DE909130C

DE909130C - Verfahren zur Herstellung von schwefelhaltigen Russabkoemmlingen

Info

Publication number: DE909130C
Application number: DED10927A
Authority: DE
Inventors: Dr Harry Kloepfer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1951-11-21
Filing date: 1951-11-21
Publication date: 1954-04-15

Description

Verfahren zur Herstellung von schwefelhaltigen Rußabkömmlingen Es ist bekannt, Ruß für verschiedenartige technische Zwecke, z. B. als Füllstoff für Kautschuk, zu verwenden. Es wurde gefunden, daß die Eigenschaften des Rußes bzw. von rußähnlichen Stoffen in mannigfacher Weise verändert und den verschiedenen Verwendungszwecken angepaßt werden können, wenn man den Ruß mit Schwefel bzw. schwefelabgebenden Substanzen in Reaktion bringt. Überraschenderweise hat sich hierbei gezeigt, daß der Ruß eine feste Bindung mit dem Schwefel eingeht, die nicht durch übliche Maßnahme, wie Behandlung mit schwefellösenden Mitteln oder Vakuumerhitzung, gelöst werden kann. Die Reaktion des Rußes mit dem Schwefel bzw. schwefelabgebenden Stoffen kann in mannigfacher Weise, z. B. durch gemeinsames Erhitzen von Ruß und Schwefel, durchgeführt werden. Hierbei genügen schon Temperaturen von über 2oo°, vorzugsweise 300 bis 35o°. Die Reaktion ist in der Regel schon in verhältnismäßig kurzer Zeit beendet und vollzieht sich, wenigstens zum Teil, unter gleichzeitiger Abgabe von Schwefelwasserstoff. Das Ausmaß der Schwefelaufnahme ist von der Art des verwendeten Rußes abhängig. So nehmen z. B. aktive Gasruße, wie sie z. B. nach dem Walzenverfahren hergestellt werden, 6 bis 7 "i, Schwefel auf. In gleicher Weise verhalten sich leichte Flammruße, während schwere Flammruße wesentlich geringere Mengen, beispielsweise 2 bis 30/" Schwefel binden können.
Als schwefelabgebende Substanzen kommen in erster Linie die Polysulfide, ferner Verbindungen wie Schwefelkohlenstoff, gegebenenfalls auch organische Schwefelverbindungen, in Frage.
Zweckmäßigerweise wird man die Zugabe des Schwefels bzw. der schwefelabgebenden Substanzen auf das Aufnahmevermögen des Rußes abstimmen, derart, daß nach der Behandlung praktisch kein überschüssiger Schwefel mehr vorhanden ist. Es ist jedoch durchaus möglich, mit einem Überschuß an Schwefel bzw. schwefelabgebenden Substanzen zu arbeiten und den Überschuß nach der Behandlung, z. B. durch Erhitzung im Vakuum oder im Stickstoffstrom, zu entfernen.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Schwefelung des Rußes auch durch Überleiten von Schwefeldämpfen über den Ruß bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Verwendet man eine Temperatur, die unter dem Siedepunkt des Schwefels bei Normaldruck liegt, so ist es erforderlich, für die Schwefeldämpfe ein inertes Trägergas, z. B. Stickstoff, anzuwenden oder im Vakuum zu arbeiten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann mit Vorteil in Apparaturen, wie einem Drehrohr oder einer Mischschnecke, ausgeführt werden.
Als Baustoffe für diese Apparate haben sich Leichtmetalle bzw. ihre Legierungen, vorzugsweise Aluminium, bewährt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann der zu behandelnde Ruß mit einer Lösung von Schwefel, z. B. in Schwefelkohlenstoff, zur Reaktion gebracht werden. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, z. B. bei Temperaturen zwischen i5o und 2oo° unter Anwendung von Überdrucken zu arbeiten. Nach der Reaktion kann das Lösungsmittel in an sich bekannter Weise abdestilliert werden. Beispiele i. Gasruß wird mit Schwefel im Verhältnis io : i z Stunden auf 35o° im Drehrohr aus Aluminium erhitzt. Unter Entweichen von Schwefelwasserstoff werden erhebliche Mengen Schwefel aufgenommen, so daß das Reaktionsprodukt etwa 7 °/o gebundenen Schwefel enthält.
2. Gasruß wird mit Alkalipolysulfid im Verhältnis 2o: i in der gleichen Weise wie in Beispiel i erhitzt. Das Reaktionsprodukt wird zwecks Extraktion des Alkalis in Wasser eingetragen und anschließend o mit verdünnter Salzsäure ausgewaschen. Nach der Trocknung enthält das gewonnene Reaktionsprodukt 6,5 °/o Schwefel.
3. In einer Rühnverkschnecke wird schwererFlammruß bei 325° Schwefeldämpfen ausgesetzt, die durch Durchleiten von Stickstoff durch eine Schwefelschmelze bei 300° gewonnen wurden. Die Behandlung erfolgt im Gegenstrom, so daß der ausgetragene geschwefelte Ruß nicht mehr nachbehandelt zu werden braucht. Er enthält 2,5 °/o Schwefel.
Die so gewonnenen schwefelhaltigen Rußabkömmlinge sind wertvolle Füllstoffe für Kautschuk und kautschukähnliche Plastomere. Die Bindung des Schwefels an den Ruß bewirkt eine sehr erhebliche Begünstigung des Vulkanisationsvorganges, offenbar dadurch, daß der Schwefel eine Brücke zwischen dem Kautschukmolekül und dem Füllstoff bildet. Die Vulkanisation kann auf diese Weise mit geringeren Mengen an Beschleuniger und gegebenenfalls auch Füllstoff unter Erzielung gleicher mechanischer Eigenschaften des Vulkanisats erfolgen.
Auch bei Kunststoffen, zumal den schwefelhaltigen (z. B. Faktis), können derartig geschwefelte Ruße mit Vorteil zur Anwendung gelangen. Auch bei anderen Anwendungen von Ruß, beispielsweise zur Herstellung von schwarzen Lacken und Farben, können die Eigenschaften durch Verwendung der nach dem Verfahren der Erfindung gewonnenen Produkte in vorteilhafter Weise beeinflußt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von schwefelhaltigen Rußabkömmlingen, dadurch gekennzeichnet, daß man Ruß zusammen mit Schwefel bzw. schwefelabgebenden Substanzen in derWärme behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen von Ruß mit Schwefel bzw. schwefelabgebenden Substanzen, wie Polysulfiden, auf Temperaturen über 2oo° erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der Reaktionsmischung den nicht gebundenen Schwefel durch eine Nachbehandlung, z. B. durch Vakuumerhitzung bzw. Erhitzung im Stickstoffstrom, entfernt.
4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man von vornherein den zum Ruß zugegebenen Schwefel bzw. die schwefelabgebende Substanz so bemißt, daß nach der Erhitzung das Reaktionsprodukt praktisch keinen überschüssigen Schwefel mehr enthält.
5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Schwefeldämpfe bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise 300°, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung eines inerten Gases oder von Vakuum, über den zu behandelnden Ruß leitet.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man den zu behandelnden Ruß mit einer Lösung von Schwefel, z. B. in Schwefelkohlenstoff, bei Temperaturen zwischen 150 und 200°, gegebenenfalls unter Druck, erhitzt.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Rußes mit dem Schwefel bzw. den schwefelabgebenden Substanzen in Vorrichtungen, wie Drehrohren oder Rührwerkschnecken, die aus Leichtmetallen oder deren Legierungen, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen, erfolgt.