KR20170051723A - Method for modifying surface of carbon black - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for modifying the surface of carbon black, and more specifically, to a method for modifying the surface of carbon black which improves the introduction amount of sulfur-containing functional groups by preprocessing the surface of the carbon black. The method for modifying the surface of carbon black comprises the following steps: (a) preprocessing carbon black in a fine powder form under the atmosphere of oxidative gas; (b) mixing the preprocessed carbon black with water to obtain a mixture; (c) pulverizing the carbon black inside the mixture; and (d) supplying mixed gas containing sulfur compounds in a gas phase, and heat-treating the pulverized carbon black to obtain carbon black where sulfur-containing functional groups are introduced on the surface.

Description

카본블랙의 표면 개질 방법{METHOD FOR MODIFYING SURFACE OF CARBON BLACK}METHOD FOR MODIFYING SURFACE OF CARBON BLACK [0002]

본 발명은 카본블랙의 표면 개질 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 카본블랙의 표면에 대한 전처리를 통해 황-함유 작용기의 도입량을 향상시키는 카본블랙의 표면 개질 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for surface modification of carbon black, and more particularly to a method for surface modification of carbon black which improves the introduction amount of sulfur-containing functional groups through pretreatment of the surface of carbon black.

카본블랙은 잉크 조성물, 페인트 등의 안료로서 고무 조성물 및 플라스틱 조성물을 배합 및 제조하는 데 있어서 충전제 및 강화 안료로서, 다양한 분야에 널리 이용된다. Carbon black is widely used in various fields as fillers and reinforcing pigments in compounding and preparing rubber compositions and plastic compositions as pigments such as ink compositions, paints and the like.

카본블랙이 잉크 조성물, 페인트 등의 안료로서 사용되는 경우 흑도, 광택, 착색력 및 분산성 등과 같은 특성이 우수한 것이 요구되는 반면, 타이어의 보강제로서 사용되는 경우, 내마모성이 우수하며, 히스테리시스-손실율이 낮은 것이 요구되고 있다.When carbon black is used as a pigment such as an ink composition or a paint, it is required to have excellent properties such as blackness, gloss, tinting strength, dispersibility and the like. On the other hand, when used as a reinforcing agent for a tire, it is excellent in abrasion resistance and low in hysteresis- .

특히, 타이어를 제조하기 위한 고무 조성물과 관련하여, 고무의 탄성은 가교된 고무 골격의 에너지 흡수능력에 의한 것이고 고무의 가교밀도가 높으면 인장강도는 높고 연신율은 낮기 때문에, 고무의 사용 목적에 적합하도록 가교밀도를 신중하게 조절하여야 한다.Particularly, in relation to the rubber composition for producing tires, the elasticity of the rubber is due to the energy absorption ability of the crosslinked rubber skeleton. When the crosslinking density of the rubber is high, the tensile strength is high and the elongation is low. The crosslinking density should be carefully controlled.

한편, 가교밀도를 높이는데 한계가 있기 때문에 인장 강도는 증가시키는 반면 모듈러스(MODULUS)는 증가시키지 않도록 하기 위해 고무에 카본블랙과 같은 보강제를 첨가하고 있다.On the other hand, a reinforcing agent such as carbon black is added to the rubber so as not to increase the modulus (MODULUS) while increasing the tensile strength since there is a limit to increase the crosslinking density.

고무의 보강 효과에 직접 영향을 주는 충진제의 특성으로는 카본블랙 입자의 크기, 표면적 및 입자의 구조 등이 있으나 이러한 성질은 모두 카본블랙-고무간의 물리적 결합과 관련된 요소들이다.The characteristics of the filler directly affecting the reinforcing effect of the rubber include the size of the carbon black particles, the surface area and the structure of the particles, but all of these properties are related to the physical bonding between the carbon black and the rubber.

즉, 카본블랙과 고무가 배합된 조성물 내에서 카본블랙은 고무 매트릭스 상에 물리적으로 분산되어 있을 뿐이다.That is, in the composition in which the carbon black and the rubber are mixed, the carbon black is only physically dispersed on the rubber matrix.

따라서, 고무 조성물로 제조된 타이어에 스트레스가 가해져 지속적으로 스트레인이 발생하게 되면 고무의 탄성을 유지하기 위해 물리적으로 분산된 카본블랙 입자들이 서로 뭉치거나 원래의 자리를 이탈하게 되어 결과적으로 타이어의 물성 저하를 야기한다.Accordingly, when stress is applied to a tire made of a rubber composition and strain is continuously generated, the physically dispersed carbon black particles are disengaged from each other or deviated from the original position in order to maintain elasticity of the rubber, .

이러한 문제점을 해결하기 위해 고무와 가교 결합을 형성할 수 있는 황(유황)을 고무 조성물에 첨가하는 기술이 소개된 바 있으나, 황은 인접한 고무 분자들 사이의 가교 결합(화학적 결합)을 형성할 뿐, 카본블랙과 화학적 결합을 형성하지 않기 때문에 상술한 문제점을 해결하는데 한계가 있다.To solve this problem, a technique of adding sulfur (sulfur) capable of forming a bridge with rubber to a rubber composition has been introduced, but sulfur only forms a cross-link (chemical bond) between adjacent rubber molecules, There is a limit in solving the above-mentioned problems because it does not form a chemical bond with carbon black.

대안으로, 카본블랙을 실리카로 대체하거나 카본블랙의 표면에 실란기를 도입하는 방법이 소개된 바 있으나, 실리카 또는 실란기를 통한 가교 반응시 고가의 커플링제가 필요하며, 가교 반응 결과 알코올 부산물이 발생한다는 문제점이 있다.
As an alternative, a method of replacing carbon black with silica or introducing a silane group onto the surface of carbon black has been disclosed, but an expensive coupling agent is required for a crosslinking reaction through silica or a silane group, and an alcohol byproduct is generated as a result of the crosslinking reaction There is a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고무 조성물 내 고무 분자와 카본블랙 사이의 물리적 결합뿐만 아니라 화학적 결합을 매개하기 위한 작용기를 카본블랙의 표면에 도입하는 개질 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The object of the present invention is to provide a method for modifying functional groups for introducing functional groups for mediating chemical bonding as well as physical bonding between rubber molecules and carbon black in the rubber composition to the surface of carbon black do.

또한, 본 발명은 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기를 카본블랙의 표면에 도입하는 개질 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a modification method for introducing a functional group capable of mediating a crosslinking reaction between rubber molecules onto the surface of carbon black.

아울러, 본 발명은 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기를 카본블랙의 표면에 도입하기 위한 전처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a pretreatment method for introducing a functional group capable of mediating a crosslinking reaction between rubber molecules onto the surface of carbon black.

추가적으로, 본 발명은 카본블랙의 제조 공정에 적용될 수 있는 표면 개질 방법을 제공함으로써 별도의 추가 공정 없이도 카본블랙의 표면 개질이 가능한 바, 제조 공정의 난이도 및 비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present invention provides a surface modification method that can be applied to the production process of carbon black, so that it is possible to modify the surface of carbon black without any additional process, thereby reducing the difficulty and cost of the production process The purpose.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 카본블랙의 제조와 함께 곧바로 표면 개질을 수행함으로써 고무 분자와의 화학적 결합을 매개할 수 있는 작용기를 카본블랙의 표면 내로 도입하는 방법이 제공될 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for introducing a functional group capable of mediating chemical bonding with rubber molecules into the surface of carbon black by performing surface modification immediately with preparation of carbon black Can be provided.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본블랙의 표면 개질 방법은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
Specifically, a method for modifying the surface of carbon black according to an embodiment of the present invention may include the following steps.

(a) 미분 상태의 카본블랙을 산화성 기체 분위기 하에서 전처리하는 단계;(a) pre-treating carbon black in a fine state in an oxidizing gas atmosphere;

(b) 상기 전처리된 카본블랙을 물과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;(b) mixing the pretreated carbon black with water to prepare a mixture;

(c) 상기 혼합물 중 카본블랙을 펠렛화하는 단계; 및(c) pelletizing the carbon black in the mixture; And

(d) 기체 상의 황 화합물을 포함하는 혼합 가스를 공급하면서 상기 펠렛화된 카본블랙을 열처리하여 표면 내 황-함유 작용기가 도입된 카본블랙을 수득하는 단계.
(d) heat-treating the pelletized carbon black while supplying a mixed gas containing a gaseous sulfur compound to obtain a carbon black into which an in-surface sulfur-containing functional group is introduced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄화수소계 원료로부터 카본블랙(미분 상태)을 합성한 다음 이를 전처리하는 단계로부터 시작된다.According to one embodiment of the present invention, carbon black (differential state) is synthesized from a hydrocarbon-based raw material and then pre-treated.

단계 (a)의 전처리는 상온, 예를 들어 20 내지 35℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 전처리를 통해 카본블랙의 표면에서 1차 개질이 일어난다.The pretreatment of step (a) can be carried out at room temperature, for example, at a temperature of from 20 to 35 DEG C, and a first-order reforming takes place at the surface of the carbon black through pretreatment.

단계 (a)는 산소, 오존, 공기 및 NO2로부터 선택되는 적어도 하나의 산화성 기체 분위기 하에서 수행될 수 있으며, 전처리를 통해 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율이 증가할 수 있다.The step (a) may be carried out under at least one oxidizing gas atmosphere selected from oxygen, ozone, air and NO 2 , and the proportion of the oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black through the pretreatment may be increased.

일 실시예에 있어서, 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 함량이 0.1 내지 1.0 meq/g가 되도록 전처리가 수행되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the pretreatment is preferably carried out such that the content of oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black is 0.1 to 1.0 meq / g.

단계 (a)의 전처리를 통해 카본블랙 표면에 도입된 산소-함유 작용기의 함량은 열탈착 분석법에 의해 측정된 카본블랙 표면의 작용기로부터 발생하는 기체의 무게비를 통해 확인할 수 있다.The content of the oxygen-containing functional groups introduced into the surface of the carbon black through the pretreatment in the step (a) can be confirmed by the weight ratio of the gas generated from the functional groups of the surface of the carbon black measured by the thermal desorption analysis method.

단계 (a)에 따라 전처리된 카본블랙의 열탈착 분석법에 의해 발생하는 기체 CO/CO2/H2의 무게 비는 5/1/1 내지 20/10/1의 범위 내일 수 있다.
The weight ratio of gaseous CO / CO 2 / H 2 generated by the thermal desorption analysis of the pretreated carbon black according to step (a) may be in the range of 5/1/1 to 20/10/1.

이어서, 단계 (b)는 단계 (a)에 따른 전처리를 거친 미분 상태의 카본블랙을 습식 펠렛화 전 물과 혼합하는 단계이며, 단계 (c)는 미분 상태의 카본블랙과 물의 혼합물을 습식 펠렛화 하는 단계이다.
Subsequently, step (b) is a step of mixing the preprocessed carbon black in the finely divided state according to step (a) with a wet pelletization precursor, and step (c) .

마지막으로, 단계 (d)의 열처리는 160 내지 500℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 열처리를 통해 카본블랙으로부터 수분이 완전히 제거됨과 동시에 카본블랙의 표면에서 2차 개질이 일어난다.Finally, the heat treatment in step (d) can be performed at a temperature of 160 to 500 ° C, and the heat treatment completely removes moisture from the carbon black, and at the same time, the secondary modification occurs at the surface of the carbon black.

단계 (d)의 열처리는 H2S, SO2 및 원소형 황으로부터 선택되는 적어도 하나의 황 화합물이 존재하는 분위기 하에서 수행된다.The heat treatment in step (d) is carried out under an atmosphere in which at least one sulfur compound is selected from H 2 S, SO 2, and elemental sulfur.

이 때, 전처리된 카본블랙과 접촉하는 혼합가스는 600 내지 3,000hr-1의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)로 공급되는 것이 바람직하며, 혼합가스 내 기체 상의 황 화합물의 농도는 500 내지 1,000 mg/Nm3인 것이 바람직하다.At this time, the mixed gas contacting the pretreated carbon black is preferably supplied at a gas hourly space velocity of 600 to 3,000 hr < -1 & gt ;, and the concentration of the sulfur compound on the gaseous mixture in the mixed gas is 500 to 1,000 mg / Nm < 3 & gt ;.

단계 (d)의 열처리까지 완료한 카본블랙의 표면에는 모노설파이드기, 다이설파이드기 및 3개 이상의 황을 포함하는 폴리설파이드기로부터 선택되는 적어도 하나의 황-함유 작용기가 존재할 수 있으며, 바람직하게는 모노설파이드기 및/또는 다이설파이드기가 주로 존재할 수 있다.At least one sulfur-containing functional group selected from a polysulfide group including a monosulfide group, a disulfide group and at least three sulfur atoms may be present on the surface of the carbon black that has been subjected to the heat treatment in the step (d) Monosulfide groups and / or disulfide groups may predominantly be present.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 열처리까지 완료한 카본블랙 중 황의 함유량은 3 wt% 이상일 수 있다.
Also, according to an embodiment of the present invention, the content of sulfur in the carbon black that has been subjected to the heat treatment may be 3 wt% or more.

본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면이 일차적으로 전처리된 후 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기가 도입되는 바, 카본블랙의 표면에 보다 균일하고 높은 함량의 가교 반응 매개 작용기의 도입이 가능하다는 이점이 있다.The surface of the surface-modified carbon black according to the present invention is first pretreated, and then a functional group capable of mediating the crosslinking reaction between the rubber molecules is introduced. As a result, a more uniform and high content of crosslinking agent This is an advantage.

또한, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면에는 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기가 균일하게 도입되는 바, 고무 분자와 카본블랙 사이의 균일한 가교 반응을 통해 고무 매트릭스 내 카본블랙의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 카본블랙에 의해 매개되는 고무 분자들간 가교 밀도를 높여 이로부터 제조되는 타이어의 인장 강도를 증가시킬 수 있다.In addition, functional groups capable of mediating a crosslinking reaction between rubber molecules are uniformly introduced onto the surface of the surface-modified carbon black according to the present invention. Thus, carbon black in the rubber matrix through the cross- The crosslinking density between the rubber molecules mediated by carbon black can be increased and the tensile strength of the tire can be increased.

아울러, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면에 존재하는 작용기를 통해 카본블랙과 고무 분자 사이의 화학적 결합이 매개될 수 있는 바, 고무 분자와 카본블랙 사이의 결합력이 더욱 향상될 수 있으며, 이에 따라 타이어에 지속적으로 가해지는 스트레스에 대한 저항성, 즉 내마모성이 향상될 수 있다.
In addition, since the chemical bond between the carbon black and the rubber molecule can be mediated through the functional groups present on the surface of the surface-modified carbon black according to the present invention, the bonding force between the rubber molecule and the carbon black can be further improved, As a result, the resistance against the stress applied to the tire continuously, that is, the wear resistance can be improved.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 수 있다. Certain terms are hereby defined for convenience in order to facilitate a better understanding of the present invention. Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the present invention may have the meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art.

또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함할 수 있다.
Also, unless the context clearly indicates otherwise, the singular form of the term includes plural forms thereof, and the plural forms of terms may include singular forms thereof.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본블랙의 표면 개질 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, a method for modifying the surface of carbon black according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에 따르면, 카본블랙의 제조와 함께 곧바로 표면 개질을 수행함으로써 고무 분자와의 화학적 결합을 매개할 수 있는 작용기를 카본블랙의 표면 내로 도입하는 방법이 제공될 수 있다.
According to one aspect of the present invention, there can be provided a method for introducing functional groups capable of mediating chemical bonding with rubber molecules into the surface of carbon black by performing surface modification immediately with preparation of carbon black.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 카본블랙의 표면 개질 방법은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
Specifically, a method for modifying the surface of carbon black according to an embodiment of the present invention may include the following steps.

(a) 미분 상태의 카본블랙을 산화성 기체 분위기 하에서 전처리하는 단계;(a) pre-treating carbon black in a fine state in an oxidizing gas atmosphere;

(b) 상기 전처리된 카본블랙을 물과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;(b) mixing the pretreated carbon black with water to prepare a mixture;

(c) 상기 혼합물 중 카본블랙을 습식 펠렛화하는 단계; 및(c) wet-pelletizing the carbon black in the mixture; And

(d) 기체 상의 황 화합물을 포함하는 홉합 가스를 공급하면서 상기 펠렛화된 카본블랙을 열처리하여 표면 내 황-함유 작용기가 도입된 카본블랙을 수득하는 단계.
(d) heat treating the pelletized carbon black while supplying a gaseous gas comprising a gaseous sulfur compound to obtain a carbon black into which an in-surface sulfur-containing functional group has been introduced.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄화수소계 원료로부터 카본블랙(미분 상태)을 합성한 다음 이를 전처리하는 단계로부터 시작된다.According to one embodiment of the present invention, carbon black (differential state) is synthesized from a hydrocarbon-based raw material and then pre-treated.

여기서, 미분 상태의 카본블랙이란 펠렛화되기 전 상태의 카본블랙을 의미한다.Herein, the carbon black in the finely divided state means the carbon black before being pelletized.

단계 (a)의 전처리는 상온, 예를 들어 20 내지 35℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 전처리를 통해 카본블랙의 표면에서 1차 개질이 일어난다.The pretreatment of step (a) can be carried out at room temperature, for example, at a temperature of from 20 to 35 DEG C, and a first-order reforming takes place at the surface of the carbon black through pretreatment.

단계 (a)는 산화성 기체 분위기 하에서 수행될 수 있으며, 단계 (a)의 전처리를 통해 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율이 증가할 수 있다.Step (a) can be carried out in an oxidizing gas atmosphere and the proportion of oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black can be increased through the pretreatment of step (a).

여기서, 산화성 기체는 산화성 물질을 포함하는 기체로서, 산소, 오존, 공기 및 NO2로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상술한 산화성 기체와 수소, 질소 및 아르곤으로부터 선택되는 적어도 하나의 혼합 기체를 사용할 수도 있다.Here, the oxidizing gas is a gas containing an oxidizing substance, and may be at least one selected from oxygen, ozone, air and NO 2 . Further, the above-mentioned oxidizing gas and at least one mixed gas selected from hydrogen, nitrogen and argon may be used.

1차 개질은 카본블랙의 표면에서 일어나는 산화 개질을 의미하며, 산화 개질에 의해 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율이 증가할 수 있다. 예를 들어, 카본블랙의 표면 내 존재하는 C-H 결합으로부터 수소가 산소로 치환되거나 수소 대신 산소-함유 작용기가 도입되는 방식으로 산화 개질이 일어날 수 있다.The primary modification means an oxidative modification which takes place on the surface of the carbon black, and the oxidative modification can increase the proportion of oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black. For example, oxidative modification can occur in such a way that hydrogen is replaced by oxygen from the C-H bond present in the surface of the carbon black, or an oxygen-containing functional group is introduced instead of hydrogen.

산소-함유 작용기로는 알데하이드기, 케톤기, 카복실기 및 하이드록실기 등이 있으며, 이외에 산화성 기체 분위기 하에서 일어나는 산화 개질을 통해 도입될 수 있는 다른 극성의 산소 함유 작용기를 더 포함할 수 있다.The oxygen-containing functional groups include an aldehyde group, a ketone group, a carboxyl group, and a hydroxyl group, and may further include oxygen-containing functional groups of other polarities which can be introduced through oxidative modification occurring in an oxidizing gas atmosphere.

전처리 온도가 20 ℃ 미만인 경우, 카본블랙의 표면에서의 산화 개질 속도가 느릴 뿐만 아니라 카본블랙의 표면에 산소-함유 작용기의 비율을 충분히 증가시킬 수 없다.When the pre-treatment temperature is less than 20 占 폚, the oxidative modification rate at the surface of the carbon black is slow, and the ratio of the oxygen-containing functional group on the surface of the carbon black can not be sufficiently increased.

전처리에 따른 산화 개질을 통해 카본블랙의 표면에 도입되는 산소-함유 작용기는 추후 열처리에 따른 개질을 통해 황-함유 작용기로 치환될 수 있다. 따라서, 전처리에 따른 산화 개질을 통해 카본블랙의 표면에 산소-함유 작용기가 충분히 도입되지 않을 경우, 열처리를 거치더라도 카본블랙의 표면에 충분한 황-함유 작용기의 도입이 어려울 수 있다.The oxygen-containing functional groups introduced into the surface of the carbon black through the oxidative modification according to the pretreatment can be replaced with sulfur-containing functional groups through subsequent modification according to the heat treatment. Therefore, when the oxygen-containing functional groups are not sufficiently introduced into the surface of the carbon black through the oxidative modification due to the pretreatment, it may be difficult to introduce sufficient sulfur-containing functional groups on the surface of the carbon black even after the heat treatment.

반면, 전처리 온도가 35 ℃를 초과할 경우, 온도가 상승함에 따라 카본블랙 표면의 산화 개질 속도가 증가하나 그 정도가 상온과 비교하여 크지 않다. 그렇기 때문에 온도를 상승시키는데 투입되는 에너지에 비해 산화 개질 효과가 작기 때문에 경제적인 측면을 고려할 때 온도 상승은 불필요하다.On the other hand, when the pretreatment temperature exceeds 35 ° C, the oxidation reforming speed of the carbon black surface increases as the temperature rises, but the degree is not large compared with the room temperature. Therefore, the temperature increase is unnecessary considering the economical aspect, because the oxidation reforming effect is smaller than the energy applied to increase the temperature.

따라서, 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율을 증가시킴과 동시에 카본블랙의 표면 안정성을 유지하기 위해 상술한 온도 범위에서 전처리가 수행되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the pretreatment is carried out in the above-mentioned temperature range in order to increase the proportion of the oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black and to maintain the surface stability of the carbon black.

또한, 일 실시예에 있어서, 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 함량이 0.1 내지 1.0 meq/g가 되도록 전처리가 수행되는 것이 바람직하다. 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 함량을 측정하는 방법은 특정 원소를 포함하는 작용기를 정량적으로 분석하기 위해 통상적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있다.Further, in one embodiment, it is preferable that the pretreatment is carried out such that the content of oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black is 0.1 to 1.0 meq / g. The method of measuring the content of oxygen-containing functional groups in the surface of carbon black can be carried out by a method conventionally used for quantitatively analyzing functional groups containing specific elements.

제1 전처리를 통해 카본블랙의 표면 내로 도입된 산소-함유 작용기의 함량이 0.1 meq/g 보다 적을 경우, 열처리를 거치더라도 카본블랙의 표면에 충분한 황-함유 작용기의 도입이 어려울 수 있다.If the content of the oxygen-containing functional groups introduced into the surface of the carbon black through the first pretreatment is less than 0.1 meq / g, the introduction of sufficient sulfur-containing functional groups on the surface of the carbon black may be difficult even after the heat treatment.

반면, 제1 전처리를 통해 카본블랙의 표면 내로 도입된 산소-함유 작용기의 함량이 1.0 meq/g 보다 많을 경우, 카본블랙 내 황-함유 작용기의 함량이 너무 많아지게 되고, 이러한 카본블랙을 이용하여 컴파운드 제조 공정에서 가황시간이 너무 빨라지게 되어 제어가 어렵다는 문제가 존재한다.On the other hand, when the content of the oxygen-containing functional groups introduced into the surface of the carbon black through the first pretreatment exceeds 1.0 meq / g, the content of the sulfur-containing functional groups in the carbon black becomes too large, There is a problem that the vulcanization time becomes too fast in the compound manufacturing process and it is difficult to control.

단계 (a)의 전처리를 통해 카본블랙 표면에 도입된 산소-함유 작용기의 함량은 열탈착 분석법에 의해 측정된 카본블랙 표면의 작용기로부터 발생하는 기체의 무게비를 통해 간접적으로 확인할 수 있다.The content of the oxygen-containing functional groups introduced into the surface of the carbon black through the pretreatment in the step (a) can be confirmed indirectly through the weight ratio of the gas generated from the functional groups of the surface of the carbon black measured by the thermal desorption analysis method.

단계 (a)에 따라 전처리된 카본블랙의 열탈착 분석법에 의해 발생하는 기체 CO/CO2/H2의 무게 비는 5/1/1 내지 20/10/1의 범위 내일 수 있다.The weight ratio of gaseous CO / CO 2 / H 2 generated by the thermal desorption analysis of the pretreated carbon black according to step (a) may be in the range of 5/1/1 to 20/10/1.

상술한 기체의 함량 비는 결국 단계 (a)에 의해 1차 개질된 정도, 즉 산소-함유 작용기의 도입 정도를 나타내는 것으로서, 상대적으로 CO 및/또는 CO2의 비율이 H2의 비율보다 높다는 것은 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율이 증가하였다는 것을 의미한다.The above-mentioned content ratio of the gas finally indicates the degree of first modified by the step (a), that is, the degree of introduction of the oxygen-containing functional group, and the fact that the ratio of CO and / or CO 2 is relatively higher than the ratio of H 2 It means that the proportion of the oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black is increased.

아울러, 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 황-함유 작용기로의 치환 속도는 카본블랙의 표면 내 C-H 결합의 수소의 황-함유 작용기로의 치환 속도보다 빠르기 때문에 기체 CO 및/또는 CO2의 비율이 H2의 비율이 유사하다는 것은 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 도입이 충분히 이루어지지 않다는 것을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.In addition, the carbon black of the surface of the oxygen-in as fast than the substitution rate of a containing functional groups gaseous CO and / or CO 2 - sulfur-containing functional group substituted speed of the contained functional group is the carbon black surface in CH H of sulfur in combination The similar ratio of H 2 means that the introduction of oxygen-containing functional groups in the surface of carbon black is not sufficiently achieved.

기체 CO 및/또는 CO2의 비율이 H2의 비율이 20/10/1을 초과할 경우, 카본블랙 내 산소-함유 작용기의 함량이 많기 때문에 열처리에 따라 카본블랙으로 도입되는 황의 함량이 너무 많아져 카본블랙을 이용하여 컴파운드을 제조할 때, 가황시간이 너무 빨라져 제어가 어렵다는 문제가 존재한다.
When the ratio of gas CO and / or CO 2 exceeds H 2 ratio of 20/10/1, since the content of oxygen-containing functional groups in the carbon black is large, the content of sulfur introduced into the carbon black by the heat treatment is too large There is a problem that vulcanization time becomes too fast and control is difficult when a compound is produced using carbon black.

단계 (c)를 통해 습식 펠렛화된 카본블랙은 물과 함께 존재하는 상태로서, 별도의 건조기 내에서의 열처리(건조) 공정(단계 (d))을 수행함으로써 수분을 제거하여 최종 생성물인 카본블랙을 수득하게 된다. 이 때, 건조 공정과 함께 카본블랙에 대한 표면 개질 공정이 동시에 수행될 수 있다.The wet-pelletized carbon black through step (c) is present in the presence of water and is subjected to a heat treatment (drying) process (step (d)) in a separate dryer to remove water to remove carbon black ≪ / RTI > At this time, the surface modification process for the carbon black may be performed simultaneously with the drying process.

단계 (d)의 열처리는 160 내지 500℃, 바람직하게는 250 내지 400℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 열처리를 통해 카본블랙으로부터 수분이 완전히 제거됨과 동시에 카본블랙의 표면에서 2차 개질이 일어난다.The heat treatment in step (d) may be carried out at a temperature of 160 to 500 ° C, preferably 250 to 400 ° C, and the heat treatment completely removes water from the carbon black, and at the same time, the secondary modification occurs on the surface of the carbon black.

열처리는 기체 상으로 공급 가능한 황 소스, 예를 들어, H2S, SO2 및 원소형 황로부터 선택되는 적어도 하나의 황 화합물이 존재하는 분위기 하에서 수행되며, 2차 개질을 통해 카본블랙의 표면 내 존재하는 산소-함유 작용기가 황-함유 작용기로 치환될 수 있다. The heat treatment is carried out in an atmosphere in which at least one sulfur compound selected from a sulfur source that can be supplied to the gas phase, for example, H 2 S, SO 2 and sulfur is present, The present oxygen-containing functional groups may be substituted with sulfur-containing functional groups.

황 함유 작용기로는, 모노설파이드기, 다이설파이드기 및 3개 이상의 황을 포함하는 폴리설파이드기로부터 선택되는 적어도 하나의 황-함유 작용기가 존재할 수 있으며, 바람직하게는 모노설파이드기 및/또는 다이설파이드기가 주로 존재할 수 있다.As the sulfur-containing functional group, there may be at least one sulfur-containing functional group selected from a polysulfide group including a monosulfide group, a disulfide group and three or more sulfur, preferably a monosulfide group and / or disulfide There can be mainly a group.

예를 들어, 알데하이드기, 케톤기, 카복실기 및 하이드록실기와 같은 산소-함유 작용기가 모노설파이드기 및 다이설파이드기와 같은 황-함유 작용기로 치환될 수 있으며, 이 때 알데하이드, 케톤기 및 하이드록실기는 황-함유 작용기로 치환됨에 따라 카본블랙으로부터 일산화탄소(CO) 가스 형태로 이탈되며, 카복실기의 경우 이산화탄소(CO2) 가스 형태로 이탈된다.For example, an oxygen-containing functional group such as an aldehyde group, a ketone group, a carboxyl group and a hydroxyl group may be substituted with a sulfur-containing functional group such as a monosulfide group and a disulfide group, wherein the aldehyde, As the sulfur is substituted with the sulfur-containing functional group, it is released from the carbon black in the form of carbon monoxide (CO) gas, and in the case of the carboxyl group, it is released in the form of carbon dioxide (CO 2 ) gas.

아울러, 2차 개질을 통해 카본블랙의 표면 내 존재하는 C-H 결합으로부터 수소가 황으로 치환되거나 수소 대신 황-함유 작용기가 도입될 수 있다. 이 때, 수소는 황-함유 작용기로 치환됨에 따라 카본블랙으로부터 수소(H2) 가스 형태로 이탈된다.In addition, hydrogen may be replaced by sulfur from the CH bonds present in the surface of the carbon black through secondary modification, or a sulfur-containing functional group may be introduced instead of hydrogen. At this time, as the hydrogen is substituted with the sulfur-containing functional group, it is released from the carbon black in the form of hydrogen (H 2 ) gas.

이 때, 전처리된 카본블랙과 접촉하는 혼합가스는 600 내지 3,000hr-1의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)로 공급되는 것이 바람직하며, 혼합가스 내 기체 상의 황 화합물의 농도는 500 내지 1,000 mg/Nm3인 것이 바람직하다.At this time, the mixed gas contacting the pretreated carbon black is preferably supplied at a gas hourly space velocity of 600 to 3,000 hr < -1 & gt ;, and the concentration of the sulfur compound on the gaseous mixture in the mixed gas is 500 to 1,000 mg / Nm < 3 & gt ;.

혼합가스의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)가 600 hr-1 보다 작을 경우, 2차 개질이 충분히 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 기체 상의 황 화합물이 공급되는 속도가 느리기 때문에 카본블랙의 표면 내 존재하는 산소-함유 작용기 또는 C-H 결합의 수소가 황-함유 작용기로 치환되는 속도가 느릴 수 있다.If the gas hourly space velocity of the mixed gas is less than 600 hr -1 , the secondary reforming may not be sufficiently performed. That is, the rate at which the hydrogen of the oxygen-containing functional group or the CH bond existing in the surface of the carbon black is substituted with the sulfur-containing functional group may be slow because of the slow rate at which the gaseous sulfur compound is fed.

반면, 혼합가스의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)가 3,000hr- 1를 초과할 경우, 오히려 황-함유 기체와 카본블랙과의 반응 효율이 저하될 가능성이 존재한다.On the other hand, a gas space velocity of the mixed gas (Gas Hourly Space Velocity) 3,000hr - if more than 1, more sulfur-exists the possibility of the reaction efficiency of the gas containing the carbon black decreases.

상술한 단계들을 거쳐 표면 개질이 완료된 카본블랙 중 황의 함유량은 3 wt% 이상일 수 있다.
The content of sulfur in the surface-modified carbon black through the above-described steps may be 3 wt% or more.

상술한 바와 같이, 열처리가 수행되는 단계 (d)는 습식 펠렛화 후 수분을 함유하고 있는 카본블랙으로부터 수분을 제거함과 동시에 카본블랙의 표면을 개질하는 단계로서, 카본블랙의 건조 공정과 표면 개질 공정을 동시에 수행함으로써 제조 공정의 난이도 및 비용을 절감할 수 있다는 이점이 있다.
As described above, the step (d) in which the heat treatment is performed is a step of removing water from the carbon black containing moisture after wet pelletization and simultaneously modifying the surface of the carbon black. The drying step of the carbon black and the surface modification step So that the difficulty and cost of the manufacturing process can be reduced.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.

카본블랙의 표면 개질 방법Surface Modification Method of Carbon Black

실시예Example 1 One

단계 (a) : 미분쇄 상태의 카본블랙(N234 등급)을 펠렛 제조기 전단에 있는 산화성 기체 처리 반응기로 전처리를 실시하였다. 산화성 기체 처리 반응기는 로타리 킬른 형태의 반응기로써 반응온도는 상온, 반응기 회전수 20 rpm, 산소 중 오존의 농도는 90mg/Nm3 (4.2vol%)으로 고정하고 실시하였다. 총 오존의 공급량은 9.072mg/CBg이며, 2시간 동안 미분쇄 상태의 카본블랙을 전처리하였다.Step (a): Carbon black (N234 grade) in a finely pulverized state was pretreated with an oxidizing gas treatment reactor located on the upstream side of the pelletizer. The oxidizing gas treatment reactor was a rotary kiln type reactor, and the reaction temperature was set at room temperature, the reactor rotation speed was 20 rpm, and the concentration of ozone in oxygen was 90 mg / Nm 3 (4.2 vol%). The total amount of ozone supplied was 9.072 mg / cbg, and the carbon black in the pulverized state was pretreated for 2 hours.

단계 (b) 및 (c) : 산화 개질된 미분쇄 상태의 카본블랙을 동일한 무게의 물과 혼합한 후 습식 펠렛 제조기에 투입하여 1시간 동안 펠렛화하였다.Step (b) and (c): Carbon black in the oxidation-modified and finely pulverized state was mixed with water having the same weight and then pelletized in a wet pelletizer for 1 hour.

단계 (d) : 분쇄(펠렛화)된 카본블랙은 수분의 건조 및 표면 개질을 위해 건조기에 투입하였다. 건조기 내의 온도는250℃이고 체류 시간은 2시간이었다. 백필터에서 분리된 배가스의 일부를 혼합가스로 사용하였으며, 기체 상의 황 화합물로는 원소형 황(elemental sulfur vapor)를 사용하였다. 이 때, 전처리된 카본블랙과 접촉하는 혼합가스는 2,000hr-1의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)로 공급하였고, 혼합가스 내 기체 상의 황 화합물의 농도는 700 mg/Nm3로 하였다.
Step (d): The pulverized (pelletized) carbon black was put into a dryer for moisture drying and surface modification. The temperature in the dryer was 250 DEG C and the residence time was 2 hours. A part of the flue gas separated from the bag filter was used as a mixed gas and an elemental sulfur vapor was used as a gaseous sulfur compound. At this time, the gas mixture in contact with the pre-treated carbon black concentration of the sulfur compound on the inner gas was supplied to the gas space velocity (Gas Hourly Space Velocity) of 2,000hr -1, the mixed gas was set to 700 mg / Nm 3.

실시예Example 2 2

실시예 1과 동일한 조건으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 오존에 의한 전처리는 1시간 동안 수행하였다.
The surface of the carbon black was modified under the same conditions as in Example 1, and pre-treatment with ozone was performed for 1 hour.

실시예Example 3 3

실시예 1과 동일한 방법으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 전처리시 총 오존의 공급량을 18.144mg/CBg으로 설정하였다.
The surface of the carbon black was modified in the same manner as in Example 1, and the total amount of ozone supplied during the pretreatment was set to 18.144 mg / Cbg.

실시예Example 4 4

실시예 1과 동일한 방법으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 단계 (d)의 혼합가스의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)를 4,000hr-1로 설정하였다.
The surface of the carbon black was modified in the same manner as in Example 1 except that the gas hourly space velocity of the mixed gas in the step (d) was set to 4,000 hr -1 .

비교예Comparative Example 1 One

실시예 1과 동일한 방법으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 단계 (d)를 수행하지 않았다.
The surface of the carbon black was modified in the same manner as in Example 1, but step (d) was not performed.

비교예Comparative Example 2 2

실시예 1과 동일한 방법으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 단계 (a)를 수행하지 않았다.
The surface of the carbon black was modified in the same manner as in Example 1, but the step (a) was not performed.

비교예Comparative Example 3 3

실시예 1과 동일한 방법으로 카본블랙의 표면을 개질하되, 단계 (d)의 혼합가스의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)를 500hr-1로 설정하였다.
The surface of the carbon black was modified in the same manner as in Example 1 except that the gas hourly space velocity of the mixed gas in the step (d) was set to 500 hr -1 .

표면 surface 개질된Reformed 카본블랙의 성분 분석 결과 Composition analysis results of carbon black

구분division C(wt%)C (wt%) H(wt%)H (wt%) N(wt%)N (wt%) S(wt%)S (wt%) O(wt%)O (wt%) 실시예 1Example 1 95.4195.41 0.110.11 0.190.19 3.453.45 0.210.21 실시예 2Example 2 95.8995.89 0.120.12 0.190.19 3.033.03 0.230.23 실시예 3Example 3 94.2594.25 0.100.10 0.170.17 4.594.59 0.120.12 실시예 4Example 4 94.7194.71 0.110.11 0.160.16 4.554.55 0.190.19 비교예 1Comparative Example 1 97.1397.13 0.230.23 0.210.21 0.450.45 1.341.34 비교예 2Comparative Example 2 96.696.6 0.250.25 0.220.22 1.051.05 0.60.6 비교예 3Comparative Example 3 96.0996.09 0.170.17 0.180.18 1.501.50 0.420.42

실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따라 표면 개질된 카본블랙의 성분 분석 결과(표면 개질된 카본블랙 내 함유된 원소의 함량을 중량비로 환산함), 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 황의 함유량이 3wt% 이상인 것을 확인할 수 있었다.(Content of elements contained in the surface-modified carbon black was converted into weight ratios) of the surface-modified carbon black according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, In Example 3, it was confirmed that the content of sulfur was 3 wt% or more.

반면, 산화성 기체의 존재 하에서 전처리를 거치지 않거나 기체 상의 황 화합물의 존재 하에서 열처리를 거치지 않은 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 카본블랙 내 황 함유량이 1wt% 정도에 불과한 것으로 확인되었다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, which were not subjected to the pretreatment in the presence of an oxidizing gas or to the heat treatment in the presence of a gaseous sulfur compound, it was confirmed that the sulfur content in the carbon black was only about 1 wt%.

아울러, 실시예 1과 동일한 방법으로 표면 개질되더라도, 혼합가스의 기체공간속도가 너무 느린 경우, 카본블랙의 표면 개질이 불충분하게 수행되는 것이 확인되었다.It was also confirmed that, even if the surface was modified in the same manner as in Example 1, the surface modification of the carbon black was insufficiently performed when the gas space velocity of the mixed gas was too low.

아울러, 기체 공간 속도가 너무 빠른 실시예 4의 경우 카본블랙의 표면 개질이 충분하게 일어나지만 실시예 3과 황 함량에서 큰 차이가 없으므로 혼합가스의 기체공간속도를 2000h-1 이상으로 혼합가스를 과도하게 공급할 필요가 없다는 것을 확인하였다.
In addition, in the case of Example 4 where the gas space velocity is too high, surface modification of the carbon black occurs sufficiently, but there is no great difference in the sulfur content with Example 3, so that the gas space velocity of the gas mixture is 2000 h -1 or more, As shown in FIG.

표면 surface 개질된Reformed 카본블랙을 포함하는 고무 조성물의 물성 비교 Comparison of physical properties of rubber compositions containing carbon black

실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 표면 개질된 카본블랙을 포함하는 고무 조성물을 다음과 같은 조성으로 제조하였다.
Rubber compositions comprising surface-modified carbon black according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared in the following composition.

성분ingredient 100중량부당 첨가량(pph)Amount (pph) added per 100 parts by weight 천연 고무caoutchouc 100100 표면 개질된 카본 블랙Surface modified carbon black 5050 산화아연Zinc oxide 55 스테아르산Stearic acid 33 sulfur 2.52.5 촉진제(CBS)Accelerator (CBS) 0.60.6

표 2에 따라 제조된 고무 조성물을 이용하여 고무 시편을 제조하고, 제조한 고무 시편에 대해 ASTM 규정에 의거 다음과 같은 평가 항목을 토대로 그 물성을 측정하였다.
Rubber specimens were prepared using the rubber compositions prepared according to Table 2, and the properties of the rubber specimens were measured based on the following evaluation items in accordance with ASTM regulations.

평가 항목으로는,As evaluation items,

내마모성(320/710R18 F200 규격의 타이어에 대한 마른 노면에서의 실차 평가를 통해 측정), Abrasion resistance (measured through actual vehicle evaluation on dry roads for 320 / 710R18 F200 standard tires),

동적 점탄성(0℃ tanδ, 60℃ tanδ) (RDS 측정기를 사용하여 0.5% 변형(strain)에 10Hz Frequency 하에서 -60℃에서 80℃까지 G', G" tanδ를 측정함), Dynamic viscoelasticity (0 deg. C, 60 deg. Tan < 2 >) (G 'and G' tan delta measured at -60 deg. C to 80 deg. C under 10 Hz frequency in a 0.5%

인장 물성으로서 300% 탄성 모듈러스(ISO 37 규격에 의해 측정함),300% elastic modulus as measured by tensile properties (as measured by the ISO 37 standard),

를 선정하였다.
Respectively.

구분division 내마모성Abrasion resistance 0℃ tanδ0 deg. 60℃ tanδ60 deg. 탄성 모듈러스
(M300)
Elastic modulus
(M300)
실시예 1Example 1 115115 110110 9393 100100 실시예 2Example 2 110110 105105 9797 101101 실시예 3Example 3 125125 115115 8585 103103 비교예 1Comparative Example 1 100100 100100 100100 100100 비교예 2Comparative Example 2 105105 100100 105105 9090 비교예 3Comparative Example 3 107107 103103 9898 9494

내마모성은 타이어의 수명과 연관되어 있는 물성으로서, 전처리하지 않은 비교예 1에 대한 측정값을 100으로 하고, 이를 기준으로 실시예 및 비교예의 측정값을 지수화하여 표 3에 나타내었다. 내마모성은 기준값보다 클수록 우수하다.The abrasion resistance is a physical property related to the life of the tire. The measured value of Comparative Example 1, which is not pretreated, is taken as 100, and the measurement values of Examples and Comparative Examples are indexed as shown in Table 3 based on this. The abrasion resistance is superior to the reference value.

동적 점탄성은 온도 변화에 따라서 컴파운드의 점성/탄성의 변화하는 비를 나타낸다. The dynamic viscoelasticity represents the changing ratio of the viscosity / elasticity of the compound to the temperature change.

0℃ tanδ는 Ÿ‡ 그립(Wet Grip)이라고 하는 습식 미끄럼 방지 거동을 나타내는 지표이다. 0℃에서의 tanδ값이 높을수록 습식 미끄럼 방지 거동이 뛰어나다고 할 수 있다. The 0 deg. Tan delta is an index indicating a wet slip prevention behavior called wet grip. The higher the tan δ value at 0 ° C, the better the wet-slip behavior.

아울러, 60℃ tanδ는 회전 저항(Rolling Resistence)을 나타내는 지표이며, 회전 저항이 클수록 연비 효율은 떨어진다. 그렇기 때문에 60℃에서의 tanδ값은 낮을수록 구름저항이 적고 연비 효율은 향상하게 된다.In addition, tan? Of 60 占 폚 is an index of rolling resistance, and the larger the rotational resistance, the lower the fuel efficiency. Therefore, the lower the tan δ value at 60 ° C, the lower the rolling resistance and improve the fuel efficiency.

탄성 모듈러스는 내마모성 및 동적 점탄성에 영향을 미치는 고무 조성물의 물성으로 탄성 모듈러스가 높으면 내마모성이 증가하는 경향이 있으나, 반드시 비례하지는 않기 때문에 일정 수준의 탄성 모듈러스를 유지하는 것이 중요하다.The elastic modulus tends to increase the abrasion resistance when the modulus of elasticity is high, but it is not necessarily proportional, so it is important to maintain a certain level of modulus of elasticity because the physical properties of the rubber composition affect abrasion resistance and dynamic viscoelasticity.

실시예 1 내지 실시예 3을 참조하면, 비교예들과 비교할 때 일정 수준의 탄성 모듈러스를 유지함과 동시에 마모 및 그립 성능의 저하없이 마른 노면에서의 제동 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
Referring to Examples 1 to 3, it was confirmed that the braking performance on a dry road surface was excellent without deterioration of wear and grip performance while maintaining a certain level of elastic modulus as compared with Comparative Examples.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면이 일차적으로 전처리된 후 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기가 도입되는 바, 카본블랙의 표면에 보다 균일하고 높은 함량의 가교 반응 매개 작용기의 도입이 가능하다는 이점이 있다.As described above, since the surface of the surface-modified carbon black according to the present invention is preliminarily pretreated, a functional group capable of mediating a crosslinking reaction between rubber molecules is introduced, and a more uniform and high content It is possible to introduce a crosslinking reaction mediator.

또한, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면에는 고무 분자들간 가교 반응을 매개할 수 있는 작용기가 균일하게 도입되는 바, 고무 분자와 카본블랙 사이의 균일한 가교 반응을 통해 고무 매트릭스 내 카본블랙의 분산성을 향상시킬 수 있으며, 카본블랙에 의해 매개되는 고무 분자들간 가교 밀도를 높여 이로부터 제조되는 타이어의 인장 강도를 증가시킬 수 있다.In addition, functional groups capable of mediating a crosslinking reaction between rubber molecules are uniformly introduced onto the surface of the surface-modified carbon black according to the present invention. Thus, carbon black in the rubber matrix through the cross- The crosslinking density between the rubber molecules mediated by carbon black can be increased and the tensile strength of the tire can be increased.

아울러, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙의 표면에 존재하는 작용기를 통해 카본블랙과 고무 분자 사이의 화학적 결합이 매개될 수 있는 바, 고무 분자와 카본블랙 사이의 결합력이 더욱 향상될 수 있으며, 이에 따라 타이어에 지속적으로 가해지는 스트레스에 대한 저항성, 즉 내마모성이 향상될 수 있다.In addition, since the chemical bond between the carbon black and the rubber molecule can be mediated through the functional groups present on the surface of the surface-modified carbon black according to the present invention, the bonding force between the rubber molecule and the carbon black can be further improved, As a result, the resistance against the stress applied to the tire continuously, that is, the wear resistance can be improved.

게다가, 본 발명에 따라 표면 개질된 카본블랙을 사용하여 타이어를 제조할 경우, 일정 수준의 탄성 모듈러스를 유지함과 동시에 마모 및 그립 성능의 저하없이 마른 노면에서의 제동 성능이 우수하다는 이점이 있다.
In addition, when the surface-modified carbon black according to the present invention is used to manufacture a tire, it has an advantage that it maintains a certain level of elastic modulus and is excellent in braking performance on a dry road surface without deterioration of wear and grip performance.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

Claims (12)

(a) 미분 상태의 카본블랙을 산화성 기체 분위기 하에서 전처리하는 단계;
(b) 상기 전처리된 카본블랙을 물과 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
(c) 상기 혼합물 중 카본블랙을 분쇄하는 단계; 및
(d) 기체 상의 황 화합물을 포함하는 혼합가스를 공급하면서 상기 분쇄된 카본블랙을 열처리하여 표면 내 황-함유 작용기가 도입된 카본블랙을 수득하는 단계;
를 포함하는 카본블랙의 표면 개질 방법.
(a) pre-treating carbon black in a fine state in an oxidizing gas atmosphere;
(b) mixing the pretreated carbon black with water to prepare a mixture;
(c) pulverizing the carbon black in the mixture; And
(d) heat-treating the ground carbon black while supplying a mixed gas containing a gaseous sulfur compound to obtain a carbon black into which an in-surface sulfur-containing functional group is introduced;
Of the carbon black.
제1항에 있어서,
상기 단계 (a)의 전처리는 20 내지 35℃의 온도에서 수행되는,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pretreatment of step (a) is carried out at a temperature of from 20 to < RTI ID = 0.0 > 35 C. &
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 산화성 기체는 산소, 오존, 공기 및 NO2로부터 선택되는 적어도 하나인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizing gas is at least one selected from oxygen, ozone, air and NO 2 ,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 전처리를 통해 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 비율이 증가하는,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the oxygen-containing functional groups in the surface of the carbon black through the pretreatment is increased,
A method for surface modification of carbon black.
제4항에 있어서,
상기 산소-함유 작용기는 알데하이드기, 케톤기, 카복실기 및 하이드록실기로부터 선택되는 적어도 하나인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the oxygen-containing functional group is at least one selected from an aldehyde group, a ketone group, a carboxyl group and a hydroxyl group,
A method for surface modification of carbon black.
제4항에 있어서,
상기 전처리된 카본블랙의 표면 내 산소-함유 작용기의 함량은 0.1 내지 1.0 meq/g인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
5. The method of claim 4,
The content of oxygen-containing functional groups in the surface of the pretreated carbon black is 0.1 to 1.0 meq / g,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 단계 (d)의 열처리는 160 내지 500℃의 온도에서 수행되는,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment of step (d) is carried out at a temperature of from 160 to 500 ° C,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 황 화합물은 H2S, SO2 및 원소형 황으로부터 선택되는 적어도 하나인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sulfur compound is at least one selected from H 2 S, SO 2 ,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 전처리된 카본블랙과 접촉하는 상기 혼합가스는 600 내지 3,000hr-1의 기체공간속도(Gas Hourly Space Velocity)로 공급되는,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed gas contacting the pretreated carbon black is supplied at a gas hourly space velocity of 600 to 3,000 hr < " 1 &
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 혼합가스 내 황 화합물의 농도는 500 내지 1,000 mg/Nm3인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the concentration of the sulfur compound in the mixed gas is 500 to 1,000 mg / Nm 3 ,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 열처리된 카본블랙의 표면에는 모노설파이드기, 다이설파이드기 및 3개 이상의 황을 포함하는 폴리설파이드기로부터 선택되는 적어도 하나의 황-함유 작용기가 존재하는,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
Wherein at least one sulfur-containing functional group selected from a polysulfide group containing a monosulfide group, a disulfide group, and at least three sulfur atoms is present on the surface of the heat-treated carbon black,
A method for surface modification of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 열처리된 카본블랙 중 황의 함유량은 3 wt% 이상인,
카본블랙의 표면 개질 방법.
The method according to claim 1,
The content of sulfur in the heat-treated carbon black is 3 wt% or more,
A method for surface modification of carbon black.
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