CN108602975A - 具有硫给体的碳黑组合物 - Google Patents

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Abstract

具有硫给体的炭黑组合物，和包含所述炭黑组合物的弹性体组合物，以及用于制备和使用所述炭黑组合物和所述弹性体组合物的方法。

Description

具有硫给体的碳黑组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月15日提交的美国临时专利申请62/267,525的优先权益，所有所述专利申请以引用的方式完全并入本文。
背景
技术领域
本公开涉及包含硫给体的炭黑组合物、包含所述炭黑组合物的弹性体组合物以及用于制造和使用炭黑组合物和弹性体组合物的方法。
背景技术
炭黑经常用作弹性体体系中的增强填料。当混合这些弹性体组合物诸如橡胶配混物时，很多情况下添加硫或含硫化合物作为固化剂/交联剂。为了改善炭黑与弹性体之间的相互作用，已经作出了将炭黑与官能化弹性体组合物组合的努力。虽然使用此类官能化弹性体组合物可以提供改善的特性和性能，但该技术需要优化的聚合物微结构和官能化，这潜在地限制了此技术的广泛适用性。
因此，需要改进的炭黑材料和包含其的弹性体组合物。本公开的组合物和方法满足这些需求和其他需求。
发明内容
根据本发明的目的，如在此具体化且广泛描述的，本公开在一方面涉及炭黑和弹性体材料，以及其制造和使用的方法。
在一方面，本公开提供了包含硫给体的炭黑组合物。
在另一方面，本公开提供了包含具有至少一个电负性基团的硫给体化合物的炭黑组合物。
在另一方面，本公开提供了包含含有硫代磷酸酯的硫给体的炭黑组合物。
在另一方面，本公开提供了包含含有硫给体的炭黑组合物的弹性体组合物。
在又另一方面，本公开提供了用于制备包含硫给体的炭黑组合物的方法。
在又另一方面，本公开提供了用于制备包含炭黑和硫给体的弹性体组合物的方法。
在又另一方面，本公开提供了用于制备包含含有硫给体的炭黑的弹性体组合物的方法。
并入本说明书且构成其一部分的附图说明了若干个方面，并连同描述一起用于解释本发明的原理。
本发明的另外的方面将部分陈述在以下描述中，并且部分将从所述描述中显而易见或者可通过实践本发明来得知。本发明的优点将借助所附权利要求书中具体指出的要素和组合来实现并达成。应当理解，以上概述和以下详述都仅是示例性和解释性的，并且不限制要求保护的本发明。
附图简述
并入本说明书且构成其一部分的附图说明了若干个方面，并连同描述一起用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本公开的各个方面的各种轿车子午线轮胎(passenger carradial)(PCR)配制物的门尼粘度。
图2示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的最佳硫化时间(T90)。
图3示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的结合橡胶值。
图4示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的模量构建。
图5示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的25℃下的回弹值。
图6示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的生热性(heat buildup)。
图7示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的佩恩效应(Payne Effect)的变化。
图8示出了根据本公开的各个方面的各种PCR配制物的tanδ的变化。
图9示出了根据本公开的各个方面的各种卡车/客车子午线轮胎(TBR)配制物的分散指数值。
图10示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的门尼粘度值。
图11示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的T90固化时间。
图12示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的交联密度。
图13示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的模量构建。
图14示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的60℃下的回弹值。
图15示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的生热性。
图16示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的Vieth撕裂强度。
图17示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的Knotty撕裂指数。
图18示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的佩恩效应的变化。
图19示出了根据本公开的各个方面的各种TBR配制物的tanδ的变化。
本发明的另外的方面将部分陈述在以下描述中，并且部分将从所述描述中显而易见或者可通过实践本发明来得知。本发明的优点将借助所附权利要求书中具体指出的要素和组合来实现并达成。应当理解，以上概述和以下详述都仅是示例性和解释性的，并且不限制要求保护的本发明。
具体实施方式
通过参考以下本发明的详述和其中包括的实施例可更容易地理解本发明。
在公开和描述本发明的化合物、组合物、物品、系统、装置和/或方法之前，应理解，除非另有说明，否则它们不限于特定的合成方法，或除非另外说明，否则不限于具体试剂，因此它们当然可以变化。还应当理解，本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，且并不意图加以限制。尽管在实施或测试本发明中可使用与本文所述的那些方法和材料类似或等效的任何方法和材料，但是现在描述示例性方法和材料。
为了公开和描述公布在引用时所涉及的方法和/或材料，本文提到的所有公布均以引用的方式并入本文。
除非另有定义，否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与本发明所属领域中普通技术人员通常所理解的相同的含义。尽管在实施或测试本发明中可使用与本文所述的那些方法和材料类似或等效的任何方法和材料，但是现在描述示例性方法和材料。
除非有明确相反的说明，否则如本文所用的单数形式“一个(种)”和“所述”包括多个指示物，除非上下文另外明确指出，。因此，例如，提及的“一种填料”或“一种溶剂”分别包括两种或更多种填料或溶剂的混合物。
如本文所用，除非有明确相反的说明，否则缩写“phr”旨在是指每百份中的份数，如在橡胶工业中通常用于描述组合物中每种成分的相对量。
在本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或至“约”另一个具体值。当表示这样一个范围时，另一个方面包括从一个具体值和/或至另一个具体值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解，具体值形成了另一个方面。应进一步理解，每个范围的端值相对于另一个端值以及独立于另一个端值都是有意义的。还应理解，本文公开了多个值，并且本文中每个值除所述值本身之外还公开为“约”所述具体值。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。还应理解，还公开了两个具体单位之间的每个单位。例如，如果公开了10和15，则还公开了11、12、13和14。
如本文所使用，术语“任选的”或“任选地”意指随后所描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且这种描述包括其中所述事件或情况发生的例子和其中不发生的例子。
本文公开了待用于制备本发明的组合物的组分以及待用于本文所公开的方法的组合物本身。本文公开了这些材料和其他材料，应当理解，如果公开了这些材料的组合、子组、相互作用、群组等，而没有明确地公开对各种个体和集体组合以及这些化合物的排列的具体提及，则每种情况均得到本文的明确涵盖和描述。例如，如果公开并讨论了特定的化合物并且讨论了可对包括所述化合物的多个分子进行的多种修改，则明确涵盖了所述化合物的每一个组合和排列以及可能的修改，除非有明确相反的说明。因此，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F并且公开了组合分子A-D的实例，那么即使没有单独列举每一个，也单独和集体地涵盖每一个，这意味着组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F被视为得到公开。同样地，也公开这些分子的任何子组或组合。因此，例如，认为公开了子组A-E、B-F和C-E。此概念适用于本申请的所有方面，包括但不限于制备和使用本发明的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可执行的多种另外的步骤，则应理解这些另外的步骤中的每一个可与本发明的方法的任何特定实施方案或实施方案的组合一起执行。
本文所公开的每种材料是可商购的和/或用于生产其的方法对于本领域技术人员是已知的。
应当理解，本文公开的组合物具有某些功能。本文公开了用于进行所公开功能的某些结构需求，且应理解存在可进行与所公开结构有关的相同功能的多种结构，且这些结构通常实现相同结果。
如上面简要描述的，本公开提供了包含硫给体的炭黑组合物，以及包含此类炭黑组合物的弹性体组合物，以及用于制造和使用炭黑组合物和弹性体组合物的方法。先前改善炭黑与弹性体材料之间的相互作用的努力采用了官能化弹性体，其中特定官能团与炭黑表面上的官能团相互作用。此类官能化聚合物包括在橡胶工业中使用的标准NR/BR/SBR型弹性体中不存在的官能化。相反，本文描述的本发明方法包括使用包含硫给体的炭黑组合物，其中所得炭黑组合物可与标准(即未改性和/或未官能化)弹性体材料一起使用。本发明组合也可以与单独的官能化弹性体一起利用或与标准未改性弹性体材料组合地利用。在各个方面，与常规炭黑/弹性体组合物相比，所得的弹性体组合物可以提供降低的滚动阻力。在其他方面，所得的弹性体组合物可以提供其他改善的机械性能，例如像撕裂强度和/或生热性。在各个方面，弹性体可以包括任何一种或多种弹性体，包括官能化和非官能化弹性体，例如官能化SBR、非官能化SBR、天然橡胶和丁二烯橡胶。
本发明的炭黑可以包括适合与所采用的硫给体化合物和/或弹性体材料一起使用的任何炭黑。在一方面，炭黑是炉炭黑。在另一方面，炭黑可以是官能化的。在又另一方面，炭黑可以是非官能化的。在一方面，将硫给体与官能化炭黑一起使用可以减少和/或消除对官能化弹性体的需求。在一方面，具有硫给体的官能化炭黑可以与非官能化弹性体一起使用。在另一方面，官能化炭黑可以与官能化弹性体一起使用。在一方面，官能化炭黑可以包括具有至少约3重量％、至少约4重量％、至少约4.5重量％、至少约5重量％或更高挥发分含量的氧化表面。在其他方面，这种氧化炭黑可以通过任何合适手段制备，例如像用酸、臭氧、过氧化物、醇或其组合处理。
炭黑可以具有如通过例如ASTM方法D6556-14测定的以下氮表面积：约15m2/g至约140m2/g；约20m2/g至约130m2/g；约30m2/g至约135m2/g；约40m2/g至约110m2/g；约50m2/g至约140m2/g；约60m2/g至约125m2/g；约70m2/g至约130m2/g；约80m2/g至约110m2/g；约95m2/g至约135m2/g；约100m2/g至约130m2/g；约105m2/g至约125m2/g；约110m2/g至约125m2/g；约115m2/g至约125m2/g；约110m2/g至约120m2/g；约115m2/g至约120m2/g；约115m2/g至约121m2/g；或约116m2/g至约120m2/g。在另一方面，炭黑可以具有约15、17、18、19、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138或140m2/g的氮表面积。在又另一方面，炭黑可以具有约116m2/g或约118m2/g的氮表面积。在其他方面，本发明的炭黑可以具有大于或小于本文明确列举的任何值的氮表面积，并且本发明不旨在限于任何具体的氮表面积值。
基于统计厚度方法(STSA、ASTM D6556-14)，炭黑可以具有以下外表面积：约10m2/g至约140m2/g；约15m2/g至约125m2/g；约25m2/g至约135m2/g；约30m2/g至约115m2/g；约40m2/g至约140m2/g；约50m2/g至约130m2/g；约60m2/g至约110m2/g；约70m2/g至约125m2/g；约80m2/g至约125m2/g；约85m2/g至约120m2/g；约90m2/g至约115m2/g；约95m2/g至约110m2/g；约95m2/g至约105m2/g；约98m2/g至约104m2/g；或约99m2/g至约103m2/g。在另一方面，炭黑可以具有约10、11、13、15、17、18、19、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138或140m2/g的外表面积。在另一方面，炭黑可以具有约101m2/g的外表面积。在各个方面，炭黑的外表面积是橡胶配混物可接近的比表面积。在其他方面，本发明的炭黑可以具有大于或小于本文明确列举的任何值的外表面积，并且本发明不旨在限于任何具体的外表面积值。
本发明的炭黑可以具有如通过例如ASTM方法D2414-16e1测量的以下吸油值(OAN)：约40cm3/100g至约180cm3/g，例如约40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175或180cm3/100g；约125cm3/g至约140cm3/g；约80cm3/g至约130cm3/g；约95cm3/100g至约140cm3/100g；约95cm3/100g至约125cm3/100g；约105cm3/100g至约140cm3/100g；例如约95、97、99、101、103、105、107、109、111、113、115、117、119、121、123、125、127、129、131、133、135、137、139或140cm3/100g。在另一方面，本发明的炭黑可以具有如通过例如ASTM方法D3493-16测量的以下压缩吸油值(COAN)：约40cm3/100g至约125cm3/100g，例如约40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120或125cm3/100g；85cm3/100g至约115cm3/100g；约85cm3/100g至约110cm3/100g；约85cm3/100g至约105cm3/100g；约90cm3/100g至约115cm3/100g；约95cm3/100g至约115cm3/100g；约105cm3/g至约115cm3/g；或约90cm3/100g至约110cm3/100g；例如约85、87、89、91、93、95、97、99、101、103、105、107、109、111、113或115cm3/100g。在其他方面，本发明的炭黑可以具有大于或小于本文明确列举的任何值的吸油值和/或压缩吸油值，并且本发明不旨在限于任何具体的外表面积值。
本发明的炭黑可以具有如通过例如ASTM方法D1512-15使用测试方法A或测试方法B测量的约1至约14；约2至约12；约2至约7；约2.5至约4；约2.8至约3.6；或约3至约3.4的pH。在另一方面，本发明的炭黑可以具有约3.2的pH值。在其他方面，本发明的炭黑可以具有大于或小于本文明确列举的任何值的pH值，并且本发明不旨在限于任何具体的pH值。
本发明的炭黑可以具有如通过例如ASTM D7854或ASTM方法D6086-09a测定的以下空隙体积：约55cm3/100g至约67cm3/100g(50GM)；约60cm3/100g至约65cm3/100g(50GM)；约50cm3/100g至约60cm3/100g(75GM)；约53cm3/100g至约58cm3/100g(75GM)；约45cm3/100g至约55cm3/100g(100GM)；或约47cm3/100g至约53cm3/100g(100GM)。在另一方面，炭黑可以具有约62.2cm3/100g的50GM空隙体积；约55.3cm3/100g的75GM空隙体积和/或约50.4cm3/100g的100GM空隙体积。在其他方面，炭黑的空隙体积可以大于或小于本文明确列举的任何值，并且本发明不旨在限于任何具体的空隙体积。
本发明的炭黑可以具有如通过例如ASTM方法D1509-15测量的以下含水量：约0.5重量％至约10重量％、约1重量％至约8重量％、约2重量％至约6重量％、约2.5重量％至约4.5重量％、约3重量％至约4重量％或约3.2重量％至约3.8重量％。在另一方面，本发明的炭黑可以具有约3.5重量％的含水量。应当理解，炭黑材料的含水量可以根据例如环境和/或储存条件改变，并且因此，给定的炭黑样品的具体含水量可以变化。在其他方面，本发明的炭黑可以具有大于或小于本文明确列举的任何值的含水量，并且本发明不旨在限于任何具体的含水量值。
在一方面，本发明的炭黑是氧化炭黑，例如氧化炉炭黑。存在各种氧化炭黑的方法，例如像臭氧化，并且用于氧化炭黑的具体方法可以变化，条件是炭黑表面上存在多个所需的含氧官能团。在一方面，炭黑已通过用臭氧处理而进行氧化，但炭黑不限于表面改性的炭黑或氧化的炭黑，并且实际上任何官能性都可认为潜在地适用于本发明的材料组合和其效率。
本发明的炭黑可以具有约1重量％至约7重量％；约2重量％至约7重量％；约3重量％至约6.5重量％；约4重量％至约6重量％；约4.5重量％至约6.5重量％；约5重量％至约6重量％；或约5.2重量％至约5.8重量％的挥发分含量。在另一方面，本发明的炭黑可以具有至少约4.5重量％、至少约5重量％、至少约5.5重量％或更高的挥发分含量。在另一方面，本发明的炭黑可以具有约5.5重量％的挥发分含量。在还其他方面，炭黑的挥发分含量可以大于或小于本文明确列举的任何值，并且本发明不旨在限于任何具体的挥发分含量值。在一方面，挥发分含量可以通过以下方式来测量：用炭黑填充已知重量的自密封石英坩埚，并在去盖的情况下置于125℃的烘箱中1小时。然后可以将坩埚取出并置于干燥器中同时冷却至室温。然后可以称重冷却且干燥的坩埚，之后可以将坩埚置于950℃的马弗炉中15分钟。然后可以将坩埚取出并在干燥器中再次冷却。对于低密度和/或粉状炭黑样品，炭黑样品可以在加热之前进行压缩。挥发分含量被定义为加热(即脱挥发分)的炭黑的重量除以干燥(即125℃)炭黑的重量再乘以100。
本发明的炭黑可以具有约0.5重量％至约6重量％；约1重量％至约6重量％；约1.5重量％至约6重量％；约2重量％至约6重量％；约2.5重量％至约5.5重量％；约3重量％至约5重量％；约3.5重量％至约4.5重量％；或约3.7重量％至约4.3重量％的氧含量。在另一方面，本发明的炭黑可以具有至少约3.5重量％、至少约4重量％或更高的氧。在另一方面，本发明的炭黑可以具有约4重量％的氧含量。在还其他方面，炭黑的氧含量可以大于或小于本文明确列举的任何值，并且本发明不旨在限于任何具体的氧含量值。在一方面，氧含量可以使用可购自Horiba Scientific,Edison,New Jersey,USA的EMGA-820氧/氮分析仪来测定。此技术利用脉冲炉，其通过石墨坩埚施加电流以快速加热坩埚和炭黑样品。炭黑样品经历热分解，并且通过非分散性红外检测器和热导检测器分析所得的气体。可以将玻璃闪烁小瓶部分填充炭黑，并将其在120℃的真空烘箱中干燥过夜。然后可以将30mg干燥的炭黑置于镍胶囊中并压制至闭合。然后分析闭合的胶囊以确定氧含量。
在一方面，炭黑可以具有以下中的一种或多种：约112m2/g至约120m2/g的氮表面积、约97m2/g至约105m2/g的外表面积、约3.1重量％至约3.9重量％的热损失、约106cm3/100g至约114cm3/100g的吸油值、约91cm3/100g至约99cm3/100g的压缩油吸收值、约51cm3/100g至约59cm3/100g的空隙体积(75GM)以及约5.1重量％至约5.9重量％的挥发分含量。在另一方面，炭黑可以具有以下中的一种或多种：约116m2/g的氮表面积、约101m2/g的外表面积、约3.5重量％的热损失、约110cm3/100g的吸油值、约95cm3/100g的压缩吸油值、约55cm3/100g的空隙体积、约5.5重量％的挥发分含量。在另一方面，炭黑可以具有以下中的一种或多种：约115m2/g的氮表面积、约108m2/g的外表面积、约0.5重量％的热损失、约1.5重量％的挥发分含量、约125cm3/100g的吸油值、约102cm3/100g的压缩吸油值、约60cm3/100g的空隙体积(75GM)。在另一方面，炭黑可以具有以上列举的特性中的两种或更多种。在其他方面，炭黑可以具有以上列举的特性中的三种、四种、五种或更多种。在一方面，炭黑可以包括CD2125XZ炭黑，其具有约116m2/g的氮表面积、约101m2/g的外表面积、约3.5重量％的热损失、约5.5重量％的挥发分含量、约55cm3/100g的空隙体积。
在一方面，说明书和实施例中对特定等级炭黑的任何叙述旨在还指适用于预期应用的任何其他等级的炭黑。例如，对CD2125XZ的任何叙述也旨在是指其他炭黑，包括适用于本文所述的弹性体化合物的其他氧化炭黑。类似地，提及N234级炭黑也可以是指例如常规用于轮胎配制物中的其他炭黑。
本发明的硫给体可以包括任何能够与炭黑相互作用并且当与弹性体配混时提供一种或多种所需性能改善的含硫材料。
用于弹性体材料的常规硫给体是含有呈热不稳定形式的硫的有机化合物，其中硫可以在弹性体配混物的正常固化条件下释放。这些常规硫给体通常在配混弹性体材料的过程中添加以加速固化和/或在轮胎配混物中提供平衡的粘弹性。相反，本发明的硫给体可以在配混之前与炭黑接触以提供炭黑组合物。在一方面，硫给体与炭黑表面上的一个或多个官能团相互作用。
在其他方面，硫给体在与炭黑和/或弹性体材料接触时不产生亚硝胺化合物。在这样的方面，使用如本文所述的硫给体可以提供不含亚硝胺的固化体系。
在一方面，硫给体包括硫化物和/或多硫化物。在另一方面，硫给体包含二硫键。在另一方面，硫给体包含三硫键。在又另一方面，硫给体包含可在随后的加工和/或配混步骤过程中释放以加速或参与弹性体材料的固化的硫。
在一方面，硫给体包含硫和一个或多个电负性基团。在各个方面，电负性基团，例如像磷酸酯基团可以与炭黑表面上的官能团相互作用。在一方面，硫给体包含至少一个电负性基团。在另一方面，硫给体包含至少两个相同或不同类型的电负性基团。在各个方面，电负性基团可以具有至少约1.8、至少约2或至少约2.19的电负性(以鲍林标度计)的电负性。在其他方面，电负性基团可以充当离去基团。
在另一方面，至少一个电负性基团包括磷酸酯。在还另一方面，硫给体包含两个磷酸酯基团。在一方面，硫给体包含硫代磷酸酯。在另一方面，硫给体包含二硫代磷酸酯。在还另一方面，硫给体包含有机硫代磷酸酯。在另一方面，硫给体可以包含一个或多个连接至一个或多个硫代磷酸酯基团的烃链。在另一方面，硫给体是磷酰基多硫化物。
虽然不希望受理论束缚，但据信硫给体的磷酸酯部分可以在磷酰基转移反应中与炭黑表面上的含氧官能团例如像醇、羟基和/或羧酸相互作用。在这样的反应中，硫给体可以在随后的加工和/或配混步骤过程中充当炭黑与弹性体之间的偶联剂。
本发明的硫给体可以以其纯净形式，例如作为液体使用，或分布在载体例如像二氧化硅载体上，或者其可以例如喷涂在且分布在炭黑本身上。
在另一方面，硫给体可以包括了可购自Rhein Chemie Corporation,145ParkerCourt,Chardon,Ohio,USA的RHENOGRAN SDT、RHENOGRAN SDT-50和/或RHENOGRAN SDT/S。在一方面，RHENOGRAN SDT/S是携载在30％高活性二氧化硅的表面上的70％磷酰基多硫化物。在另一方面，硫给体可以包括己内酰胺二硫化物，例如像也可购自Rhein Chemie的CLD-80。在一方面，对SDT和/或RHENOGRAN的任何提及也旨在是指任何合适的硫给体，包括例如RHENOGRAN材料的其他形式(例如，RHENOGRAN SDT、SDT-50、SDT/S等)。
在一方面，硫给体可以在与弹性体材料接触之前与炭黑接触。在另一方面，可以在加工或配混步骤中将硫给体添加到例如混合器。在各个方面，用于炭黑、硫给体和/或弹性体的混合方案可以包括用于橡胶配混工业的传统混合方案或反应性混合方案。在一方面，硫给体可以在比通常添加固化促进剂的时间更早的时间添加，例如像与全部或部分炭黑同时添加或在添加全部或部分炭黑后立即添加。在另一方面，硫给体可以在炭黑之后但在添加固化促进剂的时间段之前添加。以这种方式，硫给体可以充当炭黑与弹性体之间的偶联剂。
与炭黑和/或弹性体接触的硫给体的量可以是适合与炭黑和/或弹性体一起使用以提供一种或多种所需特性的任何量。在一方面，与通常通过简单添加到混合物可以实现的相比，携载在炭黑表面上的硫给体可以提供更高水平的所需特性的增强。因此，在一方面，当施加到炭黑表面时，可以利用较少的硫给体来实现与简单添加到混合物中相比类似或相等水平的性能改善。
在各个方面，基于配混的弹性体混合物，硫给体可以以约等于大于0phr多至约15phr的量存在。在其他方面，硫给体可以以约2phr至约12phr的量存在，这取决于例如所使用的特定弹性体、抗氧化剂和其他组分，以及所得配混物的所需特性。在还其他方面，硫给体可以以下述量存在：约3phr至约9phr，例如像约3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.7、5.9、6.1、6.3、6.5、6.7、6.9、7.1、7.3、7.5、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9或9phr。在另一方面，硫给体可以以约6phr至约9phr，例如约6、6.5、7、7.5、8、8.5或9phr的量存在。在另一方面，硫给体可以约4phr至约6phr，例如约4、4.2、4.4、4.6、4.8、5、5.2、5.4、5.6、5.8或6phr的量存在。应当指出的是，对于硫给体的量的以上任何值和/或范围可用于描述纯净硫给体或负载型(即，二氧化硅负载的)硫给体，例如RHENOGRAN SDT/S。在其他方面，硫给体可以在炭黑表面上喷涂至约2重量％至约20重量％或更多(炭黑上的硫给体)、约5重量％至约15重量％、约8重量％至约12重量％或约10重量％的水平，例如炭黑上约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20重量％的硫给体。
在各种示例性实施方案中，硫给体可以是RHENOGRAN SDT/S，其在优化的卡车/客车子午线轮胎(TBR)胎面组合物中以约4phr至约6phr的量存在。在另一个示例性实施方案中，硫给体可以是RHENOGRAN SDT/S，其在轿车子午线轮胎(PCR)胎面组合物中以约5phr至约9phr的量存在。
应当指出的是，包含硫给体的炭黑组合物可以用于任何常规弹性体配混物中，诸如用于轿车胎面的SBR/BR组合物、用于卡车胎面的NR/BR组合物，以及本文未明确叙述的其他常规弹性体组合物。
本发明的包含硫给体的炭黑组合物可以赋予所得弹性体配混物一种或多种改善的性能特性。在一方面，使用本发明的炭黑组合物可以提供相比于可比较的常规弹性体配混物显著降低的滚动阻力。
在其他方面，与包含常规N234炭黑的组合物相比，单独使用硫给体，例如像RHENOGRAN SDT(在不存在如本文所述的氧化炭黑的情况下)可以提供例如15％-20％的tanδ降低。当使用本发明的炭黑(诸如本文所述的氧化炭黑)和硫给体(例如磷酰基多硫化物RHENOGRAN SDT/S)的组合时，可以在相等的炭黑表面积下观察到25％-30％的tanδ降低。
这种出人意料的降低甚至超过了在使用二氧化硅偶联剂的二氧化硅配制物中观察到的极其低的tanδ。
在一方面，本公开提供了与硫给体接触的炭黑。在另一方面，炭黑是官能化炭黑。在又另一方面，官能化炭黑与硫给体例如像多硫化物接触。在又另一方面，炭黑被氧化并且与包含二硫键或三硫键的硫给体接触。在又另一方面，炭黑是与RHENOGRAN SDT硫给体接触的可购自Columbian Chemicals Company,Marietta,Georgia,USA的CD2125XZ级炭黑。在另一方面，如本文所述，与硫给体接触的官能化炭黑可减少和/或消除对官能化弹性体的需求，同时提供与包含官能化弹性体的组合物等同的性能。在又另一方面，本文所述或设想的任何配制物还可以包含二氧化硅，例如，其水平为约2phr、4phr、6phr、8phr、10phr、12phr、14phr、16phr、18phr或20phr。在一方面，二氧化硅可以以约10phr的水平添加到包含偶联的炭黑配制物(例如CD2125XZ和SDT)的组合物中。
在一方面，与常规N234参比橡胶配制物(如实施例中所述)相比，本文所述的本发明组合物，例如像偶联的CD2125XZ(CD2125XZ炭黑和SDT硫给体)可以为PCR配制物提供以下益处中的一种或多种：约40％至约60％、至少约40％、至少约45％或约45％的tanδ降低；约20％至约35％、至少约20％、至少约24％或约24％的模量增加；约40％至约70％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、或约60％的结合橡胶的增加，各自对交联密度的影响小于约20％；和/或约15％至约35％、至少约15％、至少约20％、至少约24％或约24％的生热性降低。
使用偶联的N234可以表现出约21％的tanδ降低、约19％的模量增加、约40％的结合橡胶增加并具有类似的交联密度，以及约5％的生热性降低。因此，将硫给体与常规非官能化炭黑一起使用可以赋予弹性体配制物显著的改善。如本文所述，将官能化炭黑与硫给体一起使用可以赋予弹性体配制物甚至更大的改善。
类似地，在TBR配制物中使用硫给体和炭黑也可以显著改善橡胶内部性能。在一方面，在NR/BR配制物中使用官能化炭黑(例如CD2125XZ)可以允许在混合物中比在常规橡胶配混过程中更早地发生对典型的辅助促进剂(例如SDT)的添加。在另一方面，与常规N234参比配混物相比，包含本发明的硫给体的橡胶配混物的交联密度可以较小程度地受到官能化炭黑(例如CD2125XZ)和SDT(添加到混合物中或喷涂在炭黑表面上)的组合的影响。在另一方面，与常规N234参比配混物相比，使用硫给体(例如像SDT)可以改善含NR的配混物中在具有CD2125XZ下观察到的模量降低。在另一方面，当利用官能化炭黑和硫给体(例如CD2125XZ和SDT)时，可以观察到生热性的显著降低。这种生热性的减少在卡车胎面配混物中可能是特别有利的。在另一方面，包含官能化炭黑和硫给体的配制物的Veith撕裂强度和Knotty撕裂指数可以与对于常规N234参比配混物所观察到的那些相当或较之更高。在另一方面，与使用不含硫给体的相同碳黑(未偶联的)相比，当将硫给体喷涂在官能化炭黑的表面上时，官能化炭黑和硫给体的使用可将tanδ降低接近40％或更多。对于N234配制物的相同方法仅产生30％tanδ降低(即偶联的相对于未偶联的)，这指示了官能化炭黑与硫给体之间的协同效应。尽管含有CD2125XZ/SDT的配制物具有较高的低应变G'值，但仍观察到tanδ的这些大幅降低。因此，在一方面，如本文所述的使用官能化炭黑和硫给体可以提供在不牺牲滚动阻力的情况下调整橡胶配混物(例如像卡车胎面配混物)的动态刚度的能力-有效地将tanδ与G’解耦。
因此，在一方面，本发明组合物可以提供等于或超过二氧化硅配制物的性能。此外，所得的弹性体配混物可以表现出高的模量和交联密度，同时保持可接受的伸长率值。与单独使用相同氧化炭黑的典型配混物相比，这种弹性体配混物也可表现出更低的粘度。此外，本发明组合物可以促进弹性体配混物易于混合、加工和挤出。包含本发明组合物的此类弹性体配混物未表现出当将氧化炭黑用于NR/BR配制物时通常看到的模量损失。
实施例
提出附加于此的实施例和数据以便为本领域普通技术人员提供本文所要求的化合物、组合物、制品、设备和/或方法如何制备和评价的完整公开和描述，并且不意图限制本发明人所认定的发明范围。已经努力确保数值(例如量、温度等)的准确性，但对一些误差和偏差应予以说明。除非另外指出，否则份数是重量份，温度是℃或在环境温度下，并且压力是大气压下或接近大气压。对N234的提及旨在是指标准ASTM炭黑。对CD2125XZ(且有时缩写为CD2125)的提及旨在是指本文所述的本发明的炭黑。对术语“偶联的”的提及旨在是指其中炭黑与硫给体物质一起存在(例如添加的SDT)和/或包含(例如喷涂有SDT)硫给体物质，或者其中二氧化硅与偶联剂一起存在的情况。对术语“非偶联的”或“未偶联的”的提及旨在是指其中炭黑不与本文所述的硫给体物质一起存在和/或不包含如本文所述的硫给体物质的情况。
实施例1-非官能化的轿车配制物
在第一实施例中，制备了适用于轿车子午线轮胎的一系列橡胶配制物，如下表1中所详述的。
表1-非官能化的轿车子午线轮胎配制物
在上面的表1中，使用常规ASTM N234级炭黑、CD2125XZ级炭黑(可购自ColumbianChemicals Company,Marietta,Georgia,US A)的未偶联和偶联形式，以及二氧化硅制备配制物。在一种或多种配制物中利用的其他组分包括：SBR-VSL 4526-2，溶液型苯乙烯丁二烯聚合物，其可购自ARLANXEO Performance Elastomers,Germa ny；BR-CB24，丁二烯橡胶，其也可购自ARLANXEO Perf ormance Elastomers,Germany；TDAE-Vivatec 500，加工油，其可购自Hansen&Rosenthal KG,Hamburg,Germany；TESPT，双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫烷硅烷偶联剂，其可购自Hansen&Ro senthal KG,Hamburg,Germany；6PPD，N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺抗氧化剂，其可购自Eastman Santoflex,USA；TMQ，2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物抗氧化剂，其可购自Shandong Stai r Chemical&Technology Co.,Ltd.,Shandong,China；37，二氧化硅配混物的加工助剂，其可购自Lanxess Rhein Chemie,Cologne,Germany；SDT，硫给体，其可购自Lanx ess Rhein Chemie,Cologne,Germany；CLD-80，己内酰胺二硫化物，其可购自Lanxess Rhein Chemie,Cologne,Ger many；TBBS，N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺固化促进剂，其可购自Linkwell Rubber Chemicals Company,Qingdao,China；DPG，二苯基胍促进剂，其可购自Akrochem Corporation,Akron,Ohio,US A；以及PVI，N-环己基(硫代)邻苯二甲酰亚胺防焦化阻滞剂，其可购自Nocil Limited,Mumbai,India。其他组分是在橡胶工业中常用且广泛可得的那些组分，包括ZnO(氧化锌)、硬脂酸、微晶蜡(micr owax)(微晶蜡(microcrystalline wax))和硫。表1中列举的每个值都是指phr浓度。
下表2中列出了表1中含有ASTM N234级炭黑或CD2125XZ级炭黑的配制物的混合方案。
表2-用于炭黑PCR配制物的混合方案
下表3中列出了表1中含有二氧化硅的配制物的混合方案。
表3-二氧化硅PCR配制物的混合方案
应当指出的是，含有二氧化硅的配制物需要额外的反应性混合道次(pass)。
实施例2-对PCR配制物的评估
在第二实施例中，对上述实施例1中制备的每种PCR配制物进行一系列评估。分散性测量结果根据ASTM D2263获得并且针对表1中所述的每种PCR配制物进行比较。分散性结果对于每种配制物(包括未偶联和偶联的形式)均是可比较的。
使用ASTM D1646测量每种配制物的门尼粘度。如图1所示，门尼粘度对于所有含有炭黑的配制物和对于含有偶联二氧化硅的配制物是相对恒定的，但对于未偶联的二氧化硅配制物是显著增加的。对于含有偶联剂的配制物，也使用ASTM D1646测量的焦烧时间是减少的。如通过ASTM D5289测定的配制物的最佳硫化时间(T90)示于图2中，其中对于偶联的CD2125XZ配制物，T90是稍微增加的，从而使其大致等同于常规含有N234的配制物。
如通过ASTM D5289测定的160℃下的无转子流变仪(MDR)结果显示了针对含有炭黑的配制物和含偶联二氧化硅的配制物中的每一种的典型和预期的扭矩相对于时间的曲线。未偶联的二氧化硅配制物的结果指示了严重的絮凝。对于每种PCR配制物也获得结合橡胶测量结果。非偶联二氧化硅配制物的结合橡胶的百分比显著降低，这与含有N234或CD2125XZ炭黑的配制物形成对比。含有CD2125XZ炭黑的配制物的高结合橡胶值不依赖于配制物中使用的具体偶联剂。当结合橡胶值针对负载量和表面积进行归一化时，二氧化硅配制物(特别是非偶联二氧化硅)的值显著较低，如图3所示。
对于每种偶联的PCR配制物，交联密度增加，但含有二氧化硅的配制物的增加幅度显著高于任一种含有炭黑的配制物的增加幅度。与标准N234配制物相比，如由ASTM D2263测定的PCR配制物的肖氏A硬度值对于偶联和未偶联的CD2125XZ配制物和对于未偶联的二氧化硅配制物均是可比较的。
对于含有炭黑和含有二氧化硅的配制物，如通过ASTM D412测定的PCR配制物的模量建立(100％至200％至300％)在存在偶联剂下是显著增加的，如图4所示。偶联的CD2125XZ配制物可以恢复非偶联CD2125XZ配制物的低模量，并超过N234配制物的低模量。也由ASTM D412测定的伸长率测量值(即伸长率％)显示每种PCR配制物在添加偶联剂的情况下伸长率降低，但最终伸长率值仍然可接受用于PCR配制物。类似地，在向含有炭黑的PCR配制物中添加偶联剂时，也由ASTM D412测定的拉伸强度保持相对恒定。在向含有二氧化硅的PCR配制物中添加偶联剂时，拉伸强度增加了几乎50％。
如由ASTM D7121测定的在25℃(图5)和60℃下的回弹值对于每种偶联的配制物相对于其未偶联的对应物是较高的，并且对于含有CD2125XZ的配制物是最高的。
每种偶联的配制物相对于其未偶联的对应物生热性是降低的，如图6所示。应当指出的是，含有未偶联的二氧化硅的配制物表现出非常高的生热性。
当使用ARES流变仪在60℃下测量剪切下的G’(MPa)时，偶联的二氧化硅配制物表现出佩恩效应的显著下降，如图7所示。CD2125XZ配制物表现出适度的下降，但在所测量的应变中保持最低的剪切模量。虽然CD2125XZ配制物的佩恩效应表现出较小下降，但此配制物的tanδ(60℃下的剪切)与二氧化硅配制物相比表现出较大的下降，并且与N234配制物相比表现出大于50％的降低，如图8所示。
下表4中详细描述了实施例1中描述的PCR配制物的橡胶内测试特性的总结。表4中的值表示与未偶联的N234配制物相比的百分比差异。
表4-橡胶内特性的总结(与未偶联N234相比的差异％)
因此，在一些情况下，偶联的CD2125XZ炭黑配制物(即具有硫给体的CD2125XZ)可通过在非官能化橡胶配混物中起化学交联作用而表现出与对于二氧化硅和/或硅烷配配制物获得的性能类似的性能。向CD2125XZ炭黑添加硫给体物质对所得橡胶配混物的门尼粘度、固化动力学和固化状态(即结合橡胶和交联密度)具有可忽略的影响，同时改善静态模量、拉伸强度、生热性和tanδ。tanδ可以与未偶联的CD2125XZ(即单独CD2125XZ而不含硫给体)相比降低30％，并且与常规N234配制物相比降低超过50％。因此，在橡胶配制物中使用如在此所述的硫给体物质与炭黑的组合可以提供通常与炭黑相关的橡胶配混物益处，同时改善滞后作用以获得更好的滚动阻力。
如本文所述，炭黑和硫给体物质的协同组合可以提供炭黑(例如N234)填充的弹性体的典型益处，连同通常仅在二氧化硅配制物中实现的低滚动阻力。
实施例3-卡车客车子午线轮胎配制物
在第三实施例中，使用N234级炭黑、CD2125XZ级炭黑、二氧化硅和SDT硫给体物质的各种组合制备适用于卡车/客车子午线(TBR)轮胎的一系列橡胶配制物，如下表5中所详述的。
表5-使用硫给体的TBR配制物
在上面的表5中，使用常规ASTM N234级炭黑、CD2125XZ级炭黑(可购自ColumbianChemicals Company,Marietta,Georgia,USA)的未偶联和偶联形式，以及二氧化硅制备配制物。在一种或多种配制物中使用的其他组分包括：NR-SMR CV60，恒定粘度标准马来西亚橡胶(天然橡胶)，其可购自Akrochem Corporation,Akron,Ohio,USA；和1207，丁二烯橡胶(BR)，其可购自Goodyear Chemical,Houston,Texas,USA。用于一种或多种配制物中的其他组分描述于上述实施例1中。样品1是含有N234级炭黑的参比NR/BR橡胶配制物。样品2与样品1类似，但含有硫给体物质(即，RHENOGRAN SDT)。样品3利用喷涂有SDT的N234级炭黑，基于炭黑重量达到10重量％SDT的水平。样品9利用喷涂有SDT的N234级炭黑(炭黑上的10重量％SDT)和二氧化硅的混合物。样品4利用在NR/BR共混物中的CD2125XZ级炭黑而不添加硫给体。样品5与样品4类似，但含有硫给体物质。样品6利用喷涂有SDT的CD2125XZ级炭黑(碳黑上的10重量％SDT)。样品8利用喷涂有SDT的CD2125XZ级炭黑(炭黑上的10重量％SDT)和二氧化硅的混合物。
上述TBR配制物的混合方案详述于下表6中。
表6-TBR混合方案
实施例4-对TBR配制物的评估
在第四实施例中，对上述实施例3中制备的每种TBR配制物进行一系列评估。分散性测量结果根据ASTM D2263获得并且针对表5中所述的每种TBR配制物进行比较。除了样品12(具有未偶联的二氧化硅的SDT喷涂的CD2125XZ)的分散指数稍微降低之外，分散性结果对于每种配制物(包括未偶联和偶联形式)均是可比较的，如图9所示。
图10示出了如通过ASTM D1646测定的每种TBR配制物的门尼粘度。与其中SDT作为添加剂引入的对应物相比，SDT喷涂的样品的门尼粘度值降低。未偶联的二氧化硅的添加也可以将粘度增加至与参比N234NR/BR配制物的范围类似的范围。
也使用ASTM D1646测量的焦烧时间随着SDT的添加而减少。如图11所示，T90固化时间对于含有CD2125XZ和SDT的配制物是增加的。在这些样品中，将辅助促进剂浓度降低以补偿SDT中存在的额外硫。虽然不希望受理论束缚，但据信可以进一步优化辅助促进剂的量以改善这些样品的T90固化时间。尽管T90固化时间增加，但这些样品的最终固化状态并未以显著的方式受影响。
结合橡胶测量值对于每种TBR配制物是相对恒定的，但对于样品3(喷涂有SDT的N234)是稍微降低的，这潜在地表明SDT阻止N234炭黑的非官能化表面处的填料-弹性体相互作用。如图12所示，交联密度对于每种含有SDT的配制物是增加的，但对于含有N234的配制物在更大程度上增加。含有SDT喷涂的炭黑和未偶联的二氧化硅的样品8和9均表现出最高水平的交联密度，据信这归因于减少的固化剂清除。含有SDT的TBR配制物的肖氏A硬度值降低，但与添加未偶联的二氧化硅的对应参比物的水平类似。
如通过ASTM D412测定的TBR配制物的模量建立(100％至200％至300％)随着SDT的添加而增加，如图13所示。含有CD2125XZ的配制物维持比N234参比配制物更低的模量。也通过ASTM D412测定的伸长率测量值(即伸长率％)显示在添加SDT时每种TBR配制物的伸长率降低，并且对于其中SDT喷涂在炭黑上的那些配制物的降低甚至更大。尽管不希望受到理论束缚，但据信可以进一步优化硫给体物质(例如SDT)的水平以维持和/或改善给定配制物的伸长率。类似地，对于每种含有SDT的配制物，也由ASTM D412确定的拉伸强度稍微降低，这是由于伸长率值降低的结果。
如通过ASTM D7121测定的25℃下的回弹值对于含有SDT喷涂的CD2125XZ的TBR配制物是最高的。每种含有SDT的配制物表现出比不含SDT的对应物更高的回弹值。如图14所示，60℃下的回弹值对于所有含有SDT的配制物是增加的，其中SDT喷涂的CD2125XZ配制物表现出最高的回弹值。未偶联的二氧化硅的存在可能对含有CD2125XZ的配制物的回弹具有轻微的负面影响，但可以改善含有N234的配制物的回弹性。
如图15所示，生热性对于含有CD2125XZ和SDT的TBR配制物是显著降低的。如图16所示，对于所有含有SDT的TBR配制物均观察到Vieth撕裂强度的降低，但每种含有CD2125XZ的配制物均表现出比其N234对应物更高的Vieth撕裂强度。类似地，Knotty撕裂指数(图17)示出与Vieth撕裂强度相似的趋势；然而，SDT喷涂的CD2125XZ配制物与其N234对应物相比更接近(与Vieth撕裂强度相比)。
当使用ARES流变仪测量60℃剪切下的G’(MPa)时，与没有喷涂有SDT的N234、CD2125XZ和二氧化硅参比配制物相比，SDT喷涂的炭黑样品的佩恩效应表现出显著的降低(图18)。与其N234对应物相比，含有CD2125XZ的配制物表现出更高的低应变G'。如图19所示，SDT喷涂的CD2125XZ配制物表现出接近40％的tanδ降低。还观察到，含有CD2125XZ的配制物表现出比N234配制物更低的tanδ，甚至在具有较高的低应变G’的情况下。
下表7中详细描述了实施例3中描述的TBR配制物的橡胶内测试特性的总结。表7中的值表示与未偶联的N234配制物相比的百分比差异。
表7-橡胶内特性的总结(与未偶联相比的差异％
因此，在NR/BR配制物中使用官能化炭黑例如像CD2125XZ炭黑可以允许在混合循环中比通常的发生更早地添加典型的辅助促进剂诸如SDT。当将使用硫给体物质诸如SDT与官能化炭黑(例如像CD2125XZ)组合使用时，对所得橡胶配混物的交联密度几乎没有影响。当将SDT喷涂在CD2125XZ上时，交联密度与常规N234参比橡胶配混物是可比较的。
在另一方面，与含有N234的配制物相比，硫给体物质例如SDT的存在可以改善含NR的配制物中在具有CD2125XZ炭黑下观察到的模量降低。对于含有SDT和CD2125XZ的橡胶配混物也可以观察到生热性的显著降低。这种生热性的降低对于TBR应用诸如卡车胎面配混物可能是特别有利的。
对于SDT-CD2125XZ配制物，撕裂特性诸如Vieth撕裂强度和Knotty撕裂指数与其N234配制物对应物相比是可比较的或更高。
对于含有SDT喷涂的CD2125XZ的配制物，与单独的未偶联CD2125XZ材料相比，tanδ可降低接近40％。对于基于N234的配制物，观察到30％的降低，这表明官能化炭黑(例如CD2125XZ)与硫给体物质(例如SDT)之间的潜在协同相互作用。尽管在具有SDT的情况下含有CD2125XZ的配制物的低应变G'与其N234对应物相比较高，但发生了tanδ的这种大幅降低。
使用硫给体(诸如SDT)和官能化炭黑(诸如CD2125XZ)可以在不牺牲滚动阻力的情况下提供调整例如卡车轮胎的动态刚度的能力。在另一方面，硫给体和官能化炭黑的使用可起到将G'与tanδ解耦的作用。
本领域技术人员显而易知可产生本发明的各种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。从本文所公开的本发明的说明书和实践的考虑，本发明的其他实施方案对本领域技术人员而言将为显而易见的。意图仅将本说明书和实施例理解为示例性的，其中本发明的真实范围和精神由所附权利要求书来指示。

Claims (52)

1.一种组合物，其包含炭黑和硫给体。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述硫给体包含硫代磷酸酯。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述硫给体包含二硫代磷酸酯。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述硫给体包括磷酰基多硫化物。
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑包括官能化炭黑。
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑包括氧化炭黑。
7.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑是臭氧化的。
8.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约15m2/g至约140m2/g的氮表面积。
9.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约112m2/g至约120m2/g的氮表面积。
10.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约116m2/g至约118m2/g的氮表面积。
11.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约10m2/g至约140m2/g的外表面积。
12.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约70m2/g至约125m2/g的外表面积。
13.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约97m2/g至约105m2/g的外表面积。
14.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约40cm3/100g至约180cm3/100g的吸油值。
15.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约80cm3/100g至约130cm3/100g的吸油值。
16.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约95cm3/100g至约140cm3/100g的吸油值。
17.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约106cm3/100g至约114cm3/100g的吸油值。
18.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约91cm3/100g至约199cm3/100g的压缩吸油值。
19.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约2至约7的pH。
20.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约0.5重量％至约10重量％的含水量。
21.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约1重量％至约7重量％的挥发分含量。
22.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约3重量％至约6.5重量％的挥发分含量。
23.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约5.1重量％至约5.9重量％的挥发分含量。
24.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约0.5重量％至约6重量％的氧含量。
25.如权利要求1所述的组合物，其中所述炭黑具有约2.5重量％至约5.5重量％的挥发分含量。
26.如权利要求1所述的组合物，其中所述硫给体存在于所述炭黑的表面上。
27.如权利要求1所述的组合物，其中所述硫给体以所述炭黑的约10重量％的浓度存在。
28.一种弹性体组合物，其包含前述权利要求中任一项所述的组合物。
29.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述硫给体以大于0phr至约15phr的浓度存在。
30.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述硫给体以约6phr至约9phr的浓度存在。
31.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述硫给体以约4phr至约6phr的浓度存在。
32.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述硫给体以大于5phr至约9phr的浓度存在。
33.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述组合物包括轿车子午线轮胎橡胶组合物。
34.如权利要求28所述的弹性体组合物，其中所述组合物包括卡车客车子午线轮胎橡胶组合物。
35.一种用于制备包含硫给体的炭黑组合物的方法，其包括使所述炭黑与所述硫给体接触。
36.如权利要求35所述的方法，其中将所述硫给体喷涂在所述炭黑的表面上。
37.如权利要求35所述的方法，其中所述硫给体以所述炭黑的约10重量％的水平存在。
38.如权利要求35所述的方法，其还包括一种或多种弹性体材料。
39.如权利要求38所述的方法，其中在接触任何一种或多种弹性体材料之前使所述炭黑和硫给体接触。
40.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种弹性体材料包括天然橡胶。
41.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种弹性体材料包括苯乙烯丁二烯橡胶。
42.如权利要求38所述的方法，其中所述一种或多种弹性体材料是未官能化的。
43.一种用于制备橡胶配混物的方法，其包括使炭黑和硫给体接触，然后与弹性体接触。
44.如权利要求43所述的方法，其中不需要反应性混合来制备所述橡胶配混物。
45.一种橡胶配混物，其根据权利要求35-44中任一项所述的方法制备。
46.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有降低约40％至约60％的tanδ。
47.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有降低至少约40％的tanδ。
48.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有增加约20％至约35％的模量。
49.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有增加至少约20％的模量。
50.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有增加约40％至约75％的结合橡胶浓度模量，其中对于交联密度的影响小于约20％。
51.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有降低约15％至约35％的生热性。
52.如权利要求45所述的橡胶配混物，其与不含硫给体的可比较的含N234橡胶配混物相比具有增加至少约20％的模量。
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