描述了具有５０－１１２ｍｇ／ｇ碘值、初始颗粒尺寸不大于２５ｎｍ、特别适合于生产聚合物组合物中使用的炭黑。此外描述了引入该炭黑的聚合物组合物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类新型有用炭黑，适于多种应用，特别适用于聚合组合物、天然橡胶、合成橡胶、弹性体和/或其共混物或混合物。本专利技术还涉及新型有用的包括该炭黑的聚合物组合物(聚合物、天然橡胶、合成橡胶、弹性体和/或其共混物或混合物)。
技术介绍
通常在炉型反应器中通过用热燃烧气体热分解烃原料以产生包含颗粒炭黑的燃烧产物来生产炭黑。炭黑可以用作聚合物组合物中的颜料、填料和/或补强剂。可以使用炭黑以赋予聚合物组合物电导率并保护聚合物组合物不被紫外线(UV)降解。例如，炭黑广泛用于减少暴露至紫外线辐射的聚合物组合物的降解。该紫外线辐射以天然日光的一部分出现。通过许多混合技术将炭黑并入聚合物组合物。因为炭黑具有关于紫外线保护可接受的特性，通常利用以尽可能低粘度提供的炭黑是合乎需要的，并由此改善的炭黑-聚合物组合物混合物的加工性能。该应用中使用炭黑的另一个合乎需要的特征是扩大炭黑-聚合物组合物混合物中炭黑相对含量的实际可行的程度。为了减小塑料组合物吸收水气的趋势，使用作为尽可能低化合物吸湿(CMA)的炭黑是合乎需要的。CMA是炭黑在混合进入所关心的聚合物组合物后炭黑吸湿能力的指标。此外，炭黑可用于聚合组合物成型为管材(例如压力管)，以及所需的许多性能例如，但是不局限于管材的长使用寿命、抗紫外线降解、低可萃取性等。找到可以用于聚合组合物(如用于管材)的合适炭黑是困难的，因为难以得到适当性能的结合。
技术实现思路
本专利技术的一个特征是提供具有适用于聚合组合物例如紫外线应用类管材、薄膜、膜片、套管等适当性能的炭黑。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明中部分陈述，并从说明书部分清晰可见，或可以通过实践本专利技术学习到。将通过说明书和权利要求中特别指出的成分和组合物了解并实现本专利技术的目的和其它优点。为了实现这些和其它优点，并根据此处具体和广泛描述的本专利技术用途，本专利技术涉及具有约50至约112mg/g碘值和约25nm或更少初始粒径的炭黑。此外炭黑优选具有小于1％的灰分含量、小于2％的总含硫量、或小于1％的甲苯提取物含量，约200ppm或更少的325目沉淀物、或一种或多种这些附加性能的组合。本专利技术某些炭黑可以进一步表征为具有小于或等于102立方厘米DBP每100克炭黑(cc/100g)的CDBP(粉碎炭黑的二丁基吸收值)。本专利技术进一步提供了具有65-112mg/g碘值的炭黑；初始粒径小于或等于20纳米(nm)；CDBP(粉碎炭黑的二丁基吸收值)小于或等于102立方厘米DBP每100克炭黑(cc/100g)。本专利技术还提供了具有50-85mg/g碘值的炭黑；初始粒径小于或等于25nm；CDBP小于或等于96cc/100g。该炭黑特别适用于生产聚合物组合物中使用。还描述并提出了引入新炭黑的聚合物组合物。本专利技术进一步涉及包含一种或更多种类型本专利技术炭黑和至少一种聚合物的聚合组合物。本专利技术进一步涉及由本专利技术聚合组合物形成的制品，例如用于紫外线应用、管材、薄膜(films)、膜片(membranes)、套管等。应该理解上述一般性说明和下列详细说明仅是示范性和说明性的，是用来进一步解释权利要求确定的本专利技术。引入并构成本申请一部分的附图，与说明书一起图解了本专利技术的多个方面，足以说明本专利技术的原理。附图说明图1和2是可以用于生产本专利技术炭黑的一部分炉法炭黑反应器的横剖面图。具体实施例方式本专利技术的炭黑特征为具有约50至约112mg/g的碘值，优选约73至约104mg/g，更优选约75至约99mg/g，初始粒径不大于25nm，根据ASTM TestProcedure D3849-89测量。本专利技术某些炭黑可以进一步表征为具有小于或等于102立方厘米DBP每100克炭黑(cc/100g)的CDBP(粉碎炭黑的二丁基吸收值)，根据ASTM TestProcedure D3493-86测量。炭黑的实例包括65-95mg/g的碘值和小于或等于20nm的初始粒径。该炭黑可以具有73-94mg/g的碘值，初始粒径小于或等于19nm。该炭黑可以具有85-93mg/g的碘值，初始粒径小于或等于19nm。本专利技术还提供了具有100-112mg/g碘值和小于或等于20nm初始粒径的炭黑。该炭黑可以具有小于或等于19nm的初始粒径。本专利技术进一步提供了具有65-112mg/g碘值的新炭黑；初始粒径小于或等于20nm；CDBP小于或等于102cc/100g。炭黑可以具有73-104mg/g的碘值；小于或等于19nm的初始粒径；和/或70-100cc/100g的CDBP。炭黑可以具有75-99mg/g的碘值；小于或等于19nm的初始粒径；和/或80-95cc/100g的CDBP。此外，本专利技术还提供了具有50-70mg/g碘值和小于或等于25nm初始粒径的炭黑。炭黑可以具有55-65mg/g的碘值和/或大于20nm至25nm的初始粒径。此外，本专利技术进一步提供了具有50-85mg/g碘值的新炭黑；初始粒径小于或等于25nm；CDBP小于或等于96cc/100g。炭黑可以具有55-80mg/g的碘值；从大于20nm至25nm的初始粒径；和/或50-96cc/100g的CDBP。炭黑可以具有60-78mg/g的碘值；大于20nm至25nm的初始粒径；和/或50-96cc/100g的CDBP。本专利技术如上所述或全部炭黑优选具有一种或多种下列性能小于1％的灰分含量，更优选小于0.1％，按照ASTM D-1506测量。小于2％、更优选小于0.1％的总含硫量，按照ASTM D-1619测量。甲苯可提取水平或含量小于1％，更优选小于0.1％，按照ASTM D-1618以wt％测量。325目沉淀物200ppm或更少，更优选小于20ppm，按照ASTM D-1514测量。优选，具有至少两种或至少三种性能，或具有全部性能。可以通过任何方法生产本专利技术炭黑，但是优选以如下所述方式生产。然而应该理解，尽管参考一种类型的炭黑炉反应器如下描述生产本专利技术炭黑的方法，该方法可以在任何炭黑反应器中实践。可以用本领域中任何已知方法本专利技术炭黑。优选在具有第一(燃烧)区域、过渡区域和反应区域的炉法炭黑反应器中生产本专利技术炭黑，其中注入炭黑生产原料进入热燃气流；得到的热燃烧气体和原料混合物进入反应区域；当已经形成本专利技术炭黑时通过骤冷混合物停止炭黑生产原料的高温分解，并且其中可用初级燃烧水平大于300％，优选至少550％，更优选500-1200％。优选本专利技术生产炭黑方法的全部燃烧水平为至少22％，优选22％至31％，更优选25％至28％。还优选本专利技术生产炭黑方法中炭黑形成反应的停留时间为0.55秒至9.9秒，更优选1.06秒至6.58秒。在下文中将更详细描述本专利技术制备新炭黑的方法。特别地，可以根据本专利技术的方法以模块化，也称为″分级″炉法炭黑反应器生产本专利技术炭黑。可以用于生产本专利技术炭黑的典型模块化炉法炭黑反应器的部分描述于图1。可以例如在美国专利号3,922,335包含的说明中发现其它典型模块化炉法炭黑反应器的细节，其中公开内容此处引入作为参考。参考图1，可以在具有会聚直径区域11的燃烧区10、过渡区12、和反应区18的炉法炭黑反应器2中生产本专利技术炭黑。反应区18最靠近的过渡区12的末端具有限定直径的区域17。燃烧区10的直径直至会聚直径的区域1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有约５０至约１１２ｍｇ／ｇ的碘值、不大于２５ｎｍ初级粒径的炭黑，并具有至少一种下列性能：ａ）不到约１％的灰分含量；ｂ）小于约２％的总含硫量；ｃ）不到约１％的甲苯可萃取水平，或ｄ）约２００ｐｐｍ或更少的３ ２５网目残渣。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑迪普巴特，
申请(专利权)人：卡伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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