炭黑、炭黑的制造方法和橡胶组合物技术

提供了一种炭黑，当用作橡胶组合物的配混组成时，可以改善获得的橡胶的加工性和补强性，以及改善了获得的橡胶的发热性，并且适用于需要高耐磨耗性的橡胶部件，例如轮胎胎面部。所述炭黑的特征在于，一次颗粒的平均粒径是15至35nm，并且离心沉降分析法测量的聚集体的斯托克斯众数直径是140至180nm，当由透射电子显微镜观察时，所述聚集体为球状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种炭黑、炭黑的制造方法和橡胶组合物。
技术介绍
性能不同的各种炭黑用于橡胶补强用途。由于炭黑的性能是决定所得橡胶的性能的主要因素，因而将具有适于目标用途的性能的炭黑选择并且添加至橡胶组合物。例如，具有小的一次粒径和大的比表面积的高结构的硬质炭黑(例如，SAF(N110)或ISAF(N220))用于需要高耐磨耗性的橡胶部件(例如，轮胎胎面部)。然而，使用包括高结构的硬质炭黑的橡胶组合物获得的橡胶高度补强，但趋于展示出高的发热性。近年来，为了应对节省资源化、节能化这样的社会需求，开发低燃油效率轮胎的需求增加，因此已积极开发了实现适合于低燃油效率轮胎的低的发热性的橡胶组合物。低的发热性通常通过将具有大粒径(即，通过一次颗粒聚集和融合形成的二次颗粒的当量直径)和小比表面积的炭黑添加至橡胶组合物来实现。需要高度补强并且展示出低的发热性的橡胶来制造低燃油效率轮胎的胎面。然而，因为用于改善补强性的炭黑和用于改善发热性的炭黑在粒径和比表面积方面完全不同(即，具有权衡的关系)，难以通过调节炭黑的粒径和比表面积来获得期望的橡胶组合物。为了解决以上问题，已经提出了通过以下来改善橡胶性能(例如，补强性和发热性)的技术：微观上评价除了粒径、比表面积和结构等以外的炭黑的胶体特性(认为与用于橡胶补强用途的炭黑的基本性能同样重要)，并且将具有特定的性能的炭黑添加至橡胶组分(例如，见专利文献1>(JP-A-2002-188022)。引用列表专利文献专利文献1：JP-A-2002-188022
技术实现思路
专利技术要解决的问题鉴于以上情况，本专利技术的目的是提供一种新型炭黑，其可以改善橡胶性能(例如，补强性和发热性)；可以容易地制造所述炭黑的方法；和可以改善橡胶性能(例如，补强性、发热性和加工性)的橡胶组合物。用于解决问题的方案为了解决以上技术问题，本专利技术的专利技术人进行了深入的研究。结果，本专利技术人发现，以上技术问题可以通过以下来解决：一种炭黑，其一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述炭黑形成使用离心沉降法测量的斯托克斯众数直径(Stokesmodediameter)为140至180nm、并且使用透射电子显微镜观察时为球状的聚集体。该发现已经导致本专利技术的完成。本专利技术的几个方面提供了以下内容。(1)一种炭黑，其一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述炭黑形成使用离心沉降法测量的斯托克斯众数直径为140至180nm、并且使用透射电子显微镜观察时为球状的聚集体。(2)根据(1)所述的炭黑，所述炭黑的DBP吸收量为120至160ml/100g并且氮吸附比表面积为70至120m2/g。(3)一种根据(1)所述的炭黑的制造方法，其使用流化床反应器来制造炭黑，所述方法包括：将烃气体供给至所述流化床反应器从而产生气体流，并且将原料炭黑使用所述气体流在加热下搅拌和流化，所述原料炭黑与所述烃气体分别导入所述流化床反应器中，并且所述原料炭黑的一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述原料炭黑形成使用离心沉降法测量的斯托克斯众数直径为50至115nm的聚集体。(4)一种橡胶组合物，其包含100质量份的橡胶组分，和20至100质量份的根据(1)或(2)所述的炭黑、或使用根据(3)所述的方法获得的炭黑。专利技术的效果本专利技术因此提供了一种炭黑，其确保了使用包括炭黑的橡胶组合物获得的橡胶以改善的方式得到补强，并且展示了低的发热性。本专利技术因此也提供了可以容易地制造炭黑的方法。本专利技术因此进一步提供了改善橡胶性能(例如，补强性、发热性和加工性)的橡胶组合物。附图说明图1是表明用于制造根据本专利技术的一个实施方案的炭黑的反应器的示例性截面图。图2是表明实施例1中获得的炭黑的聚集体的透射电子显微照片的图。图3是表明用于实施例1的原料炭黑的聚集体的透射电子显微照片的图。具体实施方式以下描述根据本专利技术的一个实施方案的炭黑。根据本专利技术的一个实施方案的炭黑，其一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述炭黑形成使用离心沉降法测量的斯托克斯众数直径为140至180nm、并且使用透射电子显微镜观察时为球状的聚集体。根据本专利技术的一个实施方案的炭黑包括一次颗粒。炭黑通常形成具有其中一次颗粒(即，球状碳的一次颗粒)聚集并且以不规则链状形式分支的复杂结构的二次颗粒。聚集结构的最小单元称为“聚集体”。根据本专利技术的一个实施方案的炭黑的一次颗粒的平均粒径是15至35nm，优选17至35nm，更优选17至32nm，进一步更优选17至30nm，甚至更优选20至32nm，又更优选20至30nm，并且还更优选20至25nm。当根据本专利技术的一个实施方案的炭黑的一次颗粒的平均粒径是15至35nm时，展示出低的发热性和高回弹的橡胶可以容易地使用包括炭黑的橡胶组合物来获得。如果一次颗粒的平均粒径小于15nm(即，炭黑的一次颗粒太小)，使用包括炭黑的橡胶组合物获得的橡胶可展示出高的发热性。如果一次颗粒的平均粒径超过35nm，使用包括炭黑的橡胶组合物获得的橡胶不会得到充分地补强。注意的是，与炭黑的一次颗粒相关的此处使用的术语“平均粒径”是指使用透射电子显微镜测量的一千个一次颗粒的粒径的平均值。使用离心沉降法测量的根据本专利技术的一个实施方案的炭黑的聚集体的斯托克斯众数直径是140至180nm，优选145至180nm，更优选145至177nm，进一步更优选150至175nm，并且又更优选150至170nm。当聚集体的斯托克斯众数直径是140至180nm时，可以容易地使用包括炭黑的橡胶组合物来获得以改善的方式补强(因为可以有效地获取较大量的组分)并且展示出低的发热性和高的回弹性的橡胶。如果聚集体的斯托克斯众数直径小于140nm，则使用包括炭黑的橡胶组合物获得的橡胶可展示出高的发热性。如果聚集体的斯托克斯众数直径超过180nm，则使用包括炭黑的橡胶组合物获得的橡胶不会得到充分地补强。与炭黑的聚集体相关的此处使用的术语“斯托克斯众数直径”是指使用离心沉降法测量的值。更具体地，与炭黑的聚集体相关的此处使用的术语“斯托克斯众数直径”是指使用以下方法计算的值。具体地，将已经依照JISK6221(1982)5(“干燥样品的制备”)干燥的炭黑样品与包括小量表面活性剂的20vol％乙醇水溶液混合从而制备炭黑浓度为50mg/l的分散液。将炭黑使用超声波充分分散从而制备炭黑分散液(测量样...

【技术保护点】
一种炭黑，其一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述炭黑形成使用离心沉降法测量的斯托克斯众数直径为140至180nm、并且使用透射电子显微镜观察时为球状的聚集体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种炭黑，其一次颗粒的平均粒径为15至35nm，所述炭黑形成使用离
心沉降法测量的斯托克斯众数直径为140至180nm、并且使用透射电子显微镜
观察时为球状的聚集体。
2.根据权利要求1所述的炭黑，所述炭黑的DBP吸收量为120至
160ml/100g并且氮吸附比表面积为70至120m2/g。
3.一种根据权利要求1所述的炭黑的制造方法，其使用流化床反应器来
制造炭黑，所述方法包括：将烃气体供给至所述流化床反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹤田雅志，赤羽岳志，内山央己，
申请(专利权)人：东海炭素株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP