑實施例1實施例2實施例3D-1，(英寸)20.720.720.7D-2，(英寸)12.412.412.4D-3，(英寸)18.018.018.0
實施例1實施例2實施例3L-1，(英寸)37.537.537.5L-2，(英寸)29.529.529.5L-3，(英寸)11.511.511.5L-4，(英寸)48.048.048.0F-1，(英寸)5.755.755.75F-2，(英寸)12.50.000.00Q，(英寸)303030注油(圖中點32，)注口數(shù)目×英寸12x0.059512x0.059512x0.0595注油速率，點32，加侖/小時708677754油壓點32磅/g平方英寸156299249油預(yù)熱點32°F248248248注油點34，注口數(shù)目×英寸6x0.5956x0.5956x0.595注油速率點34，加侖/小時264337258油壓點34磅/p平方英寸306299256油預(yù)熱點34°F248248248燃燒空氣KN[ft]3/h 640 600 710燃燒空氣預(yù)熱°F124012401240燃料加侖/小時357338399燃燒空氣比1.341.341.34鉀，磅/小時00.0320.013驟冷壓力，磅/平方英寸228220313驟冷溫度，°F156015601560注KN[ft]3/h＝千標準立方英尺/小時每次試驗生產(chǎn)的炭黑按本發(fā)明所述方法進行分析。每次試驗生產(chǎn)的炭黑、三個比較實例(C.E.)的炭黑以及IRB＃6參考炭黑樣品的分析性質(zhì)如下炭黑Ex1Ex2Ex3CE1CE2CE3IRB＃6N2SA(m2/g) 144 146 160 136 147 139 76I2No.(mg/g) 146 148 149 144 148 140 80CTAB m2/g 151 147 153 121 139 135 79DBP(cc/100g)128119128114129114100CTAB/I2No. 1.03 0.99 1.03 0.84 0.94 0.96 0.99N2SA/CTAB 0.95 0.99 1.05 1.12 1.06 1.03 0.96DmodeU(μm) 65 71 64 80 75 70 110△D50U(μm) 51 52 51 57 62 66 75DmodeC(μm) 65 70 63 80 71 65 103△D50C(μm) 58 59 60 59 75 73 74DmodeC/DmodeU1.00 0.99 0.98 1.00 0.95 0.93 0.99△D50C/△D50U1.14 1.13 1.18 1.04 1.21 1.11 0.96Ex＝實施例CE＝對比實施例炭黑實施例4本例說明本發(fā)明新型炭黑在天然橡膠混合物中的使用。
摻有本發(fā)明新型炭黑、對比實施例炭黑和IRB＃6炭黑的天然橡膠混合物是按下列配方制備的。
天然橡膠配方(ASTMD-3192-1985)成分重量份天然橡膠100炭黑50氧化鋅5硬脂酸3促進劑MBTS＊0.6硫2.6※MBTS＝巰基苯并噻唑亞磺酰胺以上每種天然橡膠混合物均在145℃硫化30分鐘。
天然橡膠混合物A是用實施例1的炭黑制備的，天然橡膠混合物B和C是分別用實施例2和3的炭黑制備的。天然橡膠混合物D、E和F是分別用對比實例1、2和3的炭黑制備的，天然橡膠混合物G是用IRB＃6炭黑制備的。
天然橡膠混合物的靜態(tài)性質(zhì)是按ASTM方法評定的。其結(jié)果如下
天然模量抗張橡膠 300%E1＊ 強度 E1b＊ 回彈性磨耗指數(shù)混合物 Kgf/cm2Kgf/cm2% % %A(EX.1)15929447543.5128B(EX.2)16129547044.3138C(EX.3)14728848543.8125D(C.E.1)14927649543.0115E(C.E.2)16026650041.5111F(C.E.3)14528048042.8118G(IRB＃6)14326348555.8100＊E1＝伸長; E1b＝斷裂伸長結(jié)果表明，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的天然橡膠混合物的抗張強度高于用對比炭黑的混合物的抗張強度。因此本發(fā)明的炭黑給予天然橡膠較高的增強性能。再者，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的橡膠混合物的回彈值較高，因此這些混合物的滯后損失較低。所以采用由本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的輪胎的商用車輛如卡車和公共汽車比采用由對比炭黑生產(chǎn)的輪胎的車輛將能達到較高的定量油所行的里程數(shù)。另外，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的橡膠混合物的磨耗指數(shù)比用對比炭黑時高。因此，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的公共汽車和卡車輪胎將比用對比炭黑生產(chǎn)的輪胎具有較長的胎冠壽命。
實施例5本例說明本發(fā)明的新型炭黑在合成橡膠混合物中的使用。摻有本發(fā)明新型炭黑、對比實施例炭黑和IRB＃6炭黑的合成橡膠混合物是按下列配方制備的
合成橡膠成分重量份充油丁苯橡膠89.38丁二烯橡膠35.00炭黑65.00操作油10.62氧化鋅3.00蠟2.50抗氧劑2.00硬脂酸2.00促進劑CBS1.50促進劑MBT0.20硫1.75CBS＝N-環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺MBT＝2-巰基苯并噻唑每種合成橡膠混合物均在145℃硫化30分鐘。合成橡膠混合物T、U和V是分別用實施例1、2和3的炭黑制備的。合成橡膠混合物W、X和Y是分別用對比實施例1、2和3的炭黑制備的。合成橡膠Z是用IRB＃6炭黑制備的。
合成橡膠的靜態(tài)性質(zhì)是按ASTM方法評定的，其結(jié)果如下
合成模量抗張橡膠 300%E1＊ 強度 E1b＊ 回彈性磨耗指數(shù)混合物 Kgf/cm2Kgf/cm2% % %T(EX.1)8923955141.7124U(EX.2)9223756742.5127V(EX.3)8523057041.9120W(C.E.1)8221956241.2115X(C.E.2)9021354440.8109Y(C.E.3)7922355641.4117Z(IRB＃6)8320261346.4100＊E1＝伸長; E1b＝斷裂伸長;
這些結(jié)果表明，用本發(fā)明炭黑所生產(chǎn)的合成橡膠混合物的抗張強度比用對照炭黑所生產(chǎn)的合成橡膠混合物的抗張強度高，因而本發(fā)明的炭黑給予橡膠混合物較高的增強性能。此外，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的橡膠混合物的回彈值較大，因而混合物的滯后損失較低。因此，采用由本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的輪胎的客車車輛比采用由對照炭黑生產(chǎn)的輪胎的車輛有更高的定油量里程數(shù)。再者，用本發(fā)明炭黑所生產(chǎn)的橡膠混合物的磨耗指數(shù)比用對照炭黑所生產(chǎn)的橡膠混合物的磨耗指數(shù)高。因此，用本發(fā)明炭黑生產(chǎn)的客車輪胎將比用對照炭黑生產(chǎn)的客車輪胎有更長的胎冠壽命。
從以上各實施例可以看出，本發(fā)明的炭黑能給予橡膠混合物較低的滯后損失，同時又給予極好的增強性(抗磨損性)。
應(yīng)當注意的是，本發(fā)明所敘述的僅僅是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明包括所有在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的任何改進。
權(quán)利要求
1.一類新型炭黑，其特征在于此類炭黑的碘吸收值I2No.為至少135mg/g左右至200mg/g左右，苯二甲酸二丁酯吸收值DBP至少在105cc/100g左右至150cc/100g左右，CTAB/I2No.比為0.95至1.05，氮表面積N2SA/CTAB比不大于1.05，DmodeC/DmodeU比至少為0.96至1.0左右。
2.權(quán)利要求1的炭黑，其特征還在于此類炭黑有一至少為1.0左右至不大于1.15左右的(△D50)C/(△D50)U。
3.一種橡膠混合物，該混合物含有100重量份左右的橡膠和10至250重量份左右的炭黑，這種炭黑的I2No，為至少135mg/g左右至200mg/g左右，DBP值至少為105cc/100g左右至150cc/100g左右，CTAB/I2No.比為0.95至1.05，N2SA/CTAB比不大于1.05，DmodeC/DmodeU比至少為0.96至1.0左右。
4.權(quán)利要求3的橡膠混合物，其中的炭黑還有(△D50)C/(△D50)U的比至少為1.0左右至不大于1.15的特征。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有穩(wěn)定表面積和結(jié)構(gòu)的炭黑，這種炭黑摻入橡膠混合物后能增加其抗磨損性并降低滯后現(xiàn)象。本發(fā)明也涉及摻有這種新型炭黑的橡膠混合物。
文檔編號C08K3/04GK1047519SQ90103809
公開日1990年12月5日 申請日期1990年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月23日
發(fā)明者添田瑞夫, 渡辺一義 申請人:卡伯特公司