JP2007269947A - Surface-modified carbon black and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、表面改質カーボンブラック、詳しくはシリコーンポリマーへの分散性に優れ、とくにシリコーンゴムに導電性を抑えながら高熱伝導性を付与するための充填材として好適に使用することができる表面改質カーボンブラックおよびその製造方法に関する。 The present invention is excellent in dispersibility in surface-modified carbon black, more specifically in a silicone polymer. In particular, the surface modification can be suitably used as a filler for imparting high thermal conductivity while suppressing conductivity in silicone rubber. The present invention relates to a quality carbon black and a production method thereof.
近年、排出ガスに含まれる有害物質低減と低燃費化の両立を目的として、電気自動車の開発研究が盛んに行なわれている。また、高出力二次電池とガソリンエンジンを組み合わせたハイブリッド車も普及しつつある。 In recent years, electric vehicles have been actively researched and developed for the purpose of reducing harmful substances contained in exhaust gas and reducing fuel consumption. Hybrid vehicles that combine high-power secondary batteries and gasoline engines are also becoming popular.
電気自動車やハイブリッド車においては、高効率なモーターの開発が必須であり、この モーターの部材として高性能の絶縁部材が要求されている。自動車用モーターの絶縁部材、とくにコイルの結束部材には、優れた耐熱性、高温耐油性などが要求されるが、このような要求を満たすエラストマーとしてシリコーンゴムが挙げられる。 In electric vehicles and hybrid vehicles, development of highly efficient motors is indispensable, and high-performance insulating members are required as members of these motors. An insulating member of an automobile motor, particularly a coil binding member, is required to have excellent heat resistance, high temperature oil resistance, and the like. Silicone rubber is an example of an elastomer that satisfies such a requirement.
絶縁部材用のシリコーンゴムにおいては、上記の性能とともに、放熱性を向上させるために高い熱伝導性が要求される。従来、シリコーンゴムの熱伝導性を改善するために、充填材として酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの微粉末を用いる方法が提案されているが(特許文献1参照)、200℃以上の高温条件下で使用すると不純物やpHの影響により、シリコーンゴムが劣化するという欠点がある。 In silicone rubber for insulating members, high thermal conductivity is required in order to improve heat dissipation in addition to the above performance. Conventionally, in order to improve the thermal conductivity of silicone rubber, a method using fine powders such as aluminum oxide, aluminum hydroxide, and magnesium oxide as a filler has been proposed (see Patent Document 1), which is 200 ° C. or higher. When used under high temperature conditions, there is a drawback that silicone rubber deteriorates due to the influence of impurities and pH.
一方、従来からゴム、エラストマーに耐熱性、耐摩耗性、補強性を付与する充填材として、カーボンブラックが広く用いられており(例えば、特許文献2参照)、カーボンブラックは熱伝導性の向上にも寄与することが期待されるが、カーボンブラックは導電性素材であるため、絶縁部材の充填材として用いるには絶縁性の点で問題がある。 On the other hand, carbon black has been widely used as a filler for imparting heat resistance, wear resistance, and reinforcement to rubbers and elastomers (see, for example, Patent Document 2), and carbon black improves thermal conductivity. However, since carbon black is a conductive material, there is a problem in terms of insulation when used as a filler for an insulating member.
カーボンブラックに高電気抵抗を付与する手段として、表面に特定の酸化処理を施す手法(特許文献3参照)や、多官能性エポキシ樹脂などで被膜する手法(特許文献4参照)などが提案されているが、これらの手法で達成できるカーボンブラックの体積固有抵抗値は5〜50Ωcm程度である。
本発明は、とくに、絶縁材用充填材として用いる場合におけるカーボンブラックの上記従来の問題点を解消するために、カーボンブラックの表面改質について多くの試験、検討を行った結果としてなされたものであり、その目的は、とくに、シリコーンゴムに対して、導電性を抑えながら、高熱伝導性を付与することができる表面改質カーボンブラックおよびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made as a result of many tests and examinations on the surface modification of carbon black in order to eliminate the above-mentioned conventional problems of carbon black particularly when used as a filler for an insulating material. In particular, the object is to provide a surface-modified carbon black capable of imparting high thermal conductivity to silicone rubber while suppressing conductivity, and a method for producing the same.
上記目的を達成するための請求項1による表面改質カーボンブラックは、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物の1つのイソシアネート基が、カーボンブラック粒子表面の官能基と結合し、該トリイソシアネート化合物の他の2つのイソシアネート基が、ジオール変性の反応性ポリマーと結合していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the surface-modified carbon black according to claim 1 is characterized in that one isocyanate group of a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends is bonded to a functional group on the surface of carbon black particles. It is characterized in that the other two isocyanate groups of the compound are bound to a diol-modified reactive polymer.
請求項2による表面改質カーボンブラックの製造方法は、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物およびジオール変性の反応性ポリマーを非反応性の溶媒に溶解し、該溶媒中にカーボンブラックを加えて混合し、カーボンブラック粒子表面の官能基と前記トリイソシアネート化合物の1つのイソシアネート基とを結合させるとともに、ジオール変性の反応性ポリマーの反応基とトリイソシアネート化合物の他の2つのイソシアネート基とを結合させることを特徴とする。 The method for producing a surface-modified carbon black according to claim 2 comprises dissolving a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends and a diol-modified reactive polymer in a non-reactive solvent, and adding carbon black to the solvent. To combine the functional group on the surface of the carbon black particle and one isocyanate group of the triisocyanate compound, and the reactive group of the diol-modified reactive polymer and the other two isocyanate groups of the triisocyanate compound. It is characterized by making it.
請求項3による表面改質カーボンブラックの製造方法は、請求項2において、 カーボンブラック粒子表面の官能基がヒドロキシル基またはカルボキシル基またはヒドロキシル基とカルボキシル基で、官能基がヒドロキシル基の場合は官能基量が0.14μeq/m2以上、官能基がカルボキシル基の場合は官能基量が0.14μeq/m2以上、官能基がヒドロキシル基とカルボキシル基の場合は両官能基量の和が0.14μeq/m2以上であることを特徴とする。 The method for producing surface-modified carbon black according to claim 3 is the method according to claim 2, wherein the functional group on the surface of the carbon black particles is a hydroxyl group, a carboxyl group, or a hydroxyl group and a carboxyl group, and the functional group is a hydroxyl group. When the amount is 0.14 μeq / m 2 or more, when the functional group is a carboxyl group, the amount of the functional group is 0.14 μeq / m 2 or more, and when the functional group is a hydroxyl group and a carboxyl group, the sum of both functional groups is 0. It is 14 μeq / m 2 or more.
本発明によれば、反応性ポリマー、とくにシリコーンゴムなどシリコーンポリマーへの分散性に優れ、シリコーンゴムに導電性を抑えながら、高熱伝導性を付与することができる充填材として好適に使用できる表面改質カーボンブラックおよびその製造方法が提供される。 According to the present invention, surface modification that can be suitably used as a filler that is excellent in dispersibility in reactive polymers, particularly silicone polymers such as silicone rubber, and can impart high thermal conductivity while suppressing conductivity in silicone rubber. Quality carbon black and a method for producing the same are provided.
本発明による表面改質カーボンブラックは、その粒子表面を絶縁性のジオール変性反応性ポリマー、好ましくは、シリコーンゴムのようにジメチルポリシロキサン骨格を主構造とするものと反応させて表面改質したものであり、高い固有体積抵抗を有するとともに、シリコーンゴムへの優れた分散性をそなえている。従って、シリコーンゴム用の充填材として良好な分散性を示し、シリコーンゴムの絶縁性を損なわない範囲で熱伝導性を向上させることが可能となる。本発明による表面改質カーボンブラックはまた、シリコーンポリマーに対する分散性の向上によりインキ、静電荷現像用トナー、塗料、その他シリコーンポリマーの応用分野において多くの用途が期待される。 The surface modified carbon black according to the present invention has a surface modified by reacting the particle surface with an insulating diol-modified reactive polymer, preferably with a dimethylpolysiloxane skeleton as the main structure, such as silicone rubber. In addition to having a high specific volume resistance, it has excellent dispersibility in silicone rubber. Therefore, it exhibits good dispersibility as a filler for silicone rubber, and it is possible to improve thermal conductivity as long as the insulating property of the silicone rubber is not impaired. The surface-modified carbon black according to the present invention is also expected to have many uses in the application fields of inks, electrostatic charge developing toners, paints, and other silicone polymers due to the improved dispersibility in silicone polymers.
本発明において適用されるカーボンブラックの種類にはとくに制限はなく、ファーネス法で発生したカーボンブラック、サーマル法で発生したサーマルブラック、チャンネル法で発生したチャンネルブラックのいずれでも使用することができるが、一次粒子径が0.01μm未満の粒子径を有するカーボンブラックでは粒子間に作用する凝集力が大きいために凝集し易くなることから、電子顕微鏡観察により測定される一次粒子径が0.01μm以上のカーボンブラックを使用するのが好ましい。 The type of carbon black applied in the present invention is not particularly limited, and any of carbon black generated by the furnace method, thermal black generated by the thermal method, and channel black generated by the channel method can be used. Since carbon black having a primary particle size of less than 0.01 μm has a high cohesive force acting between the particles, it tends to agglomerate. Therefore, the primary particle size measured by electron microscope observation is 0.01 μm or more. It is preferable to use carbon black.
本発明の表面改質カーボンブラックは、カーボンブラック粒子表面の官能基と、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物の1つ(第1末端)のイソシアネート基が結合し、さらに、トリイソシアネート化合物の他の2つ(第2、3末端)のイソシアネート基が、ジオール変性の反応性ポリマーのヒドロキシル基などの反応性基と結合した構造からなるものである。 In the surface-modified carbon black of the present invention, the functional group on the surface of the carbon black particle and one (first terminal) isocyanate group of a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three terminals are bonded, and further, the triisocyanate compound The other two (second and third terminal) isocyanate groups have a structure in which a reactive group such as a hydroxyl group of a diol-modified reactive polymer is bonded.
反応性ポリマーを結合させるカーボンブラックには、その表面に反応性官能基を有しているカーボンブラックであれば特に制限なく用いることができる。反応性官能基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、キノン基、アミノ基、スルホン基、エポキシ基などが挙げられる。とくにヒドロキシル基、カルボキシル基などの酸性官能基、アミノ基を粒子表面に有しているカーボンブラックが好ましい。 As the carbon black to which the reactive polymer is bonded, any carbon black having a reactive functional group on its surface can be used without particular limitation. Examples of the reactive functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a quinone group, an amino group, a sulfone group, and an epoxy group. In particular, carbon black having acidic functional groups such as hydroxyl groups and carboxyl groups, and amino groups on the particle surface is preferred.
カーボンブラック粒子表面の官能基は、その生成プロセス段階から存在するものもあり、また、カーボンブラックを化学修飾することにより生成および制御することもできる。官能基を化学修飾する方法は以下のとおりである。
ヒドロキシル基、カルボキシル基、キノン基の生成:カーボンブラックをオゾン、酸素、NOx、SOxなどのガス雰囲気に曝す方法、カーボンブラックを低温酸素プラズマで処理する方法などの気相酸化処理法、カーボンブラックをオゾン水、過酸化水素水、ペルオキソ2酸あるいはその塩類の水溶液中で酸化する方法、カーボンブラックを次亜ハロゲン酸塩、重クロム酸塩、過マンガン酸塩の水溶液中で酸化する方法、カーボンブラックを硝酸などの酸化剤水溶液中で酸化する方法などの液相酸化処理法。
Some of the functional groups on the surface of the carbon black particles are present from the generation process stage, and can be generated and controlled by chemically modifying the carbon black. The method for chemically modifying the functional group is as follows.
Hydroxyl group, carboxyl group, and quinone group generation: gas-phase oxidation treatment methods such as exposing carbon black to a gas atmosphere such as ozone, oxygen, NOx, SOx, treating carbon black with low-temperature oxygen plasma, and carbon black Method of oxidizing in aqueous solution of ozone water, hydrogen peroxide solution, peroxodiacid or its salt, method of oxidizing carbon black in aqueous solution of hypohalite, dichromate, permanganate, carbon black A liquid phase oxidation method such as a method in which oxidizer is oxidized in an aqueous oxidizing agent solution such as nitric acid.
アミノ基の生成:カーボンブラックを硝酸/硫酸混合系で酸化してニトロ基を生成させ、ホルムアルデヒドなどの還元剤でそのニトロ基を還元する方法。
スルホン基の生成:カーボンブラックを濃硫酸でスルホン化する方法。
エポキシ基の生成:カーボンブラックのヒドロキシル基、カルボキシル基にエポキシ基を有するハロゲン化物を反応させる方法。
Amino group generation: A method in which carbon black is oxidized in a nitric acid / sulfuric acid mixed system to generate a nitro group, and the nitro group is reduced with a reducing agent such as formaldehyde.
Sulfon group generation: A method of sulfonating carbon black with concentrated sulfuric acid.
Generation of epoxy group: A method of reacting a hydroxyl group and a carboxyl group of carbon black with a halide having an epoxy group.
なお、化学修飾を行なう程度は、pH5以下のカーボンブラックを用いるのが好ましく、pH5以下の市販の酸性カーボンブラックあるいはチャンネルブラックであれば、上記の酸化処理を行なうことなく、そのまま適用することもできる。 In addition, it is preferable to use carbon black having a pH of 5 or less for the degree of chemical modification. Commercially available acidic carbon black or channel black having a pH of 5 or less can be applied as it is without performing the above oxidation treatment. .
カーボンブラック粒子表面の官能基としては、ヒドロキシル基やカルボキシル基が得易く、且つ効率的に機能するが、これらの官能基量としては、官能基がヒドロキシル基の場合には0.14μeq/m2以上、官能基がカルボキシル基の場合には0.14μeq/m2以上、官能基がヒドロキシル基とカルボキシル基の場合は両官能基量の和が0.14μeq/m2以上であることが望ましい。官能基量が0.14μeq/m2未満では、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物を均一にカーボンブラック粒子表面に反応させることが難しく、例えば第2、3末端のイソシアネート基と片末端ジオール変性ポリマーのヒドロキシル基とを結合させた場合にも沈降する成分が多くなり、表面改質カーボンブラックに十分な電気抵抗を付与し難くなる。 The functional group of the carbon black particle surface, easy to obtain a hydroxyl group or a carboxyl group, although and efficiently functioning, as the amount of these functional groups, when the functional group is a hydroxyl group 0.14μeq / m 2 As described above, when the functional group is a carboxyl group, it is preferably 0.14 μeq / m 2 or more, and when the functional group is a hydroxyl group and a carboxyl group, the sum of both functional groups is preferably 0.14 μeq / m 2 or more. If the functional group amount is less than 0.14 μeq / m 2 , it is difficult to uniformly react the triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends on the surface of the carbon black particles. For example, the second and third end isocyanate groups and one end Even when the hydroxyl group of the diol-modified polymer is bonded to the diol-modified polymer, more components are precipitated, and it is difficult to impart sufficient electric resistance to the surface-modified carbon black.
上記のカーボンブラック粒子表面の官能基を、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物と反応させることにより、カーボンブラック粒子表面に化学結合によりイソシアネート化合物が付加結合する。この反応例を化1に示す。化1は、カーボンブラック粒子表面の官能基としてヒドロキシル基と、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物としてイソシアヌレート構造を持つヘキサンイソシアネート化合物とをウレタン結合させた反応例である。 By reacting the functional group on the surface of the carbon black particles with a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends, the isocyanate compound is additionally bonded to the surface of the carbon black particles by a chemical bond. An example of this reaction is shown in Chemical Formula 1. Chemical formula 1 is a reaction example in which a hydroxyl group as a functional group on the surface of carbon black particles and a hexane isocyanate compound having an isocyanurate structure as a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends are urethane-bonded.
3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物としては、イソシアヌレート構造を持つもの、例えば、三井武田ケミカル(株)製のD−127N、D−170N、D−170HN、D−172N、D−177Nなどが挙げられる。 Triisocyanate compounds having isocyanate groups at all three ends include those having an isocyanurate structure, for example, D-127N, D-170N, D-170HN, D-172N, D-177N manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. Etc.
本発明のカーボンブラックは、カーボンブラック粒子表面の官能基と結合した3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物の未反応の第2、3末端のイソシアネート基がジオール変性の反応性ポリマーと結合して表面改質されたものであり、 反応性ポリマーに含有される反応性基としては、イソシアネート基と化学結合するものであればとくに制限無く使用することができ、ヒドロキシル基、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基などが挙げられる。 In the carbon black of the present invention, the unreacted second and third isocyanate groups of the triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends bonded to the functional groups on the surface of the carbon black particles are bonded to the diol-modified reactive polymer. The reactive group contained in the reactive polymer can be used without particular limitation as long as it is chemically bonded to an isocyanate group, such as a hydroxyl group, an amino group, a mercapto group. And carboxyl group.
このうち、アミノ基などの反応性の高いものの場合には、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物が中間となって反応性ポリマー同士が結合し易くなり、カーボンブラックの表面改質がなされ難くなるので、その場合には、一旦トリイソシアネート化合物を結合させた後、溶媒中に遊離しているトリイソシアネート化合物を遠心分離機を用いて洗浄除去し、再度反応性ポリマーを結合させることが必要である。 Among these, in the case of a highly reactive substance such as an amino group, the triisocyanate compound having an isocyanate group at all three ends becomes an intermediate and the reactive polymers are easily bonded to each other, and the surface modification of carbon black is performed. In this case, after binding the triisocyanate compound, it is necessary to wash away the triisocyanate compound released in the solvent using a centrifuge, and bind the reactive polymer again. It is.
カーボンブラック粒子表面の官能基と結合した3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物の未反応の第2、3末端のイソシアネート基がジオール変性の反応性ポリマーと結合して表面改質する場合の反応例を化2に示す。化2は、化1に示した3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物が結合したカーボンブラックに、反応性基としてジオール基を有する反応性シリコーンポリマーをウレタン結合を介して結合した構造を有する表面改質カーボンブラックが生成する化学反応を示したものである。 In the case where the unreacted second and third isocyanate groups of the triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends bonded to the functional groups on the surface of the carbon black particles are bonded to the diol-modified reactive polymer to modify the surface. A reaction example is shown in Chemical Formula 2. Chemical formula 2 has a structure in which a reactive silicone polymer having a diol group as a reactive group is bonded via a urethane bond to carbon black in which a triisocyanate compound having an isocyanate group is bonded to all three ends shown in chemical formula 1. The chemical reaction which surface-modified carbon black produces | generates is shown.
すなわち、化2による表面改質カーボンブラックの生成は、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物および片末端にのみ反応性基を有するジオール変性の反応性シリコーンポリマーを溶媒に溶解し、該溶媒中にカーボンブラックを加え、混合してカーボンブラック粒子表面にイソシアネート基をウレタン結合させ、未反応の第2、3末端のイソシアネート基を片末端ジオール変性反応性ポリマーのヒドロキシル基にウレタン結合させることにより行われるものであり、トリイソシアネート化合物はカーボンブラックと反応性ポリマーを結合させるための中間物質として機能する。 That is, the production of the surface-modified carbon black by the chemical formula 2 is performed by dissolving a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends and a diol-modified reactive silicone polymer having a reactive group only at one end in a solvent. Carbon black is added and mixed to urethane bond an isocyanate group to the surface of the carbon black particle, and an unreacted second and third isocyanate group is urethane bonded to the hydroxyl group of the one-end diol-modified reactive polymer. In practice, the triisocyanate compound functions as an intermediate for binding carbon black and reactive polymer.
反応性ポリマーは、絶縁性を有していればとくに限定されないが、反応性シリコーンポリマーがとくに好適に使用される。反応性ポリマーのうち、両末端に反応性基を有する反応性ポリマーはカーボンブラック表面反応性基との反応性が乏しいため、片末端にのみ反応性基を有する反応性ポリマーが好ましい。シリコーンシリコーンゴムへの優れた分散性を得るためには、シリコーンゴムと近似したジメチルポリシロキサン骨格を有する反応性シリコーンポリマーが好適である。 The reactive polymer is not particularly limited as long as it has insulating properties, but a reactive silicone polymer is particularly preferably used. Of the reactive polymers, reactive polymers having reactive groups at both ends are poor in reactivity with the carbon black surface reactive groups, and therefore, reactive polymers having reactive groups only at one end are preferred. In order to obtain excellent dispersibility in silicone silicone rubber, a reactive silicone polymer having a dimethylpolysiloxane skeleton similar to that of silicone rubber is suitable.
反応性ポリマーとしては、分子量500〜30000のものが好ましい。分子量が500未満のポリマーでは、立体障害が小さくカーボンブラック粒子の凝集抑止に寄与し難く、分子量が30000を超えると、ポリマー鎖の立体障害によりグラフト率が低下し易くなる。 As the reactive polymer, those having a molecular weight of 500 to 30,000 are preferable. A polymer having a molecular weight of less than 500 has a small steric hindrance and hardly contributes to the suppression of aggregation of the carbon black particles. When the molecular weight exceeds 30000, the graft rate tends to decrease due to the steric hindrance of the polymer chain.
以下、本発明による表面改質カーボンブラックの製造方法について説明すると、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物およびジオール変性反応性ポリマーを溶媒に溶解し、この溶媒中にカーボンブラックを加えて攪拌脱泡機で攪拌および脱泡して混合した後、三本ロールミルなどを用いて混合物を混練して混練物とし、カーボンブラックの粒子表面の反応性官能基例えばヒドロキシル基と第1末端のイソシアネート基を結合させ、未反応の第2、3末端のイソシアネート基と片末端ジオール変性の反応性ポリマーの反応性基例えばヒドロキシル基をウレタン結合させる。この際、ジブチルチンジラウレートなどの脱水縮合剤を少量添加するとウレタン反応が進行し易くなる。 Hereinafter, the method for producing the surface-modified carbon black according to the present invention will be described. A triisocyanate compound having an isocyanate group at all three ends and a diol-modified reactive polymer are dissolved in a solvent, and the carbon black is added to the solvent and stirred. After stirring and defoaming with a defoamer and mixing, the mixture is kneaded using a three-roll mill or the like to obtain a kneaded product, and reactive functional groups such as a hydroxyl group and a first terminal isocyanate group on the carbon black particle surface. Then, an unreacted second and third terminal isocyanate groups and a reactive group of a reactive polymer modified with a one-end diol, such as a hydroxyl group, are urethane-bonded. At this time, when a small amount of a dehydrating condensing agent such as dibutyltin dilaurate is added, the urethane reaction easily proceeds.
使用する溶媒としては、3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物および片末端ジオール変性の反応性ポリマーを充分に溶解するものが好ましく、例えばケトン、酢酸エステル系の溶媒、シリコーンオイルなどを用いることができる。一方、水やアルコール系の溶媒はイソシアネートが失活してしまうため使用しない方がよい。 As a solvent to be used, a solvent that sufficiently dissolves a triisocyanate compound having isocyanate groups at all three ends and a reactive polymer modified with a one-end diol is preferable. For example, a ketone, an acetic ester solvent, silicone oil, or the like is used. Can do. On the other hand, it is better not to use water or an alcohol-based solvent because the isocyanate is deactivated.
脱水縮合剤としては、ジブチルチンジラウレートの他にも、濃硫酸、N、N´−ジシクロヘキシルカルボジイミド、N、N´−ジイソプロピルカルボジイミド、N−エチル−N´−(3ジメチルアミプロピル)カルボジイミド、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、ジエチルホスホロシアニデ−ト、1−エトキシカルボニル−2−エトキシ−1、2−ジヒドロキノン、イソブチルクロロホルメート、トリチルクロライド、ピバロイルオキシメチルクロライド、ジブチル錫ラウレート、塩化ハフニウムなどが挙げられる。また、−N=N−結合を有する化合物や無水物でも同様の触媒的効果が得られる。 Examples of the dehydrating condensing agent include dibutyltin dilaurate, concentrated sulfuric acid, N, N′-dicyclohexylcarbodiimide, N, N′-diisopropylcarbodiimide, N-ethyl-N ′-(3 dimethylamipropyl) carbodiimide, 1- Hydroxybenzotriazole, diethyl phosphorocyanide, 1-ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1, 2-dihydroquinone, isobutyl chloroformate, trityl chloride, pivaloyloxymethyl chloride, dibutyltin laurate, hafnium chloride, etc. Is mentioned. A similar catalytic effect can be obtained even with a compound having an —N═N— bond or an anhydride.
前記混練物は、溶媒を加えて希釈した後、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、プロセスホモジナイザー、ボールミル、ビーズミルなどを用いて分散させ、25〜100℃の温度で適宜時間加熱処理して、カーボンブラック粒子表面の官能基と3末端全てにイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物の第1末端のイソシアネート基、未反応の第2、3末端のイソシアネート基と片末端ジオール変性反応性ポリマーの反応性基例えばヒドロキシル基とをウレタン結合で強固に結合させる。 The kneaded product is diluted by adding a solvent, and then dispersed using an ultrasonic homogenizer, a high-pressure homogenizer, a process homogenizer, a ball mill, a bead mill, etc. The isocyanate group at the first terminal of the triisocyanate compound having isocyanate groups at all three terminals and the functional groups on the surface, the unreacted second and third terminal isocyanate groups, and the reactive group of the one-end diol-modified reactive polymer such as hydroxyl group Are firmly bonded with urethane bonds.
加熱処理後の分散液を遠心分離処理し、未反応のイソシアネート化合物などを除去して精製し、表面改質カーボンブラックを得る。精製されたカーボンブラックは乾燥され、粉砕される。 The dispersion after the heat treatment is subjected to a centrifugal separation treatment to remove the unreacted isocyanate compound and the like, and purification is performed to obtain surface-modified carbon black. The refined carbon black is dried and ground.
図1は、化学修飾により酸化した酸化カーボンブラックを用いて、反応性ポリマー結合表面改質カーボンブラックの分散体を得るまでの工程例をフローチャートで示したものである。 FIG. 1 is a flowchart showing an example of a process for obtaining a dispersion of reactive polymer-bonded surface-modified carbon black using oxidized carbon black oxidized by chemical modification.
以下、本発明の実施例について説明し、その効果を実証する。なお、この実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described and the effects thereof will be demonstrated. In addition, this Example shows one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.
実施例1
東海カーボン(株)製カーボンブラックTB#7550Fをオゾンにより気相酸化し、粒子表面に酸性官能基を持つ酸化カーボンブラック粉体を得た。
Example 1
Carbon black TB # 75550F manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. was vapor-phase oxidized with ozone to obtain oxidized carbon black powder having acidic functional groups on the particle surfaces.
得られた酸化カーボンブラック125gに信越化学工業(株)製シリコーンオイルKF96L−1csを180g添加して湿潤にし、ついで三井武田ケミカル(株)製D−177N23.625g、チッソ(株)製片末端ジオール変性シリコーンポリマーFM−DA211(分子量5000)81.25gを添加して混合し、(株)シンキー製あわとり錬太郎を用いて2分間攪拌、2分間脱泡を行ない、前混練を実施した。 180 g of silicone oil KF96L-1cs made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was added to 125 g of the oxidized carbon black obtained to make it wet, and then 23.625 g of D-177N made by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. 81.25 g of modified silicone polymer FM-DA211 (molecular weight 5000) was added and mixed, stirred for 2 minutes and defoamed for 2 minutes using Shintaro Awatori Rentaro Co., Ltd., and pre-kneaded.
この前混練物をさらに三本ロールにて15分間混錬した後、ジブチルチンジラウレート3.54gを15wt%の濃度で溶解させたシリコーンオイル溶液を添加し、15分間三本ロールにて混練して混練物とした。 This pre-kneaded product was further kneaded for 15 minutes with a three roll, then a silicone oil solution in which 3.54 g of dibutyltin dilaurate was dissolved at a concentration of 15 wt% was added, and kneaded with a three roll for 15 minutes. A kneaded product was obtained.
得られた混練物にシリコーンオイルを加えて30重量%分散体とし、超音波ホモジナイザーを用いて10分間処理し、機械的分散を行なった。 Silicone oil was added to the obtained kneaded material to make a 30% by weight dispersion, which was treated with an ultrasonic homogenizer for 10 minutes to perform mechanical dispersion.
上記分散体を1リットルセパラブルフラスコにて70℃の温度で6時間十分に攪拌しながら加熱処理し、加熱処理後、遠心分離による洗浄、乾燥を行なって、表面改質カーボンブラックの乾燥体とし、乾燥体を粉砕して120gの粉砕カーボンブラックを得た。 The dispersion is heat-treated in a 1-liter separable flask at 70 ° C. with sufficient stirring for 6 hours. After the heat treatment, washing by centrifugal separation and drying are performed to obtain a dry body of surface-modified carbon black. The dried product was pulverized to obtain 120 g of pulverized carbon black.
得られた表面改質カーボンブラックについて、5.0MPa加圧による圧縮電気抵抗を測定したところ650Ωcmであった。これに対して、未処理のカーボンブラックTB#7550Fの5.0MPa加圧による圧縮電気抵抗を測定したところ0.6Ωcmであった。 With respect to the obtained surface-modified carbon black, the compression electric resistance by 5.0 MPa pressurization was measured and found to be 650 Ωcm. On the other hand, when the compression electrical resistance of untreated carbon black TB # 75550F by 5.0 MPa pressurization was measured, it was 0.6 Ωcm.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009120640A (en) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Tokai Carbon Co Ltd | Hydrophilic resin dispersion type carbon black and method for producing aqueous dispersion of hydrophilic resin dispersion type carbon black |
WO2010038484A1 (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-08 | 島根県 | Heat-resistant and highly heat-conductive adhesive agent |
JP2012512935A (en) * | 2008-12-18 | 2012-06-07 | キャボット コーポレイション | Method for preparing polymer modified pigment |
CN102849440A (en) * | 2012-09-28 | 2013-01-02 | 山东爱通工业机器人科技有限公司 | Structure of feeder |
CN104479418A (en) * | 2014-11-22 | 2015-04-01 | 安徽省六安恒源机械有限公司 | Modified bentonite with reinforcing effect and preparation method of modified bentonite |
-
2006
- 2006-03-31 JP JP2006096518A patent/JP2007269947A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009120640A (en) * | 2007-11-12 | 2009-06-04 | Tokai Carbon Co Ltd | Hydrophilic resin dispersion type carbon black and method for producing aqueous dispersion of hydrophilic resin dispersion type carbon black |
WO2010038484A1 (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-08 | 島根県 | Heat-resistant and highly heat-conductive adhesive agent |
JP2010090194A (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Shimane Prefecture | Heat-resistant, highly thermoconductive adhesive |
JP2012512935A (en) * | 2008-12-18 | 2012-06-07 | キャボット コーポレイション | Method for preparing polymer modified pigment |
JP2015145508A (en) * | 2008-12-18 | 2015-08-13 | キャボット コーポレイションCabot Corporation | Method of preparing polymer modified pigments |
CN102849440A (en) * | 2012-09-28 | 2013-01-02 | 山东爱通工业机器人科技有限公司 | Structure of feeder |
CN104479418A (en) * | 2014-11-22 | 2015-04-01 | 安徽省六安恒源机械有限公司 | Modified bentonite with reinforcing effect and preparation method of modified bentonite |
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