与重氮盐反应的炭黑和产品制造技术

一种制备炭黑产品的方法，该炭黑产品具有连到该炭黑上的有机基团。在一种方法中，在没有足以还原该重氮盐的外加电流下，至少一种重氮盐与炭黑反应。在另外一种方法中，在质子反应介质中至少一种重氮盐与炭黑反应。本发明专利技术介绍了根据本发明专利技术方法制备的炭黑产品，以及这些炭黑产品在塑料组合物、橡胶组合物、纸张组合物和织物组合物的应用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
与重氮盐反应的炭黑和产品本申请是中国专利技术申请(专利技术名称与重氮盐反应的炭黑和产品，申请 曰1995年12月14日；申请号01116375.5)的分案申请。本专利技术是1994年12月15日提交的美国专利申请流水号08/356,660的 部分继续申请，上述专利本文引为参考。本专利技术涉及一种制备炭黑产品的方法。该方法涉及重氮盐与炭黑反应生 成一种炭黑产品，该炭黑产品具有一个连接到该炭黑上的有机基团。本专利技术 也涉及新的炭黑产品和其用途。已在过去几十年里做了许多努力来对炭黑的表面化学进行改性。当物理 吸附材料可能沉积到炭黑表面上时，永久改变炭黑的表面化学实质上更困 难。已知并商业化使用一些化学改变炭黑表面的方法。例如，熟知可用各种 处理剂来氧化炭黑表面。用表面氧化来制造一些工业产品。用磺酸或氯磺酸 磺化和炭黑表面的卤化也是公知的。Tsubakowa在"聚合物科学，，(Polym.Sci.) 第17巻，第417-470页，1992中，综述了 一些把聚合物接枝到炭黑表面上 的已知方法。也参见美国专利4,014,844，通过把炭黑与聚合物接触并加热， 来把聚合物接枝到炭黑上。美国专利3,479,300介绍了炭黑催化剂组合物和其制备方法。通过用碱 或碱土金属处理炭黑粒子并接着用溶剂化的醚处理该生成的碳/金属组合物， 来制备这种催化剂组合物。该催化剂组合物的碳部分可与包括有机化合物的 各种反应剂反应，生成炭黑组合物。美国专利3,043,708介绍了改性炭黑，该炭黑具有化学连接到炭黑表面 上的烃基。在弗瑞德-克来福特(Friedel-Crafts)类反应催化剂存在下，炭黑与 烷基化剂反应来制备该改性的炭黑。据报道可连接到炭黑表面上的烃基包括 脂族和芳族基。据报道一种含有连接到炭黑表面上的芳基的改性炭黑可这样 制备在弗瑞德-克来福特类催化剂存在下使卣代的炭黑与芳族烃反应。美 国专利3,025,259介绍了含有美国专利3,043,708中的改性炭黑的橡胶组合 物。美国专利3,335,020介绍了改性炭黑，其中用苯处理炭黑，然后该苯在 炭黑上聚合。为了制备这些改性的炭黑，在无水条件下把苯和炭黑与路易斯酸催化剂混合十分钟。然后该炭黑上的苯通过结合助催化剂氧化剂聚合成对 聚苯，并据说由此连接到该炭黑上。美国专利2,502,254和2,514,236介绍了制备含有炭黑颜料的方法。美国 专利2,502,254报道:适宜于粘胶丝本体颜料沉积的高分歉颜料可在炭黑存在 下生成偶氮颜料而得到。在炭黑存在下，在混合产生偶合的两种水溶液的一种或另一种中，偶合 重氮化的胺和另外一种通常为黄、橙或红色颜料的中间体，来制备这种颜料。 美国专利2,514,236报道在炭黑存在下通过偶合一个分子比例的四氮化的联 苯胺与二个分子比例的芳甲基吡唑啉酮，也可以制备巧克力棕的颜料。PCT专利申请WO 92/13983介绍了一种由重氮盐电化学还原来对含石炭 材料表面进行改性的方法。据报道，该方法可用于，特别是复合材料的碳板 和碳纤维。也介绍了由这种方法改性的含碳材料。在Delmar等人的"美国化 学家协会，，(J.Am.Chem.Soc.)1992,114,5883 - 5884 ,也介绍了电化学还原含官能化芳基的重氮盐来用共价键改性碳表面。根据WO 92/13983 ,对含碳材料表面改性的方法包括通过电化学还原含有一个芳族基团的重氮盐来把这个芳族基接枝到这种材料的表面上。把这种 含碳材料在非质子传递溶剂中与重氮盐接触，并相对于也与该重氮盐溶液接 触的阳极使其带负电荷。报道使用质子性溶剂使该电化学方法不能生成所要 的产物，结果还原了重氮三键，生成了肼。尽管有上面所讨论的工艺，仍需要改性炭黑的表面化学并赋予炭黑所需 要的性能。因此，本专利技术涉及制备含有一个有机基团炭黑产品的方法，该有机基团连接到该炭黑上。 一个方法包括在没有足以还原该重氮盐的外加电流条件下 至少一个重氮盐与炭黑反应的步骤。另外一个方法包括在质子反应介质中至少一种重氮盐与炭黑反应。本专利技术的其他实施方案涉及新的炭黑产品，这些产品可根据本专利技术的一 个方法而制得。该炭黑产品可用于与常规炭黑相同的用途。这些用途包括， 但不局限于塑料组合物、水性油墨、水性涂料、橡力交混合物、纸张组合物 和织物组合物。下面的说明书介绍了本专利技术另外一些特征和优点。这些作用通过该说明 书介绍更明显，或通过所述的实施本专利技术可理解这些作用。通过特别是在下面说明书中和所附的权利要求书中指出的方法、产品和组合物，将理解和实现本专利技术的目的和其他优点。制备炭黑产品的方法本专利技术的第一个实施方案提供了制备含有一个有机基团的炭黑产品的 方法，该有机基团连到该炭黑上。 一个方法包括在没有足以还原重氮盐的外 加电流下至少一种重氮盐与炭黑反应。即，重氮盐和炭黑之间的反应是在没 有足以还原该重氮盐的外来电子源的条件下进行的。不同重氮盐的混合物可 用于本专利技术的这种方法中。可在各种反应条件下、在任何类型的反应介质中(包括质子和非质子传递溶剂体系或淤浆)进行该方法。在另外一种方法中，在质子反应介质中至少一种重氮盐与炭黑反应。可 在本专利技术的这种方法中使用不同重氮盐的混合物。也可在各种反应条件下进 行该方法。优选，在两个方法中，现场形成该重氮盐。如果需要的话，在任何一个 方法中，可用本领域已知的方法分离和干燥该炭黑产品。另外，可用已知工 艺处理该生成的炭黑产品来除去杂质。这些方法的优选实施方案讨论如下并 示于实施例中。任何炭黑可用于本专利技术的这些方法中。该生成的炭黑产品可用于常规炭 黑所已知的用途中。根据所希望的用途选择炭黑的性质。更重要的是，可用 本专利技术的方法来制备具有常规炭黑没有的优良性能的炭黑产品。应条件一定是这样的，使得该具体的重氮盐足够稳定以让它与炭黑反应。因 此，可在重氮盐是短时间存在的反应条件下进行这些方法。如下面实施例所示，重氮盐和炭黑之间的反应，例如在很宽的pH范围和温度范围内进行。 可在酸性、中性和碱性pH下进行这些方法。优选该pH在约1 - 9间变化。 该反应温度优选在0 。C - IO(TC范围内。本领域中已知的重氮盐可通过例如伯胺和亚竭酸水溶液的反应来制 备。重氮盐和其制备方法的一般性讨论见Morrison和Boyd的"有机化学" (Organic Chemistry),第五版，第937 - 983页，(Allyn and Bacon, Inc. 1987), 和March的"高等有机化学反应、机理和结构'，(Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structures), 第四版，(Wiley, 1992)。 根据本专利技术，重氮盐是具有一个或多个重氮基的有机化合 。在本专利技术的方法中，该重氮盐可在与炭黑反应之前制得，或更优选使用 本领域的已知工艺现场制得。"现场"制备也允许使用不稳定的重氮盐如烷基 重氮盐，并避免了对该重氮盐进行不必要的处理或搡作。在本专利技术特别优选 的方法中，亚硝酸和重氮盐两个都是现场制备的。每一个这些变化都示于下 面的实施例中。本领域中已知的重氮盐，可通过伯胺、亚硝酸盐和^^应来制备。该亚 硝酸盐可以是任何亚硝酸金属盐，优选是亚硝酸锂、亚硝酸钠、亚硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭黑产品，包括炭黑和至少一种相连的有机基团，该有机基团具有ａ）芳香基，和ｂ）ｐＫａ小于１１的酸基、或ｐＫａ小于１１的酸基的盐、或ｐＫａ小于１１的酸基及其盐的混合物，其中该有机基团的至少一个芳香基直接连到该炭黑上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯A贝尔蒙特，罗伯特M阿米希，科林P加洛韦，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]