ES2926225T3

ES2926225T3 - Composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora con histéresis reducida

Info

Publication number: ES2926225T3
Application number: ES19198639T
Authority: ES
Inventors: Hauke Westenberg; Conny Vogler; Werner Niedermeier; Florian Diehl; Daniel Vorreiter
Original assignee: Orion Engineered Carbons IP GmbH and Co KG
Current assignee: Orion Engineered Carbons IP GmbH and Co KG
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2022-10-24
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: PL3795624T3; JP2022548723A; TW202112976A; BR112022003392A2; EP3795624A1; WO2021052736A1; CN114466886A; KR20220065776A; US20220277867A1; EP4031615A1; EP3795624B1

Abstract

La presente descripción proporciona composiciones poliméricas con propiedades eléctricas y mecánicas equilibradas que exhiben histéresis reducida que comprenden un material polimérico eléctricamente aislante, un primer material de negro de humo que tiene un área superficial de espesor estadístico (STSA) inferior a 70 m2/g y un número de absorción de aceite (OAN) en el rango de 70 a 150 ml/100 g, y un segundo material de negro de humo que tiene un área superficial de espesor estadístico (STSA) de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) de al menos 150 ml/100 g, en el que ambos materiales de negro de humo están comprendidos en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación respectiva, siendo suficiente la cantidad total del primer material de negro de humo y el segundo material de negro de humo para hacer que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora. Las composiciones poliméricas presentan propiedades eléctricas y mecánicas equilibradas y una histéresis reducida. La descripción también se refiere a un proceso para preparar tales composiciones poliméricas antiestáticas o eléctricamente conductoras y artículos producidos a partir de tales composiciones. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora con histéresis reducida

Campo técnico

La invención se refiere a composiciones poliméricas disipadoras de electricidad estática y conductoras de electricidad que tienen propiedades eléctricas y mecánicas equilibradas y una histéresis reducida. Más específicamente, la invención se refiere a una composición polimérica que contiene una combinación característica de dos tipos de materiales de negro de carbón, una primera de baja área específica y estructura moderada y una segunda de alta área específica y estructura, cada una usada a una concentración por debajo de su respectivo umbral de percolación. La invención se refiere además a un proceso para preparar tales composiciones poliméricas antiestáticas o eléctricamente conductoras y a artículos fabricados a partir de las mismas.

Antecedentes técnicos

Las composiciones poliméricas, tales como las composiciones de caucho, se aplican ampliamente para la fabricación de numerosos productos industriales, tales como correas de transmisión y transportadoras, neumáticos o calzado. Los materiales poliméricos suelen ser eléctricamente aislantes. Sin embargo, muchas aplicaciones requieren que las composiciones sean eléctricamente conductoras o antiestáticas, por ejemplo, para evitar la carga electrostática por razones de seguridad.

La conductividad eléctrica se puede impartir a las composiciones poliméricas mediante la adición de un relleno de partículas de alta conductividad intrínseca, tal como negro de carbón, fibras de carbono o fibras metálicas. Los materiales de negro de carbón son inherentemente conductores de la electricidad debido a su subestructura de grafito y, por lo tanto, pueden incorporarse en composiciones de polímeros aislantes originales como rellenos conductores o agentes antiestáticos. Su influencia sobre las propiedades eléctricas de la composición polimérica depende, entre otras cosas, de la morfología y estructura del negro de carbón. Numerosos negros de carbón convencionales, por ejemplo, los negros de carbón de calidad ASTM, están disponibles en el mercado y se utilizan en la técnica como rellenos conductores o agentes antiestáticos para composiciones poliméricas. Aún así, con el fin de impartir propiedades eléctricamente disipadoras o conductoras, dichos negros de carbón convencionales normalmente tienen que aplicarse a concentraciones relativamente altas. Sin embargo, esto significa no solo un alto consumo de recursos, sino también puede afectar negativamente a otras propiedades de la composición polimérica, tales como las propiedades mecánicas, tales como la rigidez o la dureza o las características de histéresis. En particular, generalmente provoca un aumento sustancial de la histéresis de la composición, es decir, las pérdidas de energía tras la deformación dinámica. Sin embargo, en vista del aumento constante de los requisitos de rendimiento y la introducción global de los reglamentos de CO2 sería deseable, al menos en algunos campos de aplicación, tales como la industria de los neumáticos, proporcionar composiciones poliméricas con histéresis reducida, por ejemplo, para la producción de neumáticos de bajo consumo de combustible con una baja resistencia a la rodadura, que todavía cumplen los requisitos en términos de propiedades eléctricas y mecánicas.

Los negros de carbón altamente conductores especialmente desarrollados (también denominados negros de carbón extraconductores) pueden impartir propiedades antiestáticas o conductoras a las composiciones poliméricas a concentraciones más bajas. Sin embargo, estos negros de carbón especiales son comparativamente caros, de disponibilidad limitada en grandes volúmenes y, a veces, difícil de procesar y/o dispersar adecuadamente en materiales poliméricos. Por otra parte, normalmente no endurecen ni fortalecen las composiciones poliméricas en una medida suficiente para muchas aplicaciones al menos a bajos niveles de relleno.

El uso de mezclas o combinaciones de diferentes rellenos conductores también se ha considerado previamente en la técnica.

Por lo tanto, El documento DE 40 24 268 A1 desvela compuestos poliméricos eléctricamente conductores, que comprenden negro de carbón y/o grafito en polvo dispersados homogéneamente en la matriz polimérica a una concentración igual o superior al umbral de percolación y un segundo relleno conductor de diferente tipo a una concentración significativamente inferior a su respectivo umbral de percolación. Describe específicamente mezclas de un negro de carbón con fibras de carbono o de grafito y/o con fibras de metal o de carbono metalizadas. El uso de tal combinación de rellenos conductores está razonado para permitir el ajuste de una deseable y mejorada conductividad eléctrica del compuesto en un amplio intervalo sin que afecte de forma adversa a las propiedades químicas o mecánicas ni a la procesabilidad de la composición polimérica. En dicho documento no se desvela una combinación de dos o más tipos diferentes de negros de carbón o medios para proporcionar composiciones poliméricas antiestáticas o eléctricamente conductoras con histéresis reducida.

El documento EP 2 165853 A1 se refiere a un neumático con una fina capa de caucho en el flanco exterior hecha de una composición de caucho específica. La composición de caucho para la capa de la pared lateral contiene, basada en partes en peso por 100 partes en peso de caucho (phr):

(A) al menos 35 phr de un negro de carbón para refuerzo de caucho y

(B) 1-10 phr de un negro de carbón que tiene un índice de absorción de yodo en un intervalo de 700 a 1150 g/kg y un índice de absorción de DBP en un intervalo de 300 a 550 cc/100 g y, opcional mente, además un área de superficie de nitrógeno en un intervalo de 850 a 1000 m2/g.

Para el negro de carbón de refuerzo de caucho se mencionan las calidades ASTM N347, N550, N326 y N330.

El documento US 2009/107595 A1 se refiere a un neumático, en el que se aplica localmente una película eléctricamente conductora a partir de una composición de caucho conductora disuelta en un disolvente orgánico con el fin de mitigar los problemas relacionados con la carga electrostática tras el uso de relleno de refuerzo de sílice en las bandas de rodadura de los neumáticos. La composición de caucho utilizada para formar la película eléctricamente conductora contiene, además de un componente de caucho, de 10 a 30 partes en peso de un negro de carbón que tiene un área de superficie específica de absorción de nitrógeno de 700 a 1300 m2/g y un índice de absorción de DBP de 300 a 550 cm3/100 gramos. La composición de caucho puede contener opcionalmente otro negro de carbón diferente del negro de carbón mencionado anteriormente.

El documento US 2011/017509 A1 se refiere a cables eléctricos o sus accesorios, tal como empalmes de cables, y aun material polimérico semiconductor para fabricarlos. El material polimérico semiconductor comprende al menos un polímero elastomérico y una mezcla de relleno que comprende (i) un primer negro de carbón que tiene un índice de absorción de DBP de 250 a 600 ml/100 g, (ii) un segundo negro de carbón, diferente al primero, que tenga un índice de absorción de DBP de 80 a 250 ml/100 g y (iii) un grafito que tenga un área de superficie específica BET no superior a 20 m2/gramo.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención proporcionar composiciones poliméricas antiestáticas o conductoras, que superen o mitiguen al menos algunas de las deficiencias y limitaciones antes mencionadas. Por lo tanto, tiene como objetivo en particular proporcionar composiciones poliméricas antiestáticas o conductoras con histéresis reducida y buenas propiedades mecánicas, adecuadas para, por ejemplo, la producción de neumáticos y artículos mecánicos de caucho. Además, las composiciones poliméricas deberían poder procesarse bien y lograrse de manera eficiente a bajo costo a partir de materiales fácilmente disponibles.

Sumario de la invención

Sorprendentemente, este objetivo se ha logrado al proporcionar una composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora como se define en la reivindicación independiente 1 adjunta. La composición comprende:

(a) un material polimérico eléctricamente aislante,

(b) un primer material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) de menos de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) en el intervalo de 70 a 150 ml/100 g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación y

(c) un segundo material de negro de carbón que tenga un STSA de al menos 100 m2/g y un OAN de al menos 150 ml/100 g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación,

en el que la cantidad total del primer material de negro de carbón y el segundo material de negro de carbón es suficiente para hacer que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora. El primer material de negro de carbón comprende o puede ser un negro de humo.

La presente invención también se refiere a un proceso para preparar tal composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora. El proceso comprende añadir a un material polimérico eléctricamente aislante

a) un primer material de negro de carbón que tiene una STSA inferior a 70 m2/g y un OAN en el intervalo de 70 a 150 ml/100g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación, en el que el primer material de negro de carbón comprende un negro de humo y

(b) un segundo material de negro de carbón que tiene una STSA de al menos 100 m2/g y un OAN de al menos 150 ml/100 g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación,

en el que el primer material de negro de carbón y el segundo material de negro de carbón se usan en una cantidad total que es suficiente para hacer que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora.

La presente invención se refiere además a artículos fabricados a partir de la composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora mencionada anteriormente.

Por otra parte, generalmente se refiere al uso de una combinación de

a) un primer material de negro de carbón con una STSA inferior a 70 m2/g y un OAN en el intervalo de 70 a 150 ml/100 g, en el que el primer material de negro de carbón comprende un negro de humo y

(b) un segundo material de negro de carbón que tiene una STSA de al menos 100 m2/g y un OAN de al menos 150 ml/100 g como relleno conductor o agente antiestático.

La combinación característica de relleno de negro de carbón de acuerdo con la presente invención permite proporcionar composiciones poliméricas antiestáticas o conductoras con propiedades eléctricas y mecánicas equilibradas que exhiben histéresis reducida, que son beneficiosos, por ejemplo para la producción de neumáticos de ahorro de combustible, de una manera eficiente y bien controlable. La composición tiene una histéresis baja a altos niveles de rigidez y resistencia a la tracción combinados con el comportamiento antiestático o eléctricamente conductor pretendido. Además, la composición polimérica es bien procesable y adecuada para la extrusión, además de asequible. Las composiciones poliméricas antiestáticas o eléctricamente conductoras de acuerdo con la presente invención muestran una buena capacidad de procesamiento y normalmente requieren una cantidad total reducida de relleno de negro de carbón y/o de negro de carbón de especialidad caro de modo que puedan proporcionarse a costes y consumo de recursos comparativamente bajos. Sin desear quedar ligados a teoría alguna, los inventores creen que un material de negro de carbón de área específica baja con estructura moderada (STSA < 70 m2/g y OAN de 70 a 150 ml/100 g) y un negro de carbón de alta estructura y área de superficie específica (STSA > 100 m2/g y OAN > 150 ml/100 g) se complementan entre sí para permitir cargas de negro de carbón totales relativamente bajas para la formación de una red de relleno flexible en la matriz polimérica, que conduce eficientemente las cargas eléctricas y puede adaptarse reversiblemente a las fuerzas mecánicas externas sin mucha disipación de energía en el material.

Estas y otras características y ventajas opcionales de la presente invención se describirán con más detalle en la siguiente descripción con referencia a la figura adjunta.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra gráficas de concentración-resistividad de volumen para diferentes materiales de negro de carbón en una matriz de caucho natural SMR10 de acuerdo con los ejemplos de referencia 1-4.

Descripción detallada

Como se usa en el presente documento, se entiende que el término "que comprende" es abierto y no excluye la presencia de elementos, materiales, ingredientes o etapas del método adicionales no descritas ni citadas, etc. Las expresiones "que incluye", "que contiene" y expresiones similares son sinónimos de "que comprende". Como se usa en el presente documento, se entiende que la expresión "que consiste en excluye la presencia de cualquier elemento, ingrediente o etapa de método no especificados, etc.

Como se usa en el presente documento, la forma en singular "un", "uno/a" y "el/la" incluyen referencias en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

A menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos y los intervalos establecidos en la siguiente especificación y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones. Aunque los intervalos y parámetros numéricos que exponen el alcance amplio de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se notifican de la manera más precisa posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene errores necesariamente resultantes de la desviación estándar en su respectiva medición.

Asimismo, debe entenderse que cualquier intervalo numérico indicado en el presente documento pretende incluir todos los subintervalos subincluidos en el mismo. Por ejemplo, se entiende que un intervalo de "1 a 10" incluye todos los subintervalos entre y que incluyen el valor mínimo mencionado de 1 y el valor máximo mencionado de 10, es decir, todos los subintervalos que comiencen con un valor mínimo igual o superior a 1 y finalicen con un valor máximo igual o inferior a 10, y todos los subintervalos intermedios, por ejemplo, de 1 a 6,3 o de 5,5 a 10 o de 2,7 a 6,1.

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se refiere a una composición polimérica. La composición polimérica comprende un material polimérico eléctricamente aislante, un primer material de negro de carbón que tiene un área de superficie específica relativamente baja y una estructura moderada y un segundo material de negro de carbón que tiene un área de superficie específica y una estructura relativamente altas. Los materiales de negro de carbón primero y segundo se usan en una cantidad total que hace que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora.

El término "composición" como se usa en el presente documento se refiere a un material compuesto de múltiples especies o componentes químicos constituyentes. La expresión "composición polimérica" se refiere a una composición que comprende al menos un material polimérico. En consecuencia, la "composición polimérica" puede comprender un solo tipo de material polimérico o dos o más tipos de materiales poliméricos diferentes. Por "material polimérico" se entiende un material que consiste esencialmente en un polímero. El término "polímero" se usa en el presente documento en su significado común en la técnica, refiriéndose a compuestos macromoleculares, es decir, compuestos que tienen una masa molecular relativamente alta (por ejemplo, 500 Da o más), cuya estructura comprende múltiples unidades de repetición (también denominadas "meros") derivadas, real o conceptualmente, de especies químicas de masa molecular relativamente más baja.

Las composiciones de acuerdo con la presente invención comprenden un material polimérico eléctricamente aislante. "Eléctricamente aislante" como se usa en el presente documento se refiere a un material, que presenta una resistividad de volumen intrínseca superior a 109 Q*cm. Los materiales poliméricos más conocidos son aislantes con resistividades volumétricas del orden de 1014 Q*cm. La resistividad de volumen de un material polimérico se puede determinar de acuerdo con la norma DIN EN 62631-3-2:2016. El material polimérico puede ser orgánico o inorgánico, normalmente será orgánico. Pueden emplearse polímeros o mezclas de polímeros tanto termoplásticos como duroplásticos o termoestables. Por ejemplo, los materiales poliméricos aislantes útiles en las composiciones de la invención incluyen, pero sin limitaciones, termoestables tales como epoxis o uretanos y termoplásticos tales como poliésteres, policarbonatos, polisulfonas, poliimidas, poliéteres, tal como poliéter sulfona, y poliolefinas tales como la polietileno de baja, media y alta densidad, copolímeros de etileno-propileno, ya sea con configuración aleatoria o de bloques, anhídrido de polipropileno-ácido maleico, poliestireno, copolímeros de estirenoacrilonitrilo, copolímeros de acrilonitrilobutadieno-estireno, poliacrilatos, etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-ácido acrílico, copolímeros de cloruro de vinilo-polipropileno, poliisobutileno, polibutadieno y polietileno reticulado, ya sea reticulados químicamente, térmicamente, con UV o haz E (EB), y sulfuro de polifenileno, polieteretercetona, polieterimida, poliarilsulfona y poliéter sulfonas modificadas con óxido de polipropileno.

El material polimérico en la práctica de la presente invención comprende un material de caucho. La composición puede comprender, por ejemplo, uno o más cauchos o elastómeros que contienen insaturación olefínica, es decir, cauchos o elastómeros a base de dieno, como en el caso de las composiciones poliméricas vulcanizables. El componente polimérico también puede comprender otros polímeros o materiales de caucho que no contengan tal insaturación, por ejemplo, polímeros termoplásticos o termoestables. Los materiales de caucho de ejemplo adecuados que se pueden usar como material polimérico eléctricamente aislante en las composiciones de acuerdo con la invención incluyen, pero sin limitación, cauchos naturales y sintéticos tales como copolímeros de estireno-butadieno, caucho de emulsiónestireno-butadieno, solución-caucho de estireno-butadieno, cauchos de monómero de etileno propileno dieno (EPDM), caucho de etileno-propileno (EPM) polibutadieno, poliisopreno, caucho de butilo, caucho de cloropreno, caucho de nitrilo, caucho de acrilonitrilo-butadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado, polímeros y copolímeros de butadieno, isopreno, piperileno e isomonoolefina con estireno o metilestireno, y productos de caucho halogenado, tales como caucho de butilo halogenado, polietileno clorado o polietileno clorosulfonado, caucho de etileno-acetato de vinilo, caucho de etileno-acrílico, caucho de epiclorhidrina, caucho de silicona, caucho de fluorosilicona, caucho de fluorocarbono o una combinación de cualquiera de los anteriores. El material polimérico puede comprender solo un polímero o una mezcla de dos o más polímeros diferentes, tales como, por ejemplo, una mezcla de caucho natural y sintético. El material polimérico se puede suministrar en cualquier forma, normalmente sin embargo tales como fardos, virutas, gránulos o polvos. Los materiales de caucho específicos no limitantes que se pueden usar en la práctica de la presente invención comprenden, por ejemplo, caucho SMR10 comercialmente disponible en Weber and Schaer, Vamac® Ultra HT comercialmente disponible en DuPont, Noxtite RE 461® comercialmente disponible en Unimatec, Europrene® 1500 disponible comercialmente en Versalis o caucho Keltan® 4455 disponible comercialmente en Arlanxeo.

El material polimérico normalmente comprende el componente principal de la composición polimérica de acuerdo con la presente invención, es decir, comprende el 50 % en peso o más, basado en el peso total de sólidos de la composición. Por ejemplo, el(los) material(es) poliméricos pueden comprender el 60 % en peso o más o el 70 % en peso o más de la composición, basado en el peso total de sólidos de la composición. El(los) material(es) polimérico(s) puede(n) comprender, por ejemplo, hasta un 90 % en peso, tal como hasta el 80 % en peso de la composición, basado en el peso total de sólidos de la composición.

Como se ha expuesto anteriormente, la composición de acuerdo con la presente invención comprende además una combinación característica del primer material de negro de carbón y un segundo material de negro de carbón.

El primer material de negro de carbón utilizado de acuerdo con la invención tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) de menos de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) en el intervalo de 70 a 150 ml/100 g. Por ejemplo, el primer material de negro de carbón puede tener una STSA de 60 m2/g o menos, preferentemente 50 m2/g o menos, tal como 40 m2/g o menos, 30 m2/g o menos o 20 m2/g o menos. La STSA del primer material de negro de carbón puede estar, por ejemplo, en un intervalo de 1 a menos de 70 m2/g tal como de 5 a 50 m2/gramo. El primer material de negro de carbón puede tener, por ejemplo, un OAN en el intervalo de 80 a 145 ml/100 g, tal como de 90 a 145 ml/100 g o de 100 a 140 ml/100 g o de 110 a 130 ml/100 g. Los intervalos de la STSA y el OAN entre cualquiera de los valores límite enumerados también están dentro del alcance de la presente invención. El área superficial por espesor estadístico (STSA) se puede determinar de acuerdo con la norma ASTM D6556-17. El índice de absorción de aceite (OAN) representa una medida de la estructura de un negro de carbón y se puede medir de acuerdo con la norma ^aS^tM D2414-18.

De forma adicional, el primer material de negro de carbón puede tener un índice de absorción de aceite comprimido (COAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D3493-18 de menos de 100 ml/100 g, tal como de menos de 75 ml/100 g.

El primer material de negro de carbón puede tener una distribución del tamaño de agregados (ASD) caracterizada por un diámetro modal Dmoda (también conocido como "moda"), que es el diámetro más frecuente en la ASD, de más de 100 nm, tal como mayor que 120 nm o mayor que 150 nm o mayor que 200 nm o mayor que 250 nm o mayor que 300 nm o mayor que 500 nm. El ancho de la distribución de tamaños se puede expresar por su anchura total a la mitad del máximo (FWHM), también llamado AD50. Según la norma DIN ISO 15825, AD50 representa la anchura de la distribución medida en la mitad del punto máximo de la moda. La distribución del tamaño de agregados del primer material de negro de carbón puede tener un AD50 de al menos 40 nm, tal como de al menos 60 nm o al menos 100 nm o al menos 150 nm o al menos 200 nm o al menos 300 nm o al menos 500 nm. La distribución del tamaño de agregados de un material de negro de carbón se puede medir mediante dispersión de la luz utilizando una centrífuga de disco BI-DCP de Brookhaven, como se describe en la solicitud de patente de Estados Unidos publicada como US 2019/0062522 A1.

El segundo material de negro de carbón utilizado de acuerdo con la invención puede ser cualquier material de negro de carbón que tenga un área superficial por espesor estadístico (STSA) de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) de al menos 150 ml/100 g. Por ejemplo, el segundo material de negro de carbón puede tener una STSA de al menos 100 m2/gramo, tal como de al menos 120 m2/g, al menos 150 m2/g, al menos 200 m2/g, al menos 300 m2/g, al menos 500 m2/g o al menos 1000 m2/g. El segundo material de negro de carbón puede tener un OAN de al menos 150 ml/100 g, al menos 170 ml/100 g, al menos 200 ml/g o al menos 250 ml/100 g. La STSA y el OAN se pueden medir como se ha indicado anteriormente para el primer material de negro de carbón.

El segundo material de negro de carbón puede tener además un COAN medido de acuerdo con la norma ASTM D3493-18 de más de 100 ml/100 g, por ejemplo de más de 120 ml/100g.

De forma adicional, el segundo material de negro de carbón puede tener una distribución del tamaño de agregados (ASD) caracterizada por un diámetro modal Dmoda de menos de 100 nm, tal como de menos de 90 nm o menos de 80 nm o menos de 70 nm o menos de 60 nm o menos de 50 nm. La distribución del tamaño de agregados del segundo material de negro de carbón puede tener además una anchura total a la mitad del máximo (AD50) de menos de 100 nm, tal como de menos de 80 ppm o de menos de 60 ppm o de menos de 50 ppm o de menos de 40 ppm.

Los materiales de negro de carbón que tienen las propiedades físicas antes mencionadas, que se pueden utilizar como primer o segundo material de negro de carbón, respectivamente, en la práctica de la presente invención se pueden producir mediante pirólisis parcial controlada a partir de precursores de hidrocarburos de acuerdo con procesos industriales establecidos tales como el proceso de horno, proceso de negro de gas, proceso de negro de acetileno, proceso de negro térmico o proceso de negro de humo. La producción de negros de carbón es en sí bien conocida en la técnica y, por ejemplo, se describe en J.-B. Donnet et al., "Carbon Black: Science and Technology", 2a edición, por lo tanto, no se describe en el presente documento con más detalle. En consecuencia, los materiales de negro de carbón primero y segundo usados en la práctica de la presente invención pueden seleccionarse de entre calidades de negro de carbón comercialmente disponibles que tengan las propiedades respectivas.

El primer material de negro de carbón comprende un negro de humo y opcionalmente además un negro de hornos. Los negros de horno adecuados como primer material de negro de carbón de acuerdo con la presente invención se pueden ilustrar, por ejemplo, con ECORAX® S204, ECORAX® S470, PUREX® HS 45, PUREX® HS 25, CORAX® N6600, CORAX® N650 o CORAX® N550, todos disponibles comercialmente de ORION Engineered Carbons GmbH. El material de negro de humo adecuado puede ser DUREX® 0 o Lampblack 101, también disponible en ORION Engineered Carbons GmbH. Se lograron propiedades particularmente favorables en términos de conductividad eléctrica sorprendentemente alta y/o histéresis reducida de la composición polimérica cuando se usó un negro de carbón como primer material de carbono. Sin quedar ligado a teoría alguna, los inventores creen que esto puede estar asociado con la distribución de tamaño de partícula relativamente amplia y/o la pureza relativamente alta de los negros de humo frente a los negros de carbón producidos por otras técnicas.

El segundo material de negro de carbón usado de acuerdo con la presente invención normalmente comprende, pero sin limitación, un negro de humo. Los negros de carbón especialmente útiles como segundo material de negro de carbón de acuerdo con la invención son los negros de carbón altamente conductores (también denominados negros de carbón extraconductores), es decir, negros de carbón con una concentración de umbral de percolación baja, como, por ejemplo, PRINTEX® XE2 B, XPB 538 o XPB 545, todos disponibles en ORION Engineered Carbons GmbH.

El primer material de negro de carbón y el segundo material de negro de carbón están comprendidos en la composición polimérica de acuerdo con la presente invención, cada uno en una cantidad que está por debajo de la concentración umbral de percolación respectiva. Como es bien conocido y se describe, por ejemplo, en J.-B. Donnet et al., "Carbon Black: Science and Technology", 2a edición, la resistividad de volumen de un material polimérico generalmente disminuye cuando se añade una cantidad creciente de relleno conductor particulado a la matriz polimérica, con una transición de una zona aislante a una zona conductora a través de la denominada zona de percolación, en la que las partículas conductoras dispersas en la matriz polimérica comienzan a formar una red de relleno conductor. La concentración del umbral de percolación generalmente se conoce como la concentración de relleno para la cual se observa el mayor cambio en la resistividad de volumen (es decir, la concentración correspondiente a la mayor pendiente en un gráfico de concentración de relleno-resistividad de volumen). Más específicamente, la "concentración umbral de percolación" tal como se usa en el presente documento puede significar la concentración de un material de negro de carbón en un material polimérico aislante dado, que se requiere para lograr una resistividad de volumen crítico de 105 Q*cm. La concentración umbral de percolación se puede determinar como se describe en los ejemplos.

Como entenderá el experto, la concentración umbral de percolación depende del tipo de relleno conductor, por ejemplo, negro de carbón, y el material huésped polimérico. En consecuencia, la concentración del umbral de percolación generalmente será diferente para distintos materiales de negro de carbón, para un material polimérico dado, como también se ilustra en la Figura 1. La concentración umbral de percolación del primer negro de carbón será normalmente mayor que la concentración umbral de percolación del segundo negro de carbón en la práctica de la presente invención. La concentración umbral de percolación del primer material de negro de carbón puede ser, por ejemplo, de al menos el 150 %, al menos el 200 %, al menos el 300 % o al menos el 400 % de la concentración umbral de percolación del segundo material de negro de carbón.

Mientras que el primer y el segundo materiales de negro de carbón se usan de acuerdo con la presente invención en una cantidad que está por debajo de su concentración umbral de percolación respectiva, la cantidad total del primer material de negro de carbón y del segundo material de negro de carbón es suficiente para hacer que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora. Como se usa en el presente documento, "antiestático" o "disipador de estática" se refiere a un material que tiene una resistividad de volumen en el intervalo de 109 a 104 Q*cm. Tal como se usa en el presente documento, "conductor eléctrico" significa que el material respectivo tiene una resistividad de volumen inferior a 104 Q*cm.

De acuerdo con la presente invención, el primer material de negro de carbón se usa, preferentemente, en mayor cantidad que el segundo material de negro de carbón en la composición polimérica. Por ejemplo, el primer material de negro de carbón puede estar presente en la composición polimérica en una cantidad de 50 a menos del 100 % de su concentración umbral de percolación, preferentemente del 60 al 90 %, más preferentemente del 65 % al 85 % de su concentración umbral de percolación. El segundo material de negro de carbón puede estar presente, por ejemplo, en la composición en una cantidad del 50 % o menos, preferentemente del 40 % o menos, tal como del 35 % o menos de su concentración umbral de percolación. La relación en peso del primer material de negro de carbón al segundo material de negro de carbón en la composición puede ser, por ejemplo, de al menos 5:1, más preferentemente de al menos 6:1 e incluso más preferentemente de al menos 8:1.

La composición polimérica de acuerdo con la invención puede comprender opcionalmente otros rellenos conductores eléctricos tal como, por ejemplo, un material de negro de carbón diferente del primer y segundo materiales de negro de carbón descritos anteriormente, fibras de carbono, fibras de carbono recubiertas de metal, nanotubos de carbono, grafito, fibras metálicas o similares. Normalmente, sin embargo, las composiciones de acuerdo con la presente invención no comprenderán otro relleno eléctricamente conductor además del primer y segundo materiales de negro de carbón.

Las composiciones antiestáticas o eléctricamente conductoras de acuerdo con la presente invención pueden comprender opcionalmente uno o más aditivos comúnmente utilizados en la técnica de la formulación. Ilustrativos de tales aditivos son, por ejemplo, aceites y ceras; rellenos tales como dióxido de titanio, dióxido de silicio, óxido de cinc, carbonato de calcio, arcillas, silicato de calcio, sulfuro de cinc, alúmina hidratada y magnesia calcinada, pigmentos, colorantes, adyuvantes de procesamiento, modificadores reológicos, agentes de acoplamiento de silano, agentes vulcanizantes, aceleradores de vulcanización, activadores, curativos de azufre, antidegradantes y antioxidantes; estabilizadores de calor o luz; plastificantes y similares. El experto en la materia seleccionará dichos aditivos opcionales y sus respectivas cantidades de acuerdo con las propiedades y/o aplicación deseadas de la composición polimérica.

La composición polimérica de acuerdo con la invención puede ser en particular una composición curable, tal como, por ejemplo, una composición de caucho curable. La reacción de curado se puede inducir por cualquier medio conocido en la técnica, tal como con luz, humedad, calor y/o la adición de un reticulante. La reacción de curado puede ser, por ejemplo, una vulcanización. Los curativos adecuados comprendidos en la composición polimérica pueden comprender, por ejemplo, azufre, peróxidos, óxidos metálicos o similares.

De acuerdo con la invención, la composición polimérica puede exhibir, por ejemplo, una vez curada, un Módulo 300 % de al menos 5 MPa, tal como de al menos 8 MPa, de al menos 9 MPa o de al menos 10 MPa. De forma adicional, la composición polimérica, por ejemplo, una vez curada, puede tener una resistencia a la tracción de 10 MPa o más, tal como 15 MPa o más o 20 MPa o más. La composición polimérica, por ejemplo, una vez curada, puede tener una histéresis baja reflejada por un factor de pérdida tan 8 de 0,060 o menos, preferentemente de 0,058 o menos, incluso más preferentemente de 0,056 o menos. El factor de pérdida tan 8 se puede medir de acuerdo con la norma DIN 53 513 en modo controlado por deformación (1 ± 0,5 mm) en una muestra cilindrica (10 mm de altura y 10 mm de diámetro) a 60 °C con una frecuencia de 16 Hz.

Como se apreciará, las composiciones de acuerdo con la invención se pueden utilizar en diversas aplicaciones técnicas que requieren materiales a base de polímeros con propiedades antiestáticas o eléctricamente conductoras, resistencia mecánica y/o rigidez y/o baja histéresis. En consecuencia, la invención también se refiere a un artículo fabricado a partir de, o que comprende, la composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora mencionada anteriormente. Los ejemplos no limitantes de dichos artículos son, por ejemplo, neumáticos, componentes de neumáticos, revestimientos de cables, tubos, correas de transmisión, correas transportadoras, recubrimientos de rodillos, suelas de zapatos, elementos de sellado, elementos perfiles o amortiguadores. Debido a la histéresis excepcionalmente baja alcanzable combinada con características eléctricas y mecánicas adecuadas, las composiciones de acuerdo con la presente invención son particularmente interesantes para la producción de neumáticos que ahorran combustible que tienen una resistencia a la rodadura y acumulación de calor reducidas.

Las composiciones poliméricas antiestáticas o eléctricamente conductoras de acuerdo con la presente invención se pueden producir añadiendo a un material polimérico eléctricamente aislante

un primer material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) de menos de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) en el intervalo de 70 a 150 ml/100 g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación, y un segundo material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación,

en el que el primer material de negro de carbón y el segundo material de negro de carbón se usan en una cantidad total que es suficiente para hacer que la composición polimérica sea antiestática o eléctricamente conductora. El proceso puede comprender además homogeneizar la composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora, tal como mediante agitación, molienda, amasado o una combinación de los mismos.

Los materiales de negro de carbón pueden así dispersarse finamente en el material polimérico eléctricamente aislante. La dispersión se puede lograr por cualquier medio conocido en la técnica, tal como mediante mezcla, agitación, molienda, amasado, ultrasonidos, un dispositivo de disolución, un agitador mezclador, conjuntos de dispersión rotorestator u homogeneizadores de alta presión o una combinación de los mismos. Por ejemplo, se puede utilizar un mezclador de laboratorio con geometría de rotor engranado. La dispersión se puede llevar a cabo, por ejemplo, hasta que los materiales de negro de carbón se dispersen homogéneamente en la composición polimérica, lo que da como resultado un número de dispersión superior al 95 % o más, preferentemente 97 o más o más del 99 % de acuerdo con la clasificación conforme a la norma ASTM D2663-88, método de prueba B.

De acuerdo con la invención, la preparación de la composición se puede realizar, por ejemplo, en dos etapas: Inicialmente, el primer material de negro de carbón, el segundo material de negro de carbón y, opcionalmente, aditivos no curativos, si se usan, se añaden al material polimérico eléctricamente aislante de forma concomitante o sucesiva, tal como añadiendo el segundo material de negro de carbón después del primer material de negro de carbón o añadiendo el primer material de negro de carbón después del segundo material de negro de carbón al material polimérico eléctricamente aislante. El material polimérico, los materiales de negro de carbón y cualquier aditivo, si está presente, se pueden mezclar después a una temperatura elevada, tal como por debajo de 160 °C durante un tiempo de mezcla total de menos de 10 minutos, preferentemente de aproximadamente 6 minutos. En una segunda etapa posterior, la mezcla obtenida de la primera etapa se mezcla con una composición de curado que comprende uno o más aditivos curativos durante menos de 5 minutos, normalmente menos de 3 minutos, preferentemente durante aproximadamente 2,5 minutos, a una temperatura de menos de 93 °C (115 °F).

El proceso puede comprender otras etapas, tal como la extrusión o el enfriamiento del producto a temperatura ambiente y su almacenamiento para su posterior procesamiento. El proceso puede comprender además una etapa de curado, que puede llevarse a cabo, por ejemplo, sometiendo la composición a condiciones de curado térmico, por ejemplo, una temperatura de 120-200 °C durante un tiempo de 5 a 30 minutos.

Habiendo descrito anteriormente de manera general la presente invención, puede obtenerse una comprensión más completa haciendo referencia a los siguientes ejemplos específicos. Estos ejemplos se proporcionan en el presente documento solo con fines ilustrativos y no pretenden limitar la presente invención, a lo que más bien se le debe dar el alcance completo de las reivindicaciones adjuntas incluyendo cualquier equivalente de las mismas.

Ejemplos

Todas las partes y porcentajes mencionados en el presente documento se refieren al peso, a menos que se indique lo contrario.

Materiales de negro de carbón

Los siguientes materiales de negro de carbón se usaron como rellenos conductores eléctricos para preparar compuestos poliméricos conductores o disipadores de electricidad:

DUREX® 0: Negro de humo con una STSA de aproximadamente 17 m2/g y un OAN de aproximadamente 135 ml/100 g, comercialmente disponible en Orion Engineered Carbons GmbH CORAX® N550: Negro de horno con una STSA de aproximadamente 39 m2/g y un OAN de aproximadamente 121 ml/100 g, comercialmente disponible en Orion Engineered Carbons GmbH CORAX® N772: Negro de horno con una STSA de aproximadamente 30 m2/g y un OAN de aproximadamente 65 ml/100 g, comercialmente disponible en Orion Engineered Carbons GmbH

PRINTEX® XE2 B: Negro de carbón de alta conductividad con una STSA de aproximadamente 950 m2/g y un OAN de aproximadamente 420 ml/100g, comercialmente disponible de Orion Engineered Carbons GmbH

XPB 538: Negro de carbón de alta conductividad con una STSA de aproximadamente 550 m2/g y un OAN de aproximadamente 280 ml/100g, comercialmente disponible en Orion Engineered Carbons GmbH

El área superficial por espesor estadístico (STSA) de los negros de carbón se determinó de acuerdo con la norma ASTM D6556-17.

El índice de absorción de aceite (OAN) de los negros de carbón se determinó de acuerdo con la norma ASTM D2414-18a.

Preparación de compuestos de caucho de referencia con un único tipo de relleno de negro de carbón sistemáticamente variado para la determinación de la concentración umbral de percolación

Los compuestos de caucho con una cantidad sistemáticamente variada de un solo tipo de los rellenos de negro de carbón antes mencionados se prepararon de la siguiente manera de acuerdo con la formulación indicada en la Tabla 1.

Tabla 1:

El componente polimérico se introdujo en un mezclador de laboratorio GK1.5E con una geometría de rotor PES5 entrelazado fabricado por Harburg Freudenberger y se molió durante 30 segundos a una temperatura de la cámara de 40 °C y una velocidad de rotor de 60 rpm. Posteriormente, el negro de carbón, Vivatec 500, ZnO, ácido esteárico, Vulkanox 4020/LG, Protektor G3108 y Kristalex F85 se añadieron en las cantidades indicadas con agitación. Las cantidades respectivas de negro de carbón utilizadas se indican en la Tabla 2 a continuación. Después de otros 90 segundos, se levantó y limpió el ariete y se volvió a mezclar el lote durante 90 segundos. Después de un total de 4 minutos, el lote se dejó caer en un molino abierto para su enfriamiento y mezclado distributivo adicional. La temperatura del lote no superó los 160 °C en la primera etapa de mezcla. En una segunda etapa de mezcla, el azufre y el acelerador (Vulkacit CZ/EG-Z) se añadieron a continuación en las cantidades indicadas al lote maestro obtenido en el primer paso de mezcla. La mezcla resultante se molió en el mezclador GK1.5E a una temperatura de la cámara de 40 °C durante 2 minutos. La velocidad del rotor fue de 40 rpm y se aseguró que la temperatura del lote no excediera los 105 °C. Después, la mezcla se procesó nuevamente en un molino abierto.

Las composiciones vulcanizables resultantes (compuestos verdes) se curaron durante aproximadamente 20 minutos a una temperatura de 150 °C.

A continuación, se midió la resistividad de volumen de las composiciones curadas así obtenidas de acuerdo con la norma DIN EN 62631-3-2:2016. Los resultados se resumen a continuación en la Tabla 2.

Tabla 2

continuación

La figura 1 muestra un gráfico de la resistividad de volumen en función de la concentración de negro de carbón para los ejemplos de referencia 1-4. Para cada calidad de negro de carbón se produce una transición de una región de aislamiento a una región conductora al aumentar la concentración de negro de carbón. Esta transición ocurre en una carga de negro de carbón, que aumenta en el orden de XPB538<N550<Durex0<N772. La línea horizontal discontinua que se muestra en la Figura 1 designa una resistividad de volumen de 105O*cm. La concentración umbral de percolación, es decir, la concentración de relleno a la que el compuesto de caucho pasa de la zona de aislamiento a la zona conductora y alcanza una resistividad de volumen de 105 O*cm, se determina como el valor del eje X en la intersección de la curva de resistividad de volumen-concentración respectivo con la línea horizontal discontinua. Para el material de caucho dado, se determinaron las siguientes concentraciones umbral de percolación en consecuencia: aproximadamente 12 phr para XPB538, aproximadamente 44 phr para N550, aproximadamente 52 phr para Durex 0 y aproximadamente 68 phr para N772. PRINTEX® XE2 B (no se muestra) exhibió como un negro de carbón altamente conductor similar al XPB538 una concentración crítica de negro de carbón de aproximadamente 10 phr en el material de caucho dado. DurexO exhibió un concentración umbral de percolación sorprendentemente bajo considerando que su área de superficie específica es significativamente más pequeña que en el caso de N772.

Preparación de compuestos de caucho eléctricamente conductores utilizando tipos únicos de rellenos de negro de carbón frente a combinaciones de los mismos

Se prepararon compuestos de caucho que tienen una resistividad de volumen comparable del orden de 104 O*cm de acuerdo con la formulación de la Tabla 1 y el procedimiento descrito anteriormente en el contexto de los Ejemplos de referencia 1-4, usando diferentes tipos de negros de carbón, ya sea individualmente (Ejemplos Comparativos 6-9) o en combinación (Ejemplo Comparativo 10 y Ejemplos 11-13) en las cantidades indicadas a continuación en la Tabla 3. Además, se preparó como referencia un compuesto de caucho sin relleno que no contenía negro de carbón (Ejemplo Comparativo 5).

Caracterización de las composiciones poliméricas vulcanizadas

Los compuestos de caucho así preparados de los Ejemplos 5-13 se analizaron en cuanto a sus propiedades físicas de acuerdo con los siguientes métodos:

La resistividad de volumen se midió de acuerdo con la norma DIN EN 62631-3-2:2016.

La resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y el módulo 300 % se midieron de acuerdo con la norma DIN 53 504.

La dureza Shore A se midió de acuerdo con la norma DIN 53505.

El factor de pérdida tan 8 se midió de acuerdo con la norma DIN 53 513 en modo controlado por deformación (1 ± 0,5 mm) en una muestra cilíndrica (10 mm de altura y 10 mm de diámetro) a 60 °C con una frecuencia de 16 Hz.

Como medida de la dispersión del relleno se determinó el coeficiente de dispersión mediante topografía superficial, incluida la corrección de Medalia, de acuerdo con el procedimiento descrito en A. Wehmeier, "Filler Dispersion Analysis by Topography Measurements", Informe técnico ^tR 820, Degussa GmbH, así como en A. Wehmeier, " Entwicklung eines Verfahrens zur Charakterisierung der Füllstoffdispersion in Gummimischungen mittels einer Oberflachentopographie", tesis, 1998 en la Münster University of Applied Sciences, y DE 19917975 C2. El coeficiente de dispersión obtenido de acuerdo con este método generalmente se correlaciona bien (por ejemplo, con un coeficiente de determinación >0,95) con el coeficiente de dispersión determinado por métodos ópticos, tales como los determinados de acuerdo con la norma ASTM D2663-88, método de prueba B. En la Tabla 3 a continuación, en lugar del coeficiente de dispersión, el área del pico (%) descrita igualmente en dicho método basado en la topografía de la superficie se presenta como una medida de la dispersión del relleno. Cuanto mejor sea la dispersión, menor será el área del pico.

Los resultados se resumen en la tabla 3 a continuación. Como puede observarse en la tabla 3, el compuesto de caucho sin relleno (Ejemplo Comparativo 5) es eléctricamente aislante y tiene propiedades mecánicas relativamente malas. El compuesto de caucho puede volverse eléctricamente conductor y el material endurecerse y endurecerse mediante la adición de una partícula gruesa de negro de carbón, por ejemplo de tipo DUREX® 0, CORAX® N550 o CORAX® N772. Sin embargo, se requieren cantidades sustanciales de dicho relleno ya que sus concentraciones de umbral de percolación son relativamente altas. En consecuencia, estos compuestos de caucho rellenos exhiben un alto factor de pérdida tan 8 (véanse los Ejemplos Comparativos 6-8). Se puede lograr una histéresis más baja mediante el uso de un grado de negro de carbón extraconductor (XPB 538), sin embargo, en este caso, la dureza, el módulo y la resistencia a la tracción son significativamente inferiores (véase el Ejemplo Comparativo 9). Por otra parte, el área de pico relativamente alta indica desafíos en la dispersión fina de dicho material de negro de carbón extraconductor. Las composiciones de los Ejemplos 10-13, por otra parte, comprendían una mezcla de un negro de carbón de partículas gruesas y un material de negro de carbón extraconductor, cada uno en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación, como puede verse en los Ejemplos de referencia 1-4. Aun así, la cantidad total de material de negro de carbón fue suficiente para proporcionar la resistividad del volumen objetivo. Como puede observarse a partir de los datos mostrados en la Tabla 3, estas composiciones de caucho exhiben propiedades eléctricas y mecánicas equilibradas con un consumo total reducido de negro de carbón en comparación con el uso del negro de carbón de partículas gruesas respectivo solo. Cuando se usó una combinación de negros de carbón de acuerdo con la presente invención, se observó una reducción de la histéresis más allá del nivel alcanzable mediante el uso del negro de carbón extraconductor solo (véanse los Ejemplos 11 y 13 frente al Ejemplo Comparativo 10). Los compuestos de caucho de acuerdo con la invención (Ejemplos 11 y 13) en consecuencia exhiben una histéresis baja reducida a altos niveles de rigidez y resistencia a la tracción combinados con el comportamiento eléctricamente conductor objetivo y procesabilidad/grado de dispersión aceptables reflejados por un área de pico suficientemente pequeña. Debido a la cantidad total reducida de relleno de negro de carbón en comparación con los compuestos correspondientes que contienen solo el negro de carbón de partículas gruesas respectivo y una cantidad comparativamente pequeña del material de negro de carbón extraconductor, las composiciones de caucho de acuerdo con la presente invención pueden proporcionarse a costes comparativamente bajos y consumo de recursos.

Como se ilustra en los ejemplos anteriores, la presente invención permite proporcionar materiales poliméricos antiestáticos o eléctricamente conductores con un perfil equilibrado de propiedades eléctricas y mecánicas e histéresis reducida, lo cual es beneficioso, por ejemplo para la producción de neumáticos ahorradores de combustible.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora que comprende:

a) un material polimérico eléctricamente aislante que comprende un caucho,

b) un primer material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 por debajo de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 en el intervalo de 70 a 150 ml/100g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación, en donde el primer material de negro de carbón comprende un negro de humo y

c) un segundo material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 de al menos 150ml/100g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación,

en donde la composición polimérica que comprende el primer y segundo materiales de negro de carbón tiene una resistividad de volumen en el intervalo de 109 a 104 Q*cm o inferior.

2. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el primer material de negro de carbón está presente en la composición en una cantidad del 50 % a menos del 100 % de su concentración umbral de percolación, preferentemente del 60 % al 90 % de su concentración umbral de percolación, más preferentemente del 65 % al 85 % de su concentración umbral de percolación; y/o en la que el segundo material de negro de carbón está presente en la composición en una cantidad del 50 % o menos, preferentemente del 40 % o menos, más preferentemente del 35 % o menos de su concentración umbral de percolación.

3. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 anteriores, en la que la relación en peso del primer material de negro de carbón al segundo material de negro de carbón en la composición es al menos 5:1.

4. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, en la que el primer material de negro de carbón exhibe una concentración umbral de percolación, que es mayor que la concentración umbral de percolación del segundo material de negro de carbón, en donde, preferentemente, la concentración umbral de percolación del primer material de negro de carbón es de al menos el 150 %, tal como al menos el 300 %, de la concentración umbral de percolación del segundo material de negro de carbón.

5. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 anteriores, en la que el segundo material de negro de carbón comprende un negro de horno.

6. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, en la que el primer material de negro de carbón tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 de 60 m2/g o menos, tal como 50 m2/g o menos, 40 m2/g o menos, 30 m2/g o menos o 20 m2/g o menos, y/o tiene un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 en el intervalo de 80 a 145 ml/100 g, tal como de 100 a 140 ml/100 g.

7. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 anteriores, en la que el segundo material de negro de carbón tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 de al menos 150 m2/g, tal como al menos 200 m2/g o al menos 300 m2/g o al menos 500 m2/g y/o tiene un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 de al menos 170 ml/100 g, tal como al menos 200 ml/100 g o al menos 250 ml/100 g.

8. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 anteriores, que es una composición de caucho curable.

9. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 8, en la que la composición de caucho, una vez curada, exhibe un módulo M300 % de al menos 5 MPa, tal como al menos 8 Mpa y/o una resistencia a la tracción de al menos 10 MPa, tal como al menos 15 MPa o al menos 20 MPa y/o un factor de pérdida tan 8 (a 60 °C) inferior a 0,06, tal como 0,056 o inferior.

10. Un artículo fabricado a partir de una composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. El artículo de acuerdo con la reivindicación 10 que es un neumático, un componente de neumático, un revestimiento de cable, un tubo, una correa de transmisión, una cinta transportadora, un recubrimiento de rodillo, una suela de zapato, un elemento de sellado, un elemento de perfiles o amortiguador.

12. Un proceso para preparar una composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora, tal como una composición polimérica como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende: añadir un material polimérico eléctricamente aislante que comprende un caucho

a) un primer material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 por debajo de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 en el intervalo de 70 a 150 ml/100g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación, en donde el primer material de negro de carbón comprende un negro de humo y

b) un segundo material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 de al menos 150ml/100g en una cantidad por debajo de su concentración umbral de percolación,

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende además homogeneizar la composición polimérica antiestática o eléctricamente conductora, tal como mediante agitación, molienda, amasado o una combinación de los mismos.

14. Uso de una combinación de un primer material de negro de carbón que tiene un área superficial por espesor estadístico (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 por debajo de 70 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido de acuerdo con la norma ASTM D2414-18 en el intervalo de 70 a 150 ml/100 g, en el que el primer material de negro de carbón comprende un negro de carbón y un segundo material de negro de carbón que tiene una superficie de espesor estadístico área (STSA) medida de acuerdo con la norma ASTM D6556-17 de al menos 100 m2/g y un índice de absorción de aceite (OAN) medido según la norma ASTM D2414-18 de al menos 150 ml/100 g como carga conductora o como agente antiestático.