| 【発明の名称】 |
有機基を有するカーボンブラック、その製法及びその使用 |
| 【発明者】 |
【氏名】クラウス ベルゲマン
【氏名】エゴン ファングヘーネル
【氏名】トーマス リュートゲ
【氏名】カール フォーゲル
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| 【要約】 |
【課題】有機基を有するカーボンブラック及びその製法【解決手段】 有機基が少なくとも１個のスルフィド−及び／又はポリスルフィド橋を介してカーボンブラックと結合している有機基を有するカーボンブラック。カーボンブラックと一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒの化合物とを反応させることにより本発明のカーボンブラックは製造される。
【解決手段】有機基が少なくとも１個のスルフィド−及び／又はポリスルフィド橋を介してカーボンブラックと結合している有機基を有するカーボンブラック。カーボンブラックと一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒの化合物とを反応させることにより本発明のカーボンブラックは製造される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 有機基を有するカーボンブラックにおいて、この有機基は少なくとも１個のスルフィド−及び／又はポリスルフィド橋を介してカーボンブラックと結合していることを特徴とする、有機基を有するカーボンブラック。
【請求項２】 式： カーボンブラック−Ｓｘ−Ｒ［式中、Ｒはアルキル、Ｙで官能化されたアルキル、ポリマー、環状有機基、アリール、Ｙで官能化されたアリールＡｒＹｎ（ここで、ｎ＝１〜５である）であり、Ｙは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＳＯ３Ｍ、−Ｂ（ＯＨ）２、−Ｏ（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＭ、−ＮＨ２、−ＮＲ２２、−Ｎ（（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎＨ）２、−ＣＯＮ（（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎＨ）２、トリアルコキシシリル、ペルフルオロアルキル、Ｒ２、−ＮＨ３＋、−ＮＲ２３＋、−ＳＯ２−ＮＲ２２、−ＮＯ２、−Ｃｌ、−ＣＯ−ＮＲ２２、−ＳＳ−、−ＳＣＮであり、Ｒ２は脂肪族基、環状有機基、置換又は非置換の、分枝又は非分枝の脂肪族又は環状部分を有する有機化合物、発色団基又は染料であり、ｘ＝１〜８である］を有することを特徴とする、請求項１に記載の有機基を有するカーボンブラック。
【請求項３】 一般式 Ｒ−Ｓｙ−Ｒ （ここで、ｙ＝２〜１０であり、Ｒは前記のものを表す）の有機化合物とカーボンブラックとの反応により得られることを特徴とする、有機基を有するカーボンブラック。
【請求項４】 カーボンブラックと一般式 Ｒ−Ｓｙ−Ｒ（ここで、ｙ＝２〜１０であり、Ｒは前記のものを表し、かつＲは同じでも異なっていてもよい）の化合物を反応させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のカーボンブラックの製法。
【請求項５】 溶剤中で又は溶剤なしで変性を実施する、請求項４に記載のカーボンブラックの製法。
【請求項６】 ゴム、インキ、染料、インキジェット−インキ、印刷インキ、ラッカー、コンクリート、プラスチック、建材、紙及びビチューメン中での填料、強化填料、導電性カーボンブラック、顔料及びＵＶ−安定剤としての、請求項１から３までのいずれか１項に記載のカーボンブラックの使用。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンブラック、その製法及びその使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】１級アミンを介して得られるジアゾニウム基を用いて有機基をカーボンブラックと結合させる方法で、有機基を有するカーボンブラックを提供することは公知である（ＷＯ９６／１８６８８）。
【０００３】この公知法は、次の欠点を有する：＊ ジアゾニウム塩を用いる変性はもっぱら水相中で行なわれる。水の高い蒸発エンタルピーに基づき、引き続き必要である乾燥は多大なエネルギーを消費し、従って高いコストに結びつく。
【０００４】＊ 特有の変性試薬と共に、ｐＨ値の調節のためにもっぱら付加的な酸を使用しなければならない。この酸は、カーボンブラックに結合されず、カーボンブラック中の不純物であるか又は精製工程により除去しなければならない。
【０００５】＊ ジアゾ化の実施のために、酸性媒体中の亜硝酸塩の使用が必要である。この場合に有毒な窒素酸化物が生じることがありうる＊ 同様にジアゾ化のために使用可能な非イオン性有機ニトライトは、部分的に有毒であり、かつ容易に燃焼可能である。ニトライトの残基（反対イオン、アルキル基）は、結合せずに不純物としてカーボンブラック中に残る。
【０００６】Kautschuk Gummi Kunststoffe 10, 681-687 (1999) から、ラジカル形成剤としてのＤＣＰの使用下で、脂肪酸とカーボンブラックとのラジカル反応により得られる変性されたカーボンブラックが公知である。
【０００７】更に、下記に示すようなラジカル形成剤により製造される、化学的に結合した官能基を有するカーボンブラックが公知である：・ ペルオキシド性ポリマー（特開平（ＪＰ）１１−３３５６０３）、・ アゾ基含有ポリマー（特開平１１−３３５６０２）、・ Ａ１−Ｏ−Ｏ−Ａ２（Ａ１、Ａ２＝ヒドロカルビル、アリール、ヘテロ環）（特開平１１−３３５５８７）、・ Ａ１−ＯＣＯＯ−Ａ２（特開平１１−３３５５８６）、・ ジアシルペルオキシド（特開平１１−３３５６０１）、・ ペルオキシジカーボネート誘導体を用いる酸化（特開平１１−３２３１７９）、・ アゾニトリル化合物（特開平１１−３２３１７６）、・ アゾ化合物（特開平１１−３２３２２９）、・ ヒドロペルオキシド（特開平１１−３２３２２２）、・ テトラオキサシクロヘキサン（特開平１１−３２３１８０）、・ 次亜硝酸の化合物（特開平１１−３２３１７８）および・ アジド化合物（特開平１１−３２３１７７）。
【０００８】ＥＰ ０５６９５０３から、ジアゾニウム塩の電気化学的還元により芳香族基を有する炭素含有物質を表面変性する方法が公知である。
【０００９】アジド−、アゾ−又はペルオキシド化合物の欠点は、低い貯蔵安定性、易分解性及びそれに伴う困難な取り扱い性である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、有機基を有するカーボンブラックを提供することであり、この際、本発明によるカーボンブラックは、酸、塩及び類似の化合物で不純化されておらず、このカーボンブラックは、高いエネルギー消費で乾燥する必要はなく、変性時に有害な廃ガスを生ぜず、容易に除去可能な溶剤を必要としないか又は少量必要とするだけであり、溶剤無しでこの変性が可能であり、この変性剤は貯蔵安定であり、良好な取り扱い性を有する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的物は、有機基が少なくとも１個のスルフィド−及び／又はポリスルフィド橋を介してカーボンブラックと結合していることを特徴とする有機基を有するカーボンブラックである。
【００１２】有機基を有するこのカーボンブラックは、次式を有することができる：カーボンブラック−Ｓｘ−Ｒ［式中、Ｒは、アルキル、Ｙで官能化されたアルキル、ポリマー、環状有機基、アリール、Ｙで官能化されたアリールＡｒＹｎ（ここで、ｎ＝１〜５である）であり、Ｙは−ＯＨ、−ＳＨ、−ＳＯ３Ｈ、−ＳＯ３Ｍ、−Ｂ（ＯＨ）２、−Ｏ（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＭ、−ＮＨ２、−ＮＲ２２、−Ｎ（（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎＨ）２、−ＣＯＮ（（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎＨ）２、トリアルコキシシリル、ペルフルオロアルキル、Ｒ２、−ＮＨ３＋、−ＮＲ２３＋、−ＳＯ２−ＮＲ２２、−ＮＯ２、−Ｃｌ、−ＣＯ−ＮＲ２２、−ＳＳ−、−ＳＣＮであり、Ｒ２は脂肪族基、例えばアルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸又は炭化水素、環状有機基、例えば脂環式炭化水素、置換又は非置換の、分枝又は非分枝の脂肪族又は環状部分を有する有機化合物、発色団基又は染料であり、ｘ＝１〜８、有利に１である］。
【００１３】環状有機基は、シクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロ環式基、例えばピロリジニル−、ピロリニル−、ピペリジニル又はモルホリニル、アリール基、例えばフェニル、ナフチル又はアントラセニル、並びにヘテロアリール基、例えばイミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリール又はインドリルであってよい。
【００１４】有利な１実施形では、有機基は珪素を含有することはできない。
【００１５】カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、フレームブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、ＤＥ １９５２１５６５から公知のインバ−シヨンブラック、ＷＯ９８／４５３６１又はＤＥ１９６１３７９６から公知のＳｉ−含有カーボンブラック又はＷＯ９８／４２７７８から公知の金属含有カーボンブラック、アークブラック(Lichtbogenruss)および化学的製造プロセスの副産物であるカーボンブラックを使用することができる。このカーボンブラックは前置された反応により活性化することができる。
【００１６】ゴム混合物中で強化填料として使用されるカーボンブラックを使用することができる。
【００１７】ピグメントブラックを使用することができる。
【００１８】更なるカーボンブラックは、次のものであってよい：導電性カーボンブラック、ＵＶ−安定化用カーボンブラック、ゴム以外の系、例えばビチューメン、プラスチック中の填料としてのカーボンブラック、冶金学における還元剤としてのカーボンブラック。
【００１９】本発明のもう一つの目的物は、一般式：Ｒ−Ｓｙ−Ｒ（ここで、ｙ＝２〜１０である）の有機化合物とカーボンブラックとの反応により得られることを特徴とする有機基を有するカーボンブラックである。
【００２０】始めに施与された基は、引き続く反応により更に変性することができる。
【００２１】本発明のもう一つの目的は、本発明によるカーボンブラックの製法であり、これは、カーボンブラックと一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒ（ここで、ｙ＝２〜１０であり、Ｒは前記のものであり、Ｒは同一又は異なるものであってよい）の化合物とを反応させることを特徴とする。
【００２２】一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒの化合物として、ラジカル分解可能な結合を有する化合物を使用することができる。
【００２３】この際、この発見された反応原理は親水性の導入も親油性基の導入も許すので、これらの基Ｒは、潜在的な使用分野のために特別あつらえることができる。これらの基は、イオン性、ポリマー性又は他の反応のために反応性であってもよい。
【００２４】有利な１実施形では、有機基Ｒは珪素を含有することはできない。
【００２５】一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒを有する化合物は、混入により又はスプレーによってカーボンブラック上に施与することができる。一般式Ｒ−Ｓｙ−Ｒを有する化合物は、粉末、融液又は溶液として施与することができる。特に、カーボンブラック製造の間にこの化合物を施与するのが有利であり、この際、この化合物の添加は、必要な温度を有する場所で行われる。
【００２６】カーボンブラックの変性のための反応は、有利に、溶剤無しで又は溶剤中で、有利には易揮発性有機溶剤中で実施することができる。
【００２７】カーボンブラックの変性のための反応は、熱処理により行うことができる。
【００２８】カーボンブラックの変性のための反応は、０〜３００℃、有利に１５０〜２５０℃の温度で実施することができる。
【００２９】有機基を有する本発明によるカーボンブラックは、填料、強化填料、ＵＶ−安定剤、導電性ブラックとしても、顔料としてゴム、プラスチック、印刷インキ、インキ、インジェクト−インキ、ラッカー、染料、ビチューメン、コンクリート、他の建材及び紙中でも使用することができる。更に、本発明によるカーボンブラックは冶金学で還元剤として使用することができる。
【００３０】本発明によるカーボンブラックは次の利点を有する：− 極性変性されたカーボンブラック（例えば−ＳＯ３−基を有する）は、極性系、有利に水中に良好に分散可能である、− 非極性変性されたカーボンブラック（例えばアルキル基を有する）は、非極性系、例えば油中に良好に分散可能である、− 極性又は立体遮断性基を有する適当に変性されたカーボンブラックは、その系中で静電気的又は立体的に安定化される、− 変性されたカーボンブラックは分散液中で良好に安定化されており、良好な彩色特性、例えば色濃度及び青味性（Blaustichigkeit)を有する、− 更なる反応性置換基を有するカーボンブラックは、系（例えばゴム）中でカップリング及び架橋のために利用できる、− 反応性に変性されたカーボンブラックは、ポリマーへのこのカーボンブラックの結合を可能とする。
【００３１】本発明による方法の利点は、出発化合物の良好な貯蔵安定性及びその簡単な取り扱い性である。
【００３２】この場合に、副産物、塩、酸及び水分の少ない本発明によるカーボンブラックを製造することができる。
【００３３】
【実施例】式Ｉ：【００３４】
【化１】
【００３５】のジスルフィド２０ｇを、微細に分配して、水溶液として、ピグメントブラックＦＷ１ １００ｇ上に施与し、溶剤を除去する。引き続く固体反応を、１８０℃又は２５０℃の炉温度で５時間実施する。収率は９０％（１８０℃で）及び９５％（２５０℃で）である。
【００３６】ピグメントブラックＦＷ１は、Degussa Huels社の市販製品である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０１０７３８６２
【氏名又は名称】デグサ アクチエンゲゼルシャフト
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| 【出願日】 |
平成１３年３月１４日（２００１．３．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８１５
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３１１０１９（Ｐ２００１−３１１０１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月９日（２００１．１１．９） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−７３０１５（Ｐ２００１−７３０１５） |
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