CN1121459C - 炭黑组合物及改进了的聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了含有乙氧基化酯或聚醚和炭黑的炭黑组合物。该组合物的制备为：在造粒过程中把乙氧基化酯或聚醚加入飞扬性炭黑中，来制得自由流动、低粉尘、耐磨耗的炭黑粒料，该炭黑粒很容易分散在大多数聚合物体系中，并赋予聚合物组份高的流变性能和机械性能。该聚合物组合物具有用作半导体组合物或母料组合物的特殊用途。

Description

炭黑组合物及改进了 的聚合物组合物
本发明涉及含有乙氧基化的酯或聚醚、乙氧基化的醇、非乙氧基化的酯和炭黑的炭黑组合物。制备该组合物可在造粒过程中把乙氧基化的酯或聚醚加入飞扬性炭黑中进行，以制备容易分散在大多数聚合物体系中并提高了流变性和机械性能的自由流动、低粉尘、耐磨耗的炭黑粒料。
本发明也涉及加有本发明炭黑组合物的聚合物组合物。
由炉法制备的炭黑通常具有0.02-0.1g/cm3的体积密度，并通常称为飞扬性炭黑。飞扬性炭黑一般容易分散在液体和一些聚合物体系中。然而，飞扬性炭黑通常是粘性的，因此对于如运输和称重这些目的，很难操作。
飞扬性炭黑通过各种机械方法，在干燥状态、或借助一种液体来进行聚集，来制备具有提高处理性能的粒料。通常的液体造粒剂是油和水。聚集飞扬性炭黑来形成炭黑粒料的过程通常称为造粒。
遗憾地是，通常所用的致密或聚集(造粒)方法对该炭黑的分散性有不良的影响。因此，在本领域中有这样一种看法：在炭黑的造粒过程中，在可接受的处理性能和分散的容易性之间存在一个精确的平衡。
炭黑造粒的方法公开在美国专利2,065,371中，该专利介绍了一种典型的湿造粒方法，通过该方法，混合和搅拌该飞扬性炭黑和液体(通常是水)，直到形成球状颗粒。干燥这些颗粒以减少含水量，优选减少到1％以下，来形成炭黑粒料。
现有技术专利也公开了在湿造粒方法中使用粘合剂添加剂，来进一步提高该粒料的处理性能。
美国专利2,850,403公开了使用糖类，如糖、糖浆、可溶性淀粉、糖化物和木素衍生物作为粒料粘合剂，其用量为基于干炭黑重量的0.1％-0.4％。该湿粒料的优选干燥温度公布为150-425℃，以及该停留时间足以碳化该粘合剂。
美国专利2,908,586公开了使用松香乳液作为粒料粘合剂来作为糖类的替代品。松香粘合剂的优选量为基于干炭黑重量的0.5％-2.0％。
美国专利2,639,225公开了使用磺酸盐和硫酸盐阴离子表面活性剂作为粒料粘合剂，其用量为基于干炭黑重量的0.1％-0.5％。
美国专利3,565,658公开了使用脂肪胺乙氧基化物非离子表面活性剂，其乙氧基化程度为每脂肪胺基有2-50摩尔环氧乙烷。在造粒用的水中表面活性剂的优选量为基于干炭黑重量的0.05％-5％。
类似地，美国专利3,645,765公开了使用脂肪酸或松香酸乙氧基化物、非离子表面活性剂，其中乙氧基化程度为每个酸基有5-15摩尔环氧乙烷。对该炭黑优选的加入量为基于干炭黑重量的0.1％-10％。
苏联专利937,492对使用0.1％-5％(基于干炭黑重量)的由尿素和乙氧基化醇酰胺制备的反应产物水溶液的益处要求了保护。乙氧基化的优选程度为每个醇酰胺分子有1-7摩尔环氧乙烷。
美国专利3,844,809公开了通过加入0.4％-2.5％(基于干炭黑重量)含有0.001％-0.1％(重量)非离子表面活性剂的水溶液，来减少粒料粉尘量，该非离子表面活性剂含有无规重复的聚(环氧乙烷)和聚(二甲基硅氧烷)基团。也含有相当高的浓度(最高达2％(重量))的糖浆作为共粘合剂和硝酸(最高达15％(重量))作为氧化源。
在上述专利公开的使用糖类、松香或表面活性剂时，把焦点集中在提高粒料的处理性能。这些专利没有公开造粒处理影响最终产品应用中炭黑的性能，其应用通常与橡胶有关。
日本专利1,201,369公开了在造粒水中使用羧酸类两性表面活性剂，其浓度为0.001％-0.1％(重量)，来制备具有低粘合性和优良分散性能的炭黑粒料。
美国专利3,014,810公开了在湿法造粒一系列颜料(包括炭黑)中使用季铵化合物和双(-2-羟乙基)烷基胺共混物的好处。公开了这种表面活性剂混合物具有改进的分散速率、粘度稳定性和抗静电性能。
在有水和无水情况下，用油造粒公开在美国专利2,635,057、美国专利3,011,902和美国专利4,102,967中，该法有利于提高炭黑粒料的处理性能。
几篇专利，包括美国专利2,511,901、美国专利2,457,962、美国专利4,440,807、美国专利4,569,834、美国专利5,168,012和日本专利77,130,481，公开了把在乳液、有机溶液中和熔融状的聚合物作为改进炭黑粒料性能的材料。
美国专利4,277,288公开了一种流化造粒法，在无水情况下制备自由流动的无尘颜料粒子。需要来制备无尘粒子的有机组合物包括两种组份：5-20phr(每百份树脂中的份数)非水溶液造粒助剂和非离子表面活性剂，如脱水山梨醇油酸盐乙氧基化物作为第二组份。其公开内容大部分涉及制备自由流动的有机和无机颜料，包括炭黑。
美国专利4,397,652也公开了一种用来制备很小灰尘的有机颜料和光学增白剂的制备方法。该方法包括：在30-80℃间，干式混合染料或光学增白剂和2-10％(重量)选自下列的粘合剂：多元醇(如山梨醇)、甘露糖醇、甘露糖、乳糖、水合葡萄糖、新戊醇、和摩尔质量大于3000的聚乙二醇。在该组合物中也包括选自下列的1-10％的抑尘助剂：脂肪酸乙醇酰胺、脂肪酸酰胺、烷基醇、取代的苯酚和摩尔质量在200-1000间的聚乙二醇。
美国专利4,230,501公开了可分散在塑料中的颜料浓缩物，该浓缩物是通过混合51-85％(重量)颜料和14-49％(重量)蜡状组份制备的。公开的该蜡状组份主要为天然、石油或合成蜡，该蜡己与聚乙二醇或烃类树脂混合，来减少熔体粘度并得到更好的颜料掺合。
以前就知道聚乙二醇是一种直接配合到热塑性组合物中的添加剂。
美国专利4,013,622公开了加入100-600ppm摩尔质量为600-20000(优选为1300-7500)的聚乙二醇，来减少吹胀薄膜操作中聚乙二醇的分解，其分解表现为形成了凝胶。
美国专利4,812,505、美国专利4,440,671和美国专利4,305,849公开了使用摩尔质量为1000-20000的聚乙二醇，其在用于电绝缘的聚烯烃组合物中有利于减少热和水枝状龟裂性能。类似地，美国专利4,612,139把这个减少水枝状龟裂构思延伸到在含有炭黑的半导体聚烯烃组合物中含有聚乙二醇。
在德国专利DE2723488中要求了类似的组合物，在这些专利中公开了聚乙二醇和其他另外的流动添加剂有利于减少电缆结构中绝缘层和外边导电层之间的层间粘合力。美国专利3,361,702公开了聚乙二醇和支化的乙氧基化物分子用作乙烯-丙烯酸共聚物的增塑剂。
英国专利GB975,847公开了在水溶液中使用聚乙二醇或脂族衍生物作为制备有机橡胶化学品聚集体的材料。形成了中间体的料团，然后该料团转变成粒子并在低温下干燥。
本发明包括炭黑组合物，该组合物在干燥状态时具有改善了的处理性能，且该组合物赋予聚合物组合物提高了的性能特征。该炭黑组合物包括：
炭黑，和0.1％-50％(重量)，优选1.0-20％至少一种选自至少下面一组的粘合剂：i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇的环氧乙烷总数在3-500间变化，更优选在5-100内；ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
也优选i、ii、iii、iv和v组的粘合剂具有8.0-30的HLB值。HLB值表示亲水-亲油平衡值，该值可通过Martin Schick(Marcel Dekker Inc.(NewYork)1987编辑的“非离子表面活性剂卷23”，(Non-Ionic SurfactantsVolume23)，ISBN、0-8247-7530-9，第440页所述的方法测定。“非离子表面活性剂卷23”提供了表面活性剂分子结构与HLB值之间的一些方程式。HLB值也讨论在下面的期刊文章中：Griffin W.C.的“化妆品化学家学会会刊”(J.Soc.Cosmetic Chemists)第1卷，第311页以及下列等等(1949)和第5卷第249页以及下列等等。根据有关分子中环氧乙烷重量百分数的数据，从下列一个等式中，可直接计算出该酯键的皂化值，“脂肪酸”的酸值、HLB值。
对于多元脂肪酸酯：
HLB＝20(1-S/A)，其中S＝该酯的皂化值，A＝该酸的酸值；和
对于乙氧基化的多元醇：
HLB＝(E+P)/5，其中E＝环氧乙烷的百分重量，P＝多元醇颜料的重量。
当在本发明的组合物中可使用任何炭黑时，优选该炭黑组合物中的炭黑组份具有氮气表面积(N2SA)为15-1800m2/g、飞扬性对苯二甲酸二丁酯吸收值(DBP)为50-350cm3/100g、以及溴化十六烷基三甲基铵吸收值(CTAB)为15-1500m2/g。
该炭黑组合物可用该领域中的任何已知手段来制备，如物理混合各组份、熔融混合各组份或当炭黑造粒时混合各组份。优选通过用粘合剂预处理该炭黑，来制得该炭黑组合物。
该炭黑组合物也可通过下列一种造粒法来制备：
在销式造粒机中，把飞扬性炭黑与含有粘合剂的水溶液反应，该粘合剂选自前面各组的化合物，其中造粒水中粘合剂的优选量为0.5％-50％(重量)；更优选为20％-40％；和
在控制温度和时间参数下加热该湿粒料，使得该粒料中除去水，但粘合剂基本上不分解，且最终粘合剂的含量基于干炭黑为0.1％-50％。
本发明也包括新的聚合物组合物，包括：
一种聚合物组份和0.1-65％(重量)、优选为0.1-20％含有炭黑和0.1-50％、优选1.0-20％至少一种粘合剂组份的组合物，该粘合剂组份选自前面所述的i、ii、iii、iv或v组中的至少一组。优选该炭黑用该粘合剂组份进行预处理。该优选的炭黑、粘合剂组份已在有关本发明的炭黑组合物中叙述。该聚合物组合物可包括其他的常规添加剂，如颜料、增强剂等。
本发明聚合物组合物中可使用任何聚合物，在本发明聚合物组合物中使用的优选聚合物包括，但不局限于：
a)乙烯的均聚或共聚物及接枝聚合物，其中共聚单体选自丁烯、己烯、丙烯、壬烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐、马来酸酐的半酯和一氧化碳；
b)选自下列的弹性体：天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、无规的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、聚氯丁二烯、丙烯腈丁二烯、乙烯丙烯共聚物和三元共聚物；
c)苯乙烯的均聚物和共聚物，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯线性辐射聚合物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)和苯乙烯-丙烯腈(SAN)；
d)线性和接枝的聚醚或聚酯多元醇；
e)结晶和无定形的聚酯和聚酰胺；
f)醇酸树脂、松香酸或松香酯、由环状二烯单体(如二聚环戊二烯、茚、枯烯)的热聚合或弗瑞德-克来福特聚合的烃类树脂；和
g)烃油，如石蜡油、环烷油和氢化的环烷油。
可用该领域中已知的混合聚合物和干或水性组份的任何方法，来制备本发明的聚合物组合物。
本发明还包括由本发明聚合物组合物制备的制品。
对于在半导体电线和电缆方面的应用，本发明的具体配方优选包括：
25-55％重量含有炭黑和0.5-10份、优选1.0-10份/100份炭黑的至少一种粘合剂组份的组合物，该粘合剂选自前述的i、ii、iii、iv或v组的至少一组；
0-2％重量稳定剂或抗氧剂；
0-5％重量有机过氧化物，优选是过氧化二枯基；
0-10％重量乙烯基硅烷；
其余是选自下列的聚合物，或聚合物的共混物；
乙烯均聚物；
和一种或多种α烯烃如丙烯、丁烯或己烯共聚的乙烯；
和丙烯以及二烯单体(优选为降冰片烯)共聚的乙烯；和
乙烯和一种或多种选自下列的单体的共聚物：醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、含有1-8个碳原子的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、马来酸酐、或从富马酸或马来酸衍生的单酯、氯乙烯或1，1-二氯乙烯。
本发明可固化的半导体组合物可另外包括一种加成聚合物，如含有25-55％重量丙烯腈的丙烯腈丁二烯弹性体。
对于用作母料组合物，本发明具体配方优选包括：
30-60％重量含有炭黑和0.1-50％，优选1.0-20％至少一种粘合合剂组份的组合物，该粘合剂组份选自前述的i、ii、iii、iv或v的至少一组；和
70-40％(重量)乙烯均聚物或共聚物，其中该共聚单体优选自己烯、丙烯、丁烯、壬烯或醋酸乙烯酯。优选该聚合物组合物是聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚乙烯蜡。该母料组合物也另外可包括抗氧剂、过氧化物分解剂、受阻胺光稳定剂、取代的二苯甲酮紫外线吸收剂或加工助剂。
本发明炭黑组合物的一个优点是，干燥形式的本发明炭黑组合物与常规飞扬状或粒状炭黑相比，提高了处理性能。
本发明聚合物组合物的一个优点是：该聚合物组合物具有提高了的流变、加工或机械性能。
通过下面详细介绍，将更清楚本发明炭黑组合物和聚合物组合物的其他优点。
本发明包括炭黑组合物，干燥形式的该炭黑组合物提高了处理性能，并赋予聚合物组合物高的性能特征。
该炭黑组合物包括：
炭黑和
0.1％-50％(重量)，优选1.0-20％选自下列各组至少一组中的至少一种粘合剂：i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙基氧化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇中环氧乙烷的总数在3-500间变化，更优选在5-100变化；ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
还优选一种炭黑组合物，包括：
炭黑和0.1％-50％(重量)蔗糖二硬脂酸酯。
也优选i、ii、iii、iv和v组的粘合剂具有8.0-30的HLB值。HLB值可由前述的方法测定。
在本发明组合物中可使用任何炭黑，优选该炭黑组合物中的炭黑组份的氮气表面积(N2SA)为15-1800m2/g、粉状对苯二甲酸二丁酯吸收值(DBP)为50-350cm3/100g、以及溴化十六烷基三甲基铵吸收值(CTAB)15-1500m2/g。
该炭黑组合物可由把炭黑与干燥或含水组份混合的任何常规工艺来制备。优选该炭黑组合物由用粘合剂预处理该炭黑来制得。可通过常规的造粒法制得干燥状的该炭黑组合物。例如，可如下制备本发明组合物：在销式造粒机中，把飞扬性炭黑与含有选自前述化合物组的粘合剂的水溶液接触，其中该造粒水中粘合剂的量为0.5％-50％；在控制温度和时间参数下加热该湿的粒料，使得从该粒料中除去水，但粘合剂基本上不分解，且最终粘合剂的含量为0.1％-40％。用于本发明的含有粘合剂组合物的水溶液的制备，是在本领域普通技术人员的技术范围内。
可用来制备本发明组合物的销式造粒机在该领域中是已知的，并包括在美国专利3,528,785中所述的销式造粒机，其公开内容在这里引为参考。美国专利3,528,785也介绍了一种可用来制备本发明组合物的常规造粒方法。
本发明也包括新的聚合物组合物，该聚合物组合物包括：
一种聚合物组份和0.1-65％(重量)，优选0.1-20％含有炭黑和0.1-50％、优选1.0-20％至少一种选自下列各组至少一组中的至少一种粘合剂的组合物：i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇环氧乙烷的总数在3-500间变化，更优选在5-100变化；ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
优选用粘合剂组份预处理该炭黑。该优选的炭黑，粘合剂组份如在有关本发明的炭黑组合物中所叙述。例如，优选该粘合剂组份具8.0-3.0HLB值。该聚合物组份可包括其他的常规添加剂，如颜料、增强剂等。
本发明聚合物组合物中可使用任何聚合物，在本发明聚合物组合物中使用的优选聚合物包括，但不局限于：
a)乙烯的均聚或共聚物及接枝聚合物，其中共聚单体选自丁烯、己烯、丙烯、壬烯、醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、马来酸酐，马来酸酐的半酯和一氧化碳；
b)选自下列的弹性体：天然橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、无规的苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、氯丁橡胶、丙烯腈丁二烯、乙烯丙烯共聚物和三元共聚物；
c)苯乙烯的均聚物和共聚物，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯线性和辐射聚合物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)和苯乙烯-丙烯腈(SAN)；
d)线性和分枝的聚醚或聚酯多元醇；
e)结晶和无定形的聚酯和聚酰胺；
f)醇酸树脂、松香酸或松香酯、由环状二烯单体(如二聚环戊二烯、茚、枯烯)的热聚合或弗瑞德-克来福特聚合的烃类树脂；和
g)烃油，如石蜡油、环烷油和氢化的环烷油。
可用该领域中已知的任何方法将聚合物和干或含水组份组合，来制备本发明的聚合物组合物。
本发明还包括由本发明聚合物组合物制备的制品。
对于在半导体电线和电缆方面的应用，本发明的一种具体配方包括：
25-55％(重量)含有炭黑和0.5-10份/100份炭黑的至少一种粘合剂组份的组合物，该粘合剂选自下列各组的至少一组：i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇环氧乙烷的总数在3-500间变化，更优选在5-100变化；ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯，和/或每个多元醇酯的环氧乙烷分子的总数为3-500，更优选为5-100；v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
0-2％(重量)稳定剂或抗氧剂；
0-5％(重量)有机过氧化物，优选是过氧化二枯基；
0-10％(重量)乙烯基硅烷；
其余是选自下列的聚合物，或聚合物的共混物：
乙烯均聚物；
和一种或多种α烯烃如丙烯、丁烯或己烯共聚的乙烯；
和丙烯以及二烯单体(优选为降冰片烯)共聚的乙烯；和
乙烯和一种或多种选自下列的单体的共聚物：醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、含有1-8个碳原子的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、马来酸酐、或从富马酸或马来酸衍生的单酯、氯乙烯或1，1-二氯乙烯。
本发明可固化的半导体组合物可另外包括一种加成聚合物，如含有25-55％(重量)丙烯腈的丙烯腈丁二烯弹性体。
对于用作母料组合物，本发明的一种具体配方优选包括：
70-40％(重量)乙烯均聚物或共聚物，其中该共聚单体优选自己烯、丙烯、丁烯、壬烯或醋酸乙烯酯；和
30-60％(重量)含有炭黑和0.1-50％，优选1.0-20％至少一种粘合剂组份的组合物，该粘合剂组份选自下列各组的至少一组：i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯，每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；优选在3-500间变化，更优选在5-100变化；ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选为3-500，更优选为5-100；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖或聚甘油酯；iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；优选为3-500，更优选为5-100；优选该多元醇选自三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、和聚甘油酯；v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
优选该聚合物组合物是聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或聚乙烯蜡。该母料组合物也另外可包括抗氧剂、过氧化物分解剂、受阻胺光稳定剂、取代的二苯甲酮紫外线吸收剂或加工助剂。
通过下面的实施例进一步介绍本发明各个方面及实施方案的效果和优点，其中使用下列测试方法。
在测定和评估用于下列实施例中炭黑的分析性能中使用下列测试方法。用于实施例的炭黑的DBP(对苯二甲酸二丁酯吸收值)，以每100g炭黑立方厘米DBP(cm3/100g)表示，是根据ASTMD2414所列的方法测定的。用于实施例的炭黑的氮气表面积(N2SA)、表示为每克平方米(m2/g)，是根据ASTM测试法D3037方法A测定的。
用下列测试方法评估下述实施例中介绍的炭黑粒料。用ASTM1937评价粒料的质量粒子强度。用ASTM D4324的修改版评估粒子的磨耗，其中修改ASTM测试法成：振动样品5分钟后得到粉尘的量。
如下测定粒料的湿含量：在空气循环烘箱中、150℃下干燥样品至恒重、然后比较干燥前的重量和干燥后的重量，来计算湿含量的百分数。
用下列测试方法评估下面实施例所述的聚合物组合物，包括聚合物母料组合物。
根据ASTM D1238测定熔融指数。
如下测定母料组合物的压力升幅：在装有压力换能器0.025米(1英寸)单螺杆挤出机的破料板后，加入一个325目(47微米孔径)的网叠，来测定该网叠区域内的压力变化。
用Delaware，TA Instruments of Wilmington制造和销售的Carri-Med CS粘度计，使用具体实施例所指定的剪切速率和在该温度下，测定该聚合物组合物的粘度。
如下评估三辊磨通过：把聚合物组合物通过一个三辊磨，并记录在Hegman表上产生零刮痕所需通过的次数，另外还记录残余的背景“砂”值。
如下测定下面实施例中稀释样品的分散性：在85℃和50rpm下运行的布拉本德混炼机中，用EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)树脂稀释该母料组合物至加料量为2％(重量)炭黑。混炼时间为2分钟。然后在两块显微镜切片间挤压样品，并通过Cabot Corporation分级法测定100X放大下的分散性：其中数字(1-6)表示未分散粒子的尺寸，1表示小，6表示大；字母(A-E)表示每观察视野粒子的个数，A表示1-2个粒子，E表示多于50个粒子。数字越小、字母越靠前表示分散越好，分级为1A表示分散性良好，分级为6E表示分散性差。
在实施例18-26中，用光学显微镜在100X放大和反射光源下，通过测定由加有该炭黑粒料的化合物形成的滞材中表面缺陷的个数和尺寸；来测定这些粒子的分散性。
用下列方法测定该聚合物组合物的剥离性。在乙烯/醋酸乙烯树脂中含有40％炭黑的组合物在布拉本德混炼机中和1％过氧化二枯基复合，同时保持该混炼温度低于150℃。把该材料移至加热的液压压机中(温度130℃)，制成1.2mm厚的板。以类似方法制备含有1％过氧化二枯基的2mm聚乙烯板。在7.030kg/cm2(100磅/英寸2)的压力下，把这两块板层压在一起，并置于180℃固化周期中15分钟。在受压下让该层压板冷却至室温。在剥离角为180°，剥离速率为0.10米/分(3.94英寸/分)下，记录使其脱层的力；得到的结果为28个剥离试验的平均值。
根据ASTM D412所示的方法，测定该聚合物组合物的模量，拉伸和伸长率。
根据ASTM D-2240-86所示的方法，测定橡胶组合物的肖尔A硬度。
根据布拉本德混炼机的电机负荷对时间图的峰值，来计算最大扭矩。
根据混炼周期末端的最终扭矩值，计算卸料扭矩(Nm)。
通过计算整个混炼曲线下的面积，来计算总能量(Nm)。
根据ASTM 2084所示的方法，测定MDR@170℃T50(m.m)和T90(m.m)。
根据ASTM 1646所示方法，测定门尼粘度(ML(1+4)@100℃(MU))。
根据ASTM D1415所示方法，测定IRHD(硬度)。
通过下面实施例，将更清楚本发明的效果和优点。
                         实施例1-4
实施例1-4介绍了本发明炭黑组合物与常规炭黑粒料相比，在用于聚丙烯纤维中的用法和优点。
如下制备四种炭黑粒料组合物A、B、C和D：把DBP为60cm3/100g、氮气表面积为112m2/g的400g飞扬性炭黑(这里称为CB-1)加入到间歇式销式造粒机中，一起加入的有含有20g粘合剂和300g水的溶液，在每个造粒组合物中所用的粘合剂示于下表。
          粒料组合物              粘合剂
             A               水
             B               5％单硬脂酸脱水山梨醇酯
                             和20摩尔乙氧基化物
             C               5％单油酸脱水山梨醇酯
                             和5摩尔乙氧基化物
             D               5％单油酸脱水山梨醇酯
                             和20摩尔乙氧基化物炭黑粒料组合物A是对照组合物，炭黑粒料组合物B、C和D是本发明炭黑组合物。
把该炭黑/粘合剂的混合物搅拌5分钟，转子速率为800rpm。生成的粒料在120℃下干燥，直到该粒料的湿含量低于0.51。定性评估每个粒料组合物的粒子强度。其结果列于下表1。
在双螺杆挤出机中，把该炭黑粒料和熔融指数为35的聚丙烯均聚物配合，来制备含有35％(重量)该粒状炭黑(其余是聚丙烯和粘合剂)的母料。
把该聚丙烯组合物加入1英寸单螺杆挤出机中，直到达到平衡压力条件。加入该母料，并根据上面所介绍的方法记录压力变化的速率。其结果列于下表1。
                            表1
    炭黑粒料组合物     颗粒强度     压力升高kg/cm2·g
    A     弱   0.342(4.86磅/英寸2·g)
    B     强   0.305(4.34磅/英寸2·g)
    C     强   0.299(4.25磅/英寸2·g)
    D     强   0.209(2.97磅/英寸2·g)
这些结果表明：本发明的炭黑组合物B、C和D，与仅用造粒水制备的炭黑粒料组合物A相比，提高了颗粒强度。另外，相比于含有炭黑组合物A的母料组合物，含有本发明炭黑组合物B、C和D的母料组合物累积压力的降低，可以转化成纤维生成线上筛网频率变化的减少，从而提高了生产能力并降低了生产线的成本。
                            实施例5-10
实施例5-10介绍了，与常规炭黑粒料相比，本发明炭黑组合物在聚丙烯纤维应用的用途和优点。
用连续法制备两种炭黑粒料组合物E和F：向间歇式销式造粒机中混入DBP为112cm3/100g、氮气表面积为60m2/g的飞扬性炭黑(这里标为CB-2)和粘合剂溶液。在转子速率为800rpm运行的连续销式造粒机中制备该粒料，来制得平均水含量为50％的湿粒料。该湿粒料在加热的旋转转鼓中干燥，来制得湿含量低于0.6％的干粒料。
用于每一个造粒组合物中的粘合剂示于下表。
粒料组合物             粘合剂
E                        水
F                        2％单油酸脱水山梨糖醇酯和20摩尔
                         乙氧基化物
制备四个试验的炭黑粒料组合物E和两个试验的炭黑粒料组合物F。炭黑粒料组合物E是对照组合物，炭黑粒料组合物F是本发明的炭黑粒料组合物。
用上面所述的方法评估该粒料的质量粒子强度和磨耗。另外，该粒子用来制备母料，如实施例1-4所述，并用上述方法测定压力的升高。其结果列于下表2。
                                       表2
发黑粒料组合物     粒子强度kg   粉尘(％)5分     压力升高(kg/cm2)g
E 试验1 6.80(15磅) 1.2 0.773(11.0磅/英寸2·g)
    E   试验2     6.35(14磅)     1.2   0.801(11.4磅/英寸2·g)
    E   试验3     7.26(16磅)     2.8   0.907(12.9磅/英寸2·g)
    E   试验4     8.16(18磅)     1.6   0.640(9.1磅/英寸2·g)
    F   试验1     19.95(44磅)     0.4   0.513(7.3磅/英寸2·g)
    F   试验2     26.30(58磅)     0.2   0.372(5.3磅/英寸2·g)
这些结果表明：在制备本发明炭黑粒料组合物F的造粒过程中，通过加入本发明所用类型的粘合剂，明显提高了粒子强度和耐磨耗性。本发明炭黑粒料组合物F，与常规水造粒的炭黑粒料组合物E相比，也提高了分散性，这一点可通过一网叠挤出时累积压力的降低看到，该压力的降低可以转化成以低成本提高产量。
                     实施例11-14
实施例11-14介绍了本发明炭黑粒料组合物用于聚氨酯方面的优点。
把两种飞扬性炭黑组合物，这里标为CB-3和CB-4，进行造粒来制得炭黑组合物。炭黑CB-3和CB-4具有下面列出的分析性能：
飞扬性炭黑      DBP           N2SA
  CB-3        112cm3/100g      58m2/g
  CB-4        140cm3/100g      68m2/g
用连续法制备四种炭黑粒料组合物G、H、I和J：向间歇式销式造粒机中混入炭黑和粘合剂溶液。在转子速率为1000rpm运行的连续销式造粒机中制备该粒料，并在加热的旋转转鼓中干燥，来制得湿含量低于0.3％的干粒料。用于每一个造粒组合物中的粘合剂和炭黑示于下表。
  粒料组合物     炭黑              粘合剂
      G            CB-3                水
      H            CB-3          2％有20摩尔环氧乙烷的
                                 单油酸脱水山梨糖醇酯
      I            CB-4                水
      J            CB-4          2％有20摩尔环氧乙烷的
                                 单油酸脱水山梨糖醇酯
                            单油酸脱水山梨糖醇酯炭黑粒料组合物G和I是对照组合物，炭黑粒料组合物H和J是本发明炭黑组合物。
用上面所述的方法评价该粒料的质量粒子强度。其结果如下：
粒料组合物             质量粒子强度-kg
   G                       6.35-7.26     (14-16磅)
   H                         23.13       (51   磅)
   I                         4.53        (10   磅)
   J                         11.79       (26   磅)把炭黑粒料组合物G、H、I和J配合入25℃下粘度为150mPa·秒、羟基含量为3.4％的聚醚多元醇中，来制备炭黑含量为30％浆料。另外，把炭黑CB-4配合入该多元醇中并直接把2％具有20摩尔环氧乙烷粘合剂的单油酸脱水山梨糖醇酯加到该多元醇中，来制备聚醚多元醇组合物。每一个配合操作包括在高剪切、Dispermat混炼机中，以2000rpm速率预分散5分钟。
然后把该浆料转移到三辊磨上来进行最后降低粒径的操作。记录在Hegman表上产生零刮痕所需要的通过三辊磨的次数，以及残余的背景“砂”值。然后把该浆料用另外的多元醇稀释，制得加有15％炭黑的料样，并在300秒-1的剪切速率下用Carrri-Med CS粘度计测定其粘度。其结果列于表3：
                        表3
    炭黑粒料组合物   通过三辊磨的次数   “砂”          粘度剪切应力
                                          (微米)   (达因/cm 2 )
         G                 5                37          2800
         H                 5                19          1900
         I                 6                17          1860
         J                 5                17          1400
CB-4，并有直接加到         7                26          1790
多元醇的粘合剂A上面的实验表明：本发明炭黑粒料组合物H和J与仅使用水造粒的炭黑组合物G和H相比，提高了粒子强度和分散性，以及降低化合物粘度。该数据也显示了与把粘合剂加入到聚合物体系中相比，直接把粘合剂加到该炭黑中(用粘合剂预处理炭黑)的益处。
该实施例是聚氨酯泡沫和密封剂应用的代表例，并表明：加有本发明炭黑组合物的聚合物组合物提高了分散性和流变性。粘度的降低允许在汽车直接上光或窗户两/三次上光装置操作中，使用低压力来涂布聚氨酯密封剂。
                        实施例15-17
该实施例介绍了在油墨配方中使用本发明的炭黑组合物。
用与实施例11-14所述的相同方法评估一种具体的油基光亮油墨中的来自实施例11-14的炭黑组合物G和H。这种情况下，研磨料和配漆体系是油(McGoe 47)和热定型树脂(Lawter Vehicle 3477)，所用的比例为1∶9(重量)。通过把有20摩尔乙氧基化物的单油酸脱水山梨糖醇酯加到炭黑组合物G和用于配合过程中的油的组合物中，来制备第三种油墨配方。
配合操作包括在高剪切、Dispermat混炼机中，以2000rpm速率预分散5分钟。
然后把该浆料转移到三辊磨上来进行降低最后粒径的操作。记录在Hegman表上产生零刮痕所需要的通过三辊磨的次数，以及残余的背景“砂”值。然后把该浆料用另外的多元醇稀释，制得加有15％炭黑的料样，并在300秒-1的剪切速率下用Carri-Med CS粘度计测定其粘度。其结果列于表4：
                         表4
炭黑粒料组合物  通过三辊磨的次数  “砂”          粘度剪切应力
                                   (微米)    (达因/cm 2 )
    G                  5             18          330
    H                  4             15          165
G，并有加到            4             17          240
油中的粘合剂
这些结果表明：当把用于本发明炭黑组合物中的粘合剂组合物加入到炭黑中，或直接加入到油墨清漆中时，提高了分散性并减小了粘度。把粘合剂加到炭黑中具有最明显的改进。该粘合剂可潜在地有利于缩短油墨的混合时间，且低粘度和高分散性有利于应用过程中的磨损。
                           实施例18-26
实施例18-26介绍了在半导体组合物中应用本发明的炭黑组合物。
如下制备三种炭黑组合物K、L和M：在间歇式销式造粒机中，把DBP为140cm3/100g、氮气表面积为70m2/g的飞扬性炭黑(这里标为CB-5)与粘合剂溶液混合。在1050rpm运行的连续销式造粒机中，该炭黑与各种粘合剂溶液混合来制备湿粒料，该湿粒料含有具有20摩尔环氧乙烷的单油酸山梨糖醇酯的含量为0-4％。该粒料在加热的旋转转鼓中干燥，制得湿含量低于0.6％的干粒料。用于每个造粒组合物中的粘合剂示于下表。
    粒料组合物      粘合剂
    K                 水
    L             2％单油酸脱水山梨糖醇酯，
                  20摩尔环氧乙烷
    M             4％单油酸脱水山梨糖醇酯，
                  20摩尔环氧乙烷
用双螺杆挤出机，把该炭黑配合入乙烯/醋酸乙烯树脂(40％醋酸乙烯酯含量，熔融指数3)，制备含40％炭黑的配料。接着挤出该组合物来制备带材，并根据本文所述的方法，用具有反射光源光学显微镜(放大100倍)测试表面缺陷的数目和尺寸，来评估炭黑分散的程度。其结果如下：
EVA组合物
炭黑组合物            未分散炭黑的面积
K                     0.0470％
L                     0.0056％
M                     0.0067％
未分散炭黑的减少可看作在最终电缆组合物中，挤出电缆表面光洁度的提高。已知半导体绝缘屏壁表面缺陷的减少可以降低由于树枝形网络生长而造成的电故障的频率。
用下列方法评估上述公开的含有炭黑组合物K和L的EVA组合物在聚乙烯基材上的剥离性：在布拉本德混炼机中用1％过氧化二枯基用配合含有40％炭黑在乙烯/醋酸乙烯共聚物树脂的化合物，同时保持混炼温度低于150℃。把该材料转移到加热的水压压机(温度130℃)，制得1.2mm厚的板。以类似方法制备含有1％过氧化二枯基的2mm聚乙烯板。在100磅/英寸2的压力下，把这两块板层压在一起，并置于180℃固化周期中15分钟。在受压下让该层压板冷却至室温。在剥离角为180°，剥离速率为3.94英寸/分下，记录使其脱层的力；其结果为28个剥离试验的平均值：
EVA组合物
炭黑组合物   kg/cm2         (1磅/0.5英寸)
K           2.33+/-0.16      (6.55+/-0.46)
L           1.83+/-0.16      (5.12+/-0.44)
该数据表明：从绝缘层上除去半导体屏蔽组合物的剥离力减小了。这对电缆连接或在制备终端连接器中很重要。剥离力越小，操作越快，并使高剥离力系统中的空隙/缺陷最少，因此降低了使用中出现电故障的可能性。
                        实施例27-37
实施例27-37介绍了在聚烯烃母料组合物中使用炭黑组合物。
使用四种炭黑来制备本发明炭黑组合物和对照炭黑组合物。所用的炭黑这里标为CB-6、CB-7、CB-8和CB-9，并具有下面列出的分析性能：
炭黑      DBP(m3/100g)    N2SA(m2/g)
CB-6         140              68
CB-7         135              180
CB-8         136              120
CB-9         168              53
在以转子速率为1000rpm运行的连续造粒机中，把炭黑与水或具有20摩尔环氧乙烯的单油酸脱水山梨糖醇酯的水溶液混合以生产湿粒料。该粒料在空气循环炉120℃下干燥，制得湿含量低于0.4％的干粒料。总共制备如下所示的11种不同炭黑组合物：
组合物  炭黑    粘合剂
  N     CB-6水
  O     CB-6     0.5％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯
  P     CB-6     1.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯
  Q     CB-6     2.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯
  R     CB-6     4.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯
  S     CB-7     水
  T     CB-7     2.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯U    CB-8   水V    CB-8   2.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯W    CB-9水X    CB-9   2.0％具有20摩尔环氧乙烷的单油酸脱水山梨糖醇酯用本文所述的方法评估炭黑组合物粒子强度和耐磨耗性。其结果列于表5。
                              表5
  组合物     粒子强度kg       粉尘(％)
    5*     10*
    N     11.34(25磅)     4.4     5.0
    O     27.66(61磅)     0.5     1.1
    P     22.22(49磅)     0.6     1.5
    Q     24.94(55磅)     0.2     0.4
    R     22.67(50磅)     0.8     0.6
    S     19.95(44磅)     3.6     15.0
    T     37.64(83磅)     0.3     1.5
    U     28.11(62磅)     0.8     5.2
    V     53.97(119磅)     0.2     0.4
    W     7.71(17磅)     2.5     4.8
    X     9.52(21磅)     1.2     2.4
用布拉本德混炼机，把每一个炭黑组合物相同地配合入熔融指数为26的低密度聚乙烯中，制得含有40％炭黑的母料在130℃和50秒-1的剪切速率下测试该母料的粘度。其结果列于下表6。
                        表6
             组合物                     粘度(帕·秒)
               N                            5116
               O                            4045
               P                            3389
               Q                            2873
               R                            2536
               S                            4329
               T                            3695
               U                            4591
               V                            3804
               W                            5487
               X                            4373
该数据也表明：通过使用本发明用粘合剂组合物预处理的炭黑，降低了粘度。这种粘度的降低使母料更容易分散在具体的吹塑膜或型材挤塑应用中的其他聚乙烯中，并且还可以提高生产效率。也期望炭黑分散性的提高也提高了着色效率，UV保护性能和机械性能(如拉伸或冲击强度)。
                        实施例38-49
本实施例介绍使用不同粘合剂组合物来制备本发明炭黑组合物，以及在乙烯/醋酸乙烯(EVA)应用中使用本发明炭黑组合物的优点。
如下制备11种炭黑组合物：HH、II、JJ、KK、LL、MM、NN、OO、PP、QQ和RR：在间歇式销式造粒机中，把400gDBP为128cm3/100g、N2表面积为68m2/g的飞扬性炭黑(这里标为CB-12)和8g溶于500g水中的粘合剂混合。溶于每个组合物的粘合剂如下：
        组合物                  粘合剂
          HH     水
          II     牛脂脂肪酸的蔗糖单酯
          JJ     蔗糖单硬脂酸酯
          KK     蔗糖二硬脂酸酯
          LL     乙氧基化甘油酯
          MM     乙氧基化三甘油酯
          NN     SY/NPERONIC PE/L61表面活性剂
          OO     SY/NPERONIC PE/85表面活性剂
          PP     SY/NPERONIC PE/F127E表面活性剂
          QQ     SY/NPERONIC PE/38E表面活性剂
          RR     SY/NPERONIC PE/108E表面活性剂*SYNPERONIC是ICI Chemicals & Polymers制造和销售的表面活性剂的商标名，并含有环氧乙烷-环氧丙烷的共聚物。SYNPERONIC PE级表面活性剂介绍在“欧洲表面活性剂”(“Surfactants Europe”)，第二版，(由G.L.Hollis编辑，UK，Darlington，Tergo Data出版，ISBN 0 9505473 1X)，为聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷的共聚物。
该混合物在800rpm下搅拌2分钟，制得粒状炭黑。该炭黑粒料在125℃下干燥直到其湿含量低于1％。
根据本文所述的方法测定该炭黑组合物的质量粒子强度。其结果列于下表7。
在设定为65℃的布拉本德混炼机中，把每个炭黑组合物与含有40％醋酸乙烯酯以及熔融指数为3的乙烯/醋酸乙烯共聚物混合。该配混料在50rpm下素炼6分钟，制得含有40％炭黑的完全分散的化合物。根据这里所述的方法，用21.61g负荷评估这些配混料190℃下的熔融指数(MI)。该结果列于下表9，表中也示出了每个粘合剂的HLB值。
                                      表7
组合物HHIIJJKKLLMMNNOOPPQQRR 粘合剂水牛脂脂肪酸的蔗糖单酯蔗糖硬脂肪酸酯蔗糖二硬脂肪酸酯乙氧化甘油酯乙氧化三甘油酯SYNPERONIC PE/L61表面活性剂SYNPERONIC PE/85表面活性剂SYNPERONIC PE/F127E表面活性剂SYNPERONIC PE/38E表面活性剂SYNPERONIC PE/108E表面活性剂 HLB14.515.012.015.714.416.016.022.030.527.0     MPS(kg)0.72(1.6磅)6.89(15.2磅)7.16(15.8磅)10.34(22.8磅)2.22(4.9磅)3.04(6.7磅)4.26(9.4磅)1.31(2.9磅)1.18(2.6磅)1.40(3.1磅)1.59(3.5磅)     MI(g/10m)6.589.866.889.188.8414.0010.3410.556.707.907.97 稀释样的分散性2C1C1B1B1C1D1B1C1E1B1E
这些实施例表明：提高了分散性、减小了粘度，以及提高了商业体系中的粒料处理质量性。这些结果还涉及更短的混合周期并提高了挤出性能。
                        实施例50-50
这些实施例介绍了本发明炭黑组合物的制备，和在乙烯/醋酸乙烯(EVA)应用中使用本发明炭黑组合物的优点。
如下制备三种炭黑组合物SS、TT和UU：在以1050rpm运行的连续销式造粒机中，把氮气表面积为70m2g、DBP为140cm3/100g的飞扬性炭黑(这里称为CB-13)与含有单油酸脱水山梨糖醇酯的粘合剂溶液混合，来制得湿粒料。生成的含有0％、2％或4％的粒料在加热的旋转转鼓中干燥，来制得湿含量低于0.6％的干粒料。用于每个组合物的粘合剂的百分含量如下：
        组合物               粘合剂(％(重量))
          SS           0.0％单油酸脱水山梨糖醇酯(水)
          TT           2％单油酸脱水山梨糖醇酯
          UU           2％单油酸脱水山梨糖醇酯
用在50rpm下运行，初始腔内温度为85℃的布拉本德混炼机，把该处理的炭黑混入各种聚合物中。其混炼周期时间为6分钟。在130℃和50秒-1的剪切速率下评估该配混料的熔体粘度。
 聚合物                         粘度(帕、秒)
                               粘合剂的百分数
                                0     2     4
 乙烯/醋酸乙烯                8155  3210  3080
 (40％醋酸乙烯，MI3.0)
 乙烯/醋酸乙烯                7368  3564  3498
 (18％醋酸乙烯，MI2.5)
 乙烯/丙烯酸乙酯              7018  3170  2558
 (18％丙烯酸乙酯，MI6.0)该数据表明：当使用指定的粘合剂时，显著降低了熔体粘度，这将从电缆制造过程中模头压力的降低表现出来。这也可看作挤出物光洁度的提高和生产速率的增加。
所用的聚合物代表用于导体和半导体屏蔽领域应用中的电线和电缆配方的一些具体种类聚合物。含有18％醋酸乙烯或丙烯酸乙酯的聚合物具体用于导体或粘结的半导体屏蔽应用中，同时还有40％醋酸乙烯的聚合物更适宜于用作可剥离半导体屏蔽类产品。
应清楚地知道：这里所述的本发明的形式仅是为了说明，并不是为了限制本发明的范围。

Claims (28)

1.一种炭黑组合物，包括：以该组合物的重量计的，
炭黑，和1.0％-20％重量至少一种选自下面至少一组的粘合剂：
i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；
ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，其余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；
iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，其余部分是二酯功能基；
iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，其余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；和
v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
2.权利要求1的炭黑组合物，其中该多元醇包括至少一种下述物质：三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖和聚甘油酯。
3.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂的HLB值为8.0-30。
4.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂选自i)组。
5.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂选自ii)组。
6.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂选自iii)组。
7.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂选自iv)组。
8.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂选自v)组。
9.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂每个多元醇的环氧乙烷的总数在3-500间变化。
10.权利要求1的炭黑组合物，其中该粘合剂每个多元醇的环氧乙烷的总数在5-100间变化。
11.权利要求1的炭黑组合物，其中该炭黑是用该粘合剂处理的。
12.一种聚合物组合物，包括：以该组合物的重量计的，
一种聚合物组份和0.1-65％重量含有炭黑和1.0-20％重量至少一种选自下面各组中至少一组的粘合剂的组合物：
i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；
ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；
iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；
iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；和
v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
13.权利要求12的聚合物组合物，其中该多元醇包括至少一种下述物质：三乙醇胺、甘油、季戊四醇、山梨糖醇、脱水山梨糖醇、蔗糖和聚甘油酯。
14.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂的HLB值为8.0-30。
15.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂选自i)组。
16.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂选自ii)组。
17.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂选自iii)组。
18.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂选自iv)组。
19.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂选自v)组。
20.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂每个多元醇的环氧乙烷的总数在3-500间变化。
21.权利要求12的聚合物组合物，其中该粘合剂每个多元醇的环氧乙烷的总数在5-100间变化。
22.权利要求12的聚合物组合物，其中该炭黑用该粘合剂处理。
23.一种半导体组合物，包括
25-55％重量含有炭黑和每100份炭黑有1.0-10份至少一种选自下面各组中至少一组的粘合剂的组合物：
i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；
ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；
iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；
iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；和
v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物，
0-2％重量稳定剂或抗氧剂；
0-5％重量有机过氧化物，优选是过氧化二枯基；
0-10％重量乙烯基硅烷；
其余是选自下列的聚合物，或聚合物的共混物；
乙烯均聚物；
与一种或多种α烯烃共聚的乙烯；
与丙烯以及二烯单体共聚的乙烯；和
乙烯和一种或多种选自下列的单体的共聚物：醋酸乙烯酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、含有1-8个碳原子的丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、马来酸酐、或从富马酸或马来酸衍生的单酯、氯乙烯或1，1-二氯乙烯。
24.权利要求23的半导体组合物，其中该炭黑是用该粘合剂处理的。
25.一种母料组合物，包括：
70-40％重量乙烯均聚物或共聚物，其中该共聚单体选自己烯、丙烯、丁烯、壬烯、壬烯或醋酸乙烯酯；和
30-60％重量含有炭黑和1.0-20％重量至少一种粘合剂组份的组合物，该粘合剂组份选自下列各组的至少一组：
i)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇，其中每个多元醇的环氧乙烷分子的总数至少为3；
ii)乙氧基化前每分子具有至少3个羟基的乙氧基化多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；
iii)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基；
iv)酯化前每个分子具有至少3个羟基的多元醇的乙氧基化烷基羧酸酯，其中该烷基羧酸具有8-30个碳原子，并可以是饱和或不饱和的，另外其中单酯功能基至少是80％，剩余部分是二酯功能基，再及其中每个多元醇酯的环氧乙烷的分子数至少为3；和
v)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷嵌段共聚物。
26.权利要求25的母料组合物，其中该炭黑是由该粘合剂处理的。
27.一种由权利要求12的组合物形成的制品。
28.一种炭黑组合物，包括：
炭黑和1.0％-20％重量蔗糖二硬脂酸酯。
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