TW201728429A - 具有改善熱傳性之複合橡膠 - Google Patents

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Abstract

本發明描述一種呈現極佳機械及熱傳性質之複合彈性體。該彈性體可包括兩種或多於兩種不同碳黑，且該等碳黑中之一者為部分結晶碳黑。

Description

具有改善熱傳性之複合橡膠
本發明係關於複合彈性體且尤其係關於與碳黑複合以改善熱導率及機械性質的可撓性彈性體。
彈性聚合物用於各種工業中，包括輪胎及輪胎製造。舉例而言，丁基橡膠用以製備可充氣輪胎氣囊，其用以當輪胎固化時支撐輪胎的內部表面。此等輪胎氣囊通常再使用多次且在高溫下反覆地充氣及放氣。
在一個態樣中提供一種複合彈性體，該複合彈性體包含彈性樹脂、第一碳黑、不同於第一碳黑之第二碳黑，第二碳黑為部分結晶碳黑，其具有大於120 cm3 /100 g且小於200 cm3 /100 g之OAN結構、小於10 mJ/m2 之表面能及大於或等於25 Å且小於或等於50 Å之拉曼(Raman)微晶平面尺寸(L a )。第一碳黑與第二碳黑之重量比可小於2:1且大於1:2。彈性樹脂可選自丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、腈、氫化丁腈橡膠(HNBR)、ETDM、聚氯丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、含氟彈性體、聚丙烯酸酯彈性體、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)、乙烯乙酸乙烯酯彈性體(EVA)、聚硫彈性體、天然橡膠及苯乙烯丁二烯橡膠。複合彈性體可具有大於0.29 W/mK之熱導率且可呈現大於14.00 MPa之拉伸強度，及大於550%之斷裂伸長率及/或大於80之((斷裂伸長率) × (拉伸強度))/100%。第二碳黑可為已在1100℃與1800℃之間的溫度下熱處理的碳黑。第二碳黑可具有大於40%且小於60%之結晶度百分比。彈性體可為丁基彈性體或鹵化丁基彈性體。第一碳黑可為符合ASTM N330型碳黑之要求的爐法碳黑(furnace black)。輪胎氣囊可由該複合彈性體製成。 在另一態樣中，提供一種複合丁基彈性體，該複合丁基彈性體包含至少兩種不同碳黑，其中丁基彈性體呈現大於0.25 W/mK之熱傳效率及大於80之((斷裂伸長率) × (拉伸強度))/100%。當固化時，複合丁基彈性體可呈現大於0.30 W/mK之熱傳效率。碳黑中之一者可為部分結晶碳黑且碳黑中之一者可為爐法碳黑或源自爐法碳黑。部分結晶碳黑之濃度可大於25 phr且爐法碳黑之濃度可為至少15 phr。部分結晶碳黑之濃度可大於爐法碳黑之濃度。部分結晶碳黑可具有大於或等於22 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )。輪胎氣囊可由該複合丁基彈性體製成。 在另一態樣中提供一種丁基彈性體，該丁基彈性體包含至少40 phr之碳黑，該碳黑具有大於或等於22 Å且小於45 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )、大於120 cm3 /100 g且小於200 cm3 /100 g之OAN結構，且其中丁基彈性體具有大於0.29 W/mK之熱導率及在25℃下大於14.0之拉伸強度。 在另一態樣中提供一種複合彈性體，該複合彈性體包含彈性樹脂及碳黑，該碳黑呈現小於10 mJ/m2 之表面能、23 Å與45 Å之間的拉曼微晶平面尺寸(La )及大於85 cm3 /100 g之OAN。碳黑之OAN可大於130 cm3 /100 g或大於140 cm3 /100 g或大於150 cm3 /100 g且小於300 cm3 /100 g、小於250 cm3 /100 g或小於200 cm3 /100 g。碳黑之拉曼微晶平面尺寸可大於30 Å、大於32 Å、大於34 Å或大於36 Å且小於50 Å、小於48 Å、小於45 Å或小於43 Å，且碳黑之表面能可小於7 mJ/m2 、小於5 mJ/m2 、小於2 mJ/m2 或小於1 mJ/m2 。 在另一態樣中提供一種複合丁基彈性體，該複合丁基彈性體包含至少40 phr之碳黑，其中彈性體之(以W/mK為單位之熱導率) × (斷裂伸長率%) × (以MPa為單位之拉伸強度)大於2200。 在另一態樣中，部分結晶碳黑可如下產生：在小於1800℃之溫度下熱處理爐法碳黑持續充足時間段，以使基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(L a )增加大於5 Å、大於6 Å、大於10 Å、大於15 Å或大於20 Å。基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(L a )可增加小於50 Å、小於40 Å、小於35 Å、小於30 Å、小於25 Å或小於20 Å。
在一個態樣中描述一種複合彈性材料，其包括一種、兩種、三種或多於三種獨特微粒碳材料(諸如碳黑)。碳材料可提供具有改善熱傳性以及改善機械性質的彈性材料。舉例而言，當用於輪胎氣囊中時，此類彈性組合物可提供較快熱交換、較快製造循環時間及增加的氣囊壽命(亦即，氣囊在需要替換之前有進行更多次製造循環之能力)。在一些實施例中，複合彈性體可包括兩種碳黑，諸如爐法碳黑及部分結晶碳黑。複合彈性體可包括受益於強機械特徵以及良好的熱導率或電導率的任何彈性體。 本文所使用之彈性體可為天然或合成的，且可包括例如均聚物、共聚物、三元共聚物或其混合物。彈性體包括在固化期間硫化的熱固性聚合物且亦可包括熱塑性材料。彈性體之玻璃轉移溫度(Tg)如藉由差示掃描熱量測定所量測可在約-120℃至約20℃之範圍內。彈性體可為橡膠或「二烯」彈性體。術語「二烯」彈性體或橡膠應以已知方式理解為意謂至少部分地(亦即，均聚物或共聚物)由二烯單體(帶有兩個可共軛或可不共軛之碳-碳雙鍵的單體)獲得之彈性體(理解為一或多種)。 二烯彈性體可分類為兩類：「基本上不飽和」或「基本上飽和」。術語「基本上不飽和」理解為一般意謂至少部分地由二烯源(共軛二烯)單元含量大於15% (莫耳%)的共軛二烯單體獲得的二烯彈性體。因此，諸如丁基橡膠或二烯及EPDM型之α烯烴的共聚物的二烯彈性體並不在前述定義內，且可特別地描述為「基本上飽和」二烯彈性體(二烯源單元含量低或極低，始終小於15%)。在「基本上不飽和」二烯彈性體之類別中，術語「高度不飽和」二烯彈性體理解為尤其意謂具有大於50%之二烯源(共軛二烯)單元含量之二烯彈性體。 合成二烯彈性體可選自由以下各者組成之高度不飽和二烯彈性體：聚丁二烯(簡稱為「BR」)、合成聚異戊二烯(IR)、丁二烯共聚物、異戊二烯共聚物及此等彈性體之混合物。特定共聚物包括丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)、異丁烯-異戊二烯橡膠(IIR)、異戊二烯/丁二烯共聚物(BIR)、異戊二烯/苯乙烯共聚物(SIR)及異戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBIR)。在特定實施例中，共聚物(諸如IIR)可呈現46至56 MU之孟納黏度(Mooney Viscosity) (ASTM D1646)、0.3重量%之最大揮發物含量及1.50與1.90莫耳濃度%之間的不飽和度。 用於所揭示之複合物中的彈性體可例如為嵌段、無規、有序或微有序彈性體且可在分散液或溶液中製備；彈性體可為偶合及/或星形分支的，或亦藉由偶合及/或星形分支或官能化劑而官能化。對於與碳黑偶合，可提及例如包含C-Sn鍵之官能基，或胺化官能基(舉例而言，諸如二苯甲酮)；對於與強化無機填充劑(諸如二氧化矽)偶合，可提及例如矽烷醇官能基或具有矽烷醇末端之聚矽氧烷官能基(諸如描述於例如US 6,013,718中)、烷氧基矽烷基團(諸如描述於例如US 5,977,238中)、羧基(諸如描述於例如US 6,815,473或US 2006/0089445中)，或聚醚基團(諸如描述於例如US 6,503,973中)。此等參考中之每一者在此以引用之方式併入本文中。此類官能化彈性體之其他實例為SBR、BR、NR或IR型之環氧化彈性體。 例示性彈性體包括：聚丁二烯，尤其具有4%至80%之1,2-單元的含量的彼等，或具有大於80%之順1,4-單元之含量的彼等；聚異戊二烯；丁二烯/苯乙烯共聚物，尤其具有5重量%至70重量%、更特定言之10重量%至50重量% (例如20重量%至40重量%或約23重量%至約28重量%)之苯乙烯含量、4%至65%之丁二烯組份的1,2-鍵含量及20%至80%之反1,4-鍵含量的彼等；丁二烯/異戊二烯共聚物，尤其具有5重量%至90重量%之異戊二烯含量及-40℃至-80℃之Tg (根據ASTM D 3418-82量測)的彼等；或異戊二烯/苯乙烯共聚物，尤其具有5重量%至50重量%之苯乙烯含量及-25℃至-50℃之Tg的彼等。 在丁二烯/苯乙烯/異戊二烯共聚物之情況下，具有5重量%至50重量%且更特定言之10%至40%之苯乙烯含量、15重量%至60重量%且更特定言之20%至50%之異戊二烯含量、5重量%至50重量%且更特定言之20%至40%之丁二烯含量、4%至85%之丁二烯組份的1,2-單元的含量、6%至80%之丁二烯組份的反1,4-單元的含量、5%至70%之異戊二烯組份的1,2-單元加上3,4-單元的含量及10%至50%之異戊二烯組份的反1,4-單元的含量之彼等，且更一般而言具有-20℃至-70℃之Tg的任何丁二烯/苯乙烯/異戊二烯共聚物為尤其適合的。 彈性體亦可包括天然橡膠。天然橡膠可以一些方式化學改性，或橡膠乳膠在凝結以形成固體天然橡膠之前可如此處理。舉例而言，橡膠可經處理以化學方式或以酶方式改質或減少各種非橡膠組分，或橡膠分子自身可經各種單體或其他化學基團(諸如氯)改質。亦可使用環氧化天然橡膠。 例示性合成彈性體包括(但不限於)1,3-丁二烯、苯乙烯、異戊二烯、異丁烯、2,3-二烷基-1,3-丁二烯(其中烷基可為甲基、乙基、丙基等)、丙烯腈、乙烯及丙烯之橡膠及聚合物(例如，均聚物、共聚物及/或三元共聚物)。實例包括苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、共軛二烯之聚合物及共聚物，諸如聚丁二烯、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚氯丁二烯，及該等共軛二烯與可與其共聚之含烯系基單體(諸如苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯、丙烯腈、2-乙烯基-吡啶、5-甲基-2-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、經烯丙基取代之丙烯酸酯、乙烯基酮、甲基異丙烯基酮、甲基乙烯基醚、聚二醇醚、α亞甲基羧酸及其酯及醯胺，諸如丙烯酸及二烷基丙烯酸醯胺)的共聚物。在一些實施例中亦適合的為乙烯與其他高α烯烴(諸如丙烯、丁烯-1及戊烯-1)之共聚物，及環氧丙烷與烯丙基縮水甘油醚之共聚物(GPO)。適合之熱塑性彈性體(TPE)亦包括熱塑性聚烯烴(諸如聚乙烯、可交聯聚乙烯、聚丙烯)及熱塑性聚胺基甲酸酯。 在特定實施例中，可使用各種丁基橡膠。此等包括鹵化丁基橡膠，諸如氯化丁基橡膠(氯丁基橡膠)、溴化丁基橡膠(溴丁基橡膠)。其他適合之彈性體可包括氯聚乙烯、表氯醇均聚物橡膠、氯磺醯基聚乙烯、腈橡膠、氫化丁腈橡膠(HNBR)、聚氯丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氫化丙烯腈丁二烯橡膠丙烯腈氯丁二烯橡膠、丙烯腈-異戊二烯橡膠、氫化腈橡膠、含氟彈性體(諸如聚氯三氟乙烯)、聚丙烯酸酯彈性體、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、環氧乙烷與氯甲基環氧乙烷之共聚物、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚硫彈性體、天然橡膠乳膠、丙烯酸乙酯及有助於硫化之單體(ACM)、流體聚矽氧橡膠、甲基聚矽氧橡膠、具有苯基之甲基聚矽氧橡膠、具有乙烯基之甲基聚矽氧橡膠、具有苯基及乙烯基之甲基聚矽氧橡膠、具有氟基之甲基聚矽氧橡膠(FMQ)、基於聚酯之聚胺基甲酸酯(AU)、基於聚醚之聚胺基甲酸酯(EU)、在聚合物鏈上具有氟基及/或氟基烷基及/或氟烷氧基取代基之橡膠(FPM)、聚降冰片烯。三元共聚物可包括乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、表氯醇-環氧乙烷三元共聚物。亦可使用本文所述之彈性體中之任一者的摻合物及/或油延伸衍生物。 除碳黑以外各種添加劑可用於本文揭示之複合物中。添加劑可為例如微粒材料、液體、氣體及分散劑。多種添加劑為熟習此項技術者已知的且包括例如抗氧化劑、抗臭氧劑、塑化劑、處理助劑(例如，液態聚合物、油及其類似物)、樹脂、阻燃劑、填充油、潤滑劑及其任何混合物。例示性添加劑包括(但不限於)氧化鋅及硬脂酸。該等添加劑之一般用途及選擇為熟習此項技術者所熟知。 可受益於本文所述之複合彈性體的特定工業包括例如汽車、工業、輪胎及擠壓材料。特定應用包括例如：軟管，諸如用於冷卻劑、致冷劑、刹車、空調、燃料、油、化學品、空氣及液壓流體之彼等；經模製貨物，諸如襯套、振動阻尼、引擎安裝件、軌道緩衝器、密封件、o形環、墊圈及伸縮管；輪胎組件，諸如輪胎面、輪胎子胎面、輪胎底胎面、輪胎側壁及輪胎胎緣；及擠壓材料，諸如皮帶及內套管。 此外，本文揭示之複合彈性體可用於製造密封、隔熱、振動阻尼及流體傳遞應用中之各種製品。例示性製品包括o形環密封件及密封件、墊圈、隔膜、閥門、液壓密封件、膨脹封隔器、防噴器、耐油軟管襯墊。製品之其他實例包括在汽車之罩蓋下使用之彼等，其中引擎、引擎附件及其他組件可能在高溫下操作，且需要高熱導率以有效消散熱量或允許組件及製品在低溫下操作。此類製品包括線束(wire harness)、電池纜線、渦輪軟管、經模製空氣導管、刹車組件、索環、液壓及散熱器軟管、傳輸密封件及墊圈、引擎及底盤振動安裝件、恆速接合罩(joint boot)、引擎密封件及燃料系統組件。此等及其他製品可應用於油/氣體、航空及汽車工業中。本文揭示之製品可具有增強使用溫度下之高密封效率、高快速氣體減壓(RGD)耐性及高擠壓耐性中之一或多者的有益性質。 輪胎氣囊用於製造交通工具輪胎且通常由丁基橡膠製成，諸如EXXON™ Butyl 268橡膠(ExxonMobil)或鹵化丁基橡膠。在輪胎固化製程期間，輪胎氣囊藉由熱氣體或水吹脹且經加壓抵著生坯輪胎之內表面。熱量通過經膨脹彈性氣囊交換以有助於固化輪胎。由於聚合物自身為不良的導熱體，因此經常使用添加劑來改善自彈性體之一側至另一側之熱傳。所採用之高溫，以及氣囊之頻繁膨脹及收縮，意謂氣囊亦必須在熱及機械循環兩者下維持其機械性質，諸如撕裂強度及伸長率強度。乙炔黑為良好導熱體且通常添加至丁基橡膠以改善熱傳特徵。乙炔黑為熟習此項技術者熟知之碳黑的一種類型且由乙炔之分解(非燃燒)形成。其特徵在於與其他類型之碳黑相比的高結構、高結晶度及低層級之表面能。為改善機械特徵，通常將強化碳黑(諸如ASTM N330型爐法碳黑)與乙炔黑一起混合至彈性材料中。爐法碳黑為熟習此項技術者熟知之碳黑的一種類型且由烴在閉合鍋爐中之部分燃燒形成。其可呈現廣泛特性，諸如粒度及集合體構造。ASTM N330型爐法碳黑具有約82 g/kg之碘吸收數(ASTM D1510)、約102 mL/100 g之油吸收數(經由ASTM D2414之OAN)；約88 mL/100 g之擠壓後OAN (ASTM D3493)；約104%之著色強度(ASTM D3265)；及約76 m2 /g之STSA表面積(ASTM D6556)。ASTM N330型碳黑傳導熱量不如乙炔黑一樣好，但其通常為彈性體提供較佳機械性質，諸如撕裂強度、拉伸強度及伸長率。僅併入乙炔黑之輪胎氣囊與僅使用強化碳黑(諸如ASTM 200或300系列類型碳黑)之輪胎氣囊相比將具有較弱強化特性，且將更易發生機械損壞(諸如磨損、撕裂及開裂)。此將導致在其壽命期間與包括強化碳黑之氣囊相比的較少固化循環。圖1說明可藉由使用乙炔黑以及強化ASTM N330爐法碳黑(樣品4/樣品3摻合物)獲得之熱傳效率的改善。應注意彈性體之拉伸強度的損失伴隨著熱傳效率的改善。咸信熱傳效率與機械強度之間的權衡歸因於表面能與拉力時之機械強度之間的正向關係及表面能與熱傳效率之間的負向關係。因此，低表面能碳黑提供高熱傳性但弱機械強度，且高表面能碳黑提供弱熱傳性但良好機械性質。如本文所描述，已發現藉由使用具有有限結晶度(或表面能)及特定形態之碳黑，包括此等碳黑之彈性複合物可提供超過當前使用之材料的熱傳效率及機械強度的熱傳效率及機械強度之組合。此允許彈性體提供較快循環時間、直至失效之較多循環或兩者之組合。 部分結晶碳黑可藉由增加基質碳黑(例如，由鍋爐、熱、燈、電漿或乙炔分解方法製得)的結晶度而使粒子不充分結晶來形成。基質爐法碳黑呈現具有16至21 Å範圍內之典型拉曼微晶平面尺寸(L a )的天然結晶度。在一組實施例中，基質碳黑藉由基質碳黑之受控熱處理而部分結晶。若碳黑暴露於改變碳黑粒子之結晶度及表面形態之二次(初始粒子製造之後)熱方法，則碳黑為「經加熱處理或經處理的」或「經熱處理或經處理的」。碳黑粒子之結晶亦可更改粒子之形狀，將其自大體上球形變成多面體形狀。經加熱處理碳黑可經由熟習此項技術者在管形爐或其他適合之加熱器中製備。 在一種製造方法中，經加熱處理之碳黑可在管形爐或其他適合之加熱器中製備。鍋爐可以電力或藉由化石燃料燃燒加熱。碳黑床之溫度可始終恆定以確保所有碳黑暴露於相同反應條件。碳黑床可為靜態的或可為流體化床。樣品可暴露於特定溫度(例如如下文所提供)持續足以達成但未超過所需部分結晶度之一定時長。樣品可在惰性環境中熱處理，且惰性氣體(諸如氮氣)可穿過碳黑或在碳黑上方以有助於移除自碳黑損失的任何揮發物。藉由在各種時間間隔取樣，操作員可分析樣品且精確測定碳黑之結晶度層級。熟習此項技術者能夠在該處理之後對碳黑進行取樣，分析拉曼微結晶度，且相應地調整方法以達成例如結晶度或表面能之目標層級。一旦對於特定基質碳黑確定時間及溫度概況，概況可在彼特定基質碳黑上重複以再生具有例如所需結晶度、表面能、表面積及OAN結構之部分結晶碳黑。用於加熱處理碳黑之其他方法及設備為熟習此項技術者已知且可以相同方式校準。 在各種實施例中，碳黑粒子可暴露於大於或等於600℃、大於或等於800℃、大於或等於1000℃、大於或等於1100℃、大於或等於1200℃、大於或等於1300℃、大於或等於1400℃、大於或等於1500℃或大於或等於1600℃之溫度。在其他實施例中，碳黑粒子可暴露於小於600℃、小於800℃、小於1000℃、小於1100℃、小於1200℃、小於1300℃、小於1400℃、小於1500℃、小於1600℃或小於1700℃之溫度。處理之特定溫度範圍包括1000℃至1800℃、1100℃至1700℃、1100℃至1600℃、1100℃至1500℃、1100℃至1400℃及1100℃至1300℃。處理可在諸如氮氣之惰性氛圍中進行。材料在所選擇溫度下之停留時間可大於或等於30分鐘、一小時、兩小時或大於兩小時。在一些實施例中，停留時間可限制於小於三個小時、小於兩個小時、小於90分鐘、小於一個小時或小於30分鐘。溫度可保持恆定，或在替代實施例中，可在停留時間期間斜升或斜降。部分結晶可包括使基質碳黑之天然拉曼微晶平面尺寸增加大於或等於2 Å、4 Å、6 Å、8 Å、10 Å、12 Å、14 Å、16 Å、18 Å、20 Å、22 Å或24 Å，及/或使天然拉曼微晶平面尺寸增加小於或等於35 Å、30 Å、25 Å、20 Å、15 Å或10 Å。類似地，基質碳黑之天然拉曼微晶平面尺寸可增加大於或等於10%、20%、30%、50%、75%、100%、120%或150%。在一些實施例中，基質碳黑之拉曼微晶平面尺寸的升高可限制於小於或等於10%、20%、30%、50%、75%、100%、120%或150%。結晶的量可藉由在各種時間間隔拉伸碳黑樣品且量測拉曼微晶平面尺寸來檢測。儘管碳黑可極大地變化，但通常認為碳黑在長期暴露於大於1800℃之溫度之後為充分結晶的(不再部分結晶)。 在本文所述之一些實施例中，強化黑(例如，ASTM N330型碳黑)可與代替或補充彈性複合物中之乙炔黑的第二碳黑混合。第二碳黑可為例如部分結晶爐法碳黑。其與強化碳黑相比可具有較低表面能且與強化碳黑相比可呈現較高熱傳效率。強化碳黑(例如ASTM N330型碳黑)與第二碳黑按重量計之比率可例如大於1:5、大於或等於1:4、大於或等於1:3、大於或等於1:2、大於或等於2:3、大於或等於1:1、大於或等於4:3或大於或等於2:1。在同一或不同實施例中，強化碳黑與第二碳黑按重量計之比率可例如小於1:5、小於1:4、小於1:3、小於1:2、小於2:3、小於1:1、小於4:3或小於2:1。舉例而言，在一個實施例中，強化碳黑與第二碳黑按重量計之比率可大於1:2且小於1:1。聚合彈性體中碳黑之總量可視其所需用途而變化。舉例而言，在輪胎氣囊之情況下，複合彈性體中碳黑之總量可以「每一百橡膠」(phr)重量計。術語「phr」係以重量計，與複合材料中橡膠的量相比，添加至混合物之物質的量。複合材料中橡膠的量相對於「100」校正，且複合材料中其他物質之濃度按同一比例報導。因此，由相等重量之碳黑及彈性體製成之複合彈性體將具有100 phr之碳黑。由80重量%之彈性體及20重量%之碳黑製成之彈性體將含有25 phr之碳黑。應注意添加另外物質至複合材料將不會改變碳黑之phr，即使其將改變碳黑在複合材料中之重量%。本文所述之複合彈性體的不同實施例可具有大於或等於20、30、40、45、50、60或65 phr之總碳黑含量。類似地，此等及其他實施例可含有小於70、60、50、40、30或20 phr之總碳黑。碳黑在彈性體中可包含例如大於20重量%、大於50重量%、大於75重量%或大於90重量%之總微粒材料。複合彈性體可含有除彈性體及碳黑以外之材料。此等另外材料可包括例如抗氧化劑、固化劑、固化引發劑、樹脂及溶劑，且可以例如大於1、5、10、15或20 phr之濃度存在。在一些實施例中，唯一粒子添加劑為碳黑。然而其他實施例可包括另外微粒材料，諸如玻璃纖維、聚合物纖維、薄片、黏土、玻璃及金屬氧化物(包括氧化鋁)及二氧化矽。 可用作第一碳黑或第三或第四碳黑之碳黑包括熟習此項技術者已知之用於彈性系統的碳黑中的任一者。可用作第一碳黑之例示性碳黑包括系列ASTM N100至ASTM N900系列碳黑中之任一者。可使用之特定系列包括N100系列碳黑、N200系列碳黑、N300系列碳黑、N500系列碳黑、N600系列碳黑、N700系列碳黑、N800系列碳黑、N900系列碳黑或其組合。亦可採用在Regal®、Black Pearls®、Spheron®、Sterling®及Vulcan®商標下出售，可獲自Cabot Corporation之碳黑；Raven®，XT Technology；Ultra®，及其他可獲自Birla Carbon之碳黑；及Corax®、Durex®、Ecorax®、SableTM 及Purex®商標以及可獲自Orion Engineered Carbons S.A.之CK線；以及適合用於橡膠或輪胎應用之其他填充劑供與各種實施例一起使用。 在一組實施例中，基質碳黑之結晶度經由熱處理更改。結晶度之一個量測值為拉曼微晶平面尺寸。L a (微晶平面尺寸)之拉曼量測係基於Gruber等人, 「Raman Studies of Heat-Treated Carbon Blacks,」 Carbon 第32 (7)卷, 第1377 1382頁, 1994，其以引用之方式併入本文中。結晶度亦可藉由X射線繞射(XRD)量測。部分結晶碳黑可具有至少20 Å、至少23 Å、至少24 Å、至少25 Å、至少30 Å、至少35 Å或至少40 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )。在一些情形下，部分結晶碳黑具有100 Å或低於100 Å、75 Å或低於75 Å、50 Å或低於50 Å、40 Å或低於40 Å、35 Å或低於35 Å、或30 Å或低於30 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )。藉由拉曼光譜法量測之結晶度亦可使用粒子之結晶度百分比報導，且在一些情形下，結晶度百分比可大於25、大於30、大於35、大於37、大於40、大於42或大於50。同一或不同實例可呈現小於80、小於60、小於50、小於45、小於42、小於40、小於38、小於35、小於32或小於27之結晶度百分比。 碳黑粒子之表面能(SE)可藉由使用重力儀器量測水蒸氣吸收來測定。將碳黑樣品裝載於潮濕箱中之測微天平上且使其在相對濕度中之一系列階梯變化時平衡。記錄質量變化。穩態質量升高作為相對濕度之函數用於生成蒸氣吸收等溫線。樣品之擴散壓力(以mJ/m2 為單位)計算為πₑ/BET，其中：且R為理想氣體常數，T為溫度，Γ為所吸收之水的莫耳，p 0為蒸氣壓，且p 為在各遞增步驟處之蒸氣的分壓。擴散壓力與固體之表面能相關，且指示固體之疏水/親水特性，其中較低表面能(SE)對應於較高疏水性。 在一些實施例中，部分結晶碳黑具有10 mJ/m2 或低於10 mJ/m2 、9 mJ/m2 或低於9 mJ/m2 、8 mJ/m2 或低於8 mJ/m2 、7 mJ/m2 或低於7 mJ/m2 、6 mJ/m2 或低於6 mJ/m2 、5 mJ/m2 或低於5 mJ/m2 、或3 mJ/m2 或低於3 mJ/m2 之表面能(SE)。在同一或其他實施例中，部分結晶碳黑具有大於3 mJ/m2 、大於4 mJ/m2 、大於5 mJ/m2 、大於6 mJ/m2 、大於7 mJ/m2 、大於8 mJ/m2 或大於9 mJ/m2 之表面能(SE)。 量測碳黑之表面積的一種方式為Brunauer-Emmett-Teller方法(經由ASTM 6556之BET)。本文所使用之部分結晶碳黑的不同實施例可具有至少100 m2 /g之BET表面積，例如，在100 m2 /g至600 m2 /g之範圍內。在其他情況下，部分結晶碳黑具有至少200 m2 /g、至少300 m2 /g、至少400 m2 /g、至少500 m2 /g或至少600 m2 /g之BET。在一些實施例中，部分結晶碳黑之BET小於1200 m2 /g、小於1000 m2 /g、小於800 m2 /g、小於700 m2 /g、小於600 m2 /g或小於500 m2 /g。 表徵碳黑之表面積的另一種方式為使用統計厚度表面積(STSA)。本文所述之多種碳黑的STSA可為至少100 m2 /g，例如，在100 m2 /g至600 m2 /g之範圍內。在其他情況下，部分結晶碳黑具有至少200 m2 /g、至少300 m2 /g、至少400 m2 /g、至少500 m2 /g或至少600 m2 /g之STSA。在一些實施例中，部分結晶碳黑之STSA小於1200 m2 /g、小於1000 m2 /g、小於800 m2 /g、小於700 m2 /g、小於600 m2 /g或小於500 m2 /g。 雖然熱處理為提供部分結晶之一種方法，但可能需要調整特定溫度、停留時間及鍋爐幾何結構以達成所需層級的結晶度、結構、表面積及表面能。舉例而言，已發現藉由在1100℃至1800℃範圍內之溫度下加熱基質碳黑而製備的部分結晶碳黑可產生具有100 m2 /g至1100 m2 /g範圍內之BET表面積(ASTM 6556)及一或多個其他特定性質的經熱處理碳黑，該等其他特定性質諸如10 mJ/m2 或低於10 mJ/m2 (例如，9 mJ/m2 或低於9 mJ/m2 、6 mJ/m2 或低於6 mJ/m2 、或3 mJ/m2 或低於3 mJ/m2 )之表面能(SE)，至少22 Å且小於60 Å (例如，在22 Å至60 Å之範圍內，至少25 Å，或在25 Å至50 Å之範圍內等)之拉曼微晶平面尺寸(L a )或其組合。 在多個實施例中，部分結晶碳黑之結構可控制在特定範圍內。結構可使用熟習此項技術者已知且描述於ASTM D2414中之油吸收數(OAN)量測。舉例而言，OAN可大於80、大於100、大於120或大於140 cm3 /100 g。在其他實施例中，OAN可小於220、小於200、小於180或小於160 cm3 /100 g。在某些實施例中，OAN可在80至180 cm3 /100 g、80至160 cm3 /100 g、100至200 cm3 /100 g、100至180 cm3 /100 g或120至180 cm3 /100 g之範圍內。在其他實施例中，OAN範圍可包括100至180 cm3 /100 g、110至180 cm3 /100 g、120至180 cm3 /100 g、130至180 cm3 /100 g及130至175 cm3 /100 g。 在一個實施例中，部分結晶之前的碳黑(基質碳黑)具有大於10 mJ/m2 之表面能及至少50 m2 /g之BET表面積(ASTM 6556)。舉例而言，BET表面積可為至少100 m2 /g、200 m2 /g、300 m2 /g、至少500 m2 /g、至少1000 m2 /g、1200 m2 /g、至少1300 m2 /g、至少1400 m2 /g或至少1500 m2 /g。在同一或不同實施例中，BET表面積可小於或等於150 m2 /g、300 m2 /g、500 m2 /g、1000 m2 /g、1500 m2 /g或2100 m2 /g。在一些情形下，基質碳黑可具有大於10 mJ/m2 之表面能及200 m2 /g至2100 m2 /g範圍內之BET表面積，例如，300 m2 /g至2100 m2 /g、500 m2 /g至2100 m2 /g、1000 m2 /g至2100 m2 /g、1200 m2 /g至2100 m2 /g、1300 m2 /g至2100 m2 /g、1400 m2 /g至2100 m2 /g或1500 m2 /g至2100 m2 /g範圍內之BET表面積。BET表面積之此等相同範圍可保持於由此等基質碳黑製得之部分結晶碳黑中，但表面能將通常比基質碳黑中之表面能低。基質碳黑可為爐法碳黑。實例 1 - 在第一實例中，ASTM N330型碳黑(可獲自Cabot Corporation之VULCAN® 3碳黑)、VULCAN® XC72碳黑(Cabot)及VULCAN® XC500碳黑(Cabot)之基質碳黑樣品在惰性氛圍下在表1中指定之溫度下熱處理，直至其達成表2中指定之拉曼La 值。對所得部分結晶碳黑評估熱及機械性質。「未處理」之處理溫度指示此等碳黑未經歷熱處理。Denka Black碳黑(Denka)為用於輪胎氣囊製造中之乙炔黑。表 1 分析來自表1之部分結晶熱處理碳黑以量測BET表面積(ASTM 6556)、OAN結構(ASTM 2414)、拉曼平面尺寸、結晶度百分比(藉由拉曼光譜法)及表面能(如本文所描述)。此等值提供於下文表2中。如所展示，部分結晶實驗樣品呈現35至95 Å之拉曼微晶平面尺寸。與其各別基質碳黑之天然值相比，實驗樣品之拉曼微晶平面尺寸視特定碳黑而定升高22.2至45 Å。標註「Δ L a (埃)」的行展示拉曼微晶平面尺寸自基質碳黑至部分結晶碳黑之改變。此等樣品亦具有小於或等於8 mJ/m2 之表面能(SEP)，且大部分實驗樣品呈現小於或等於1.4 mJ/m2 之表面能。應注意當類似熱處理時，ASTM N330型碳黑(樣品9)之結晶度僅增加5.2 Å。部分結晶實驗碳黑之BET表面積具有51至170 m2 /g之值及130至174 cm3 /100 g之OAN值。表 2 實例 2 - 為評估此等部分結晶碳黑在彈性組合物中之熱及機械性質，使用表1之部分結晶碳黑中之一些製備複合橡膠樣品。樣品藉由混合100重量份之Exxon丁基268聚合物、5重量份之石蠟製程油、5重量份之氧化鋅、10重量份之溴化酚甲醛樹脂及50重量份(phr)之碳黑來製備。組分在1600 cc之Banbury混合器(70%填充係數)中在3階段混合製程中澈底混合。第一階段之起始溫度為60℃，且第二及第三階段之起始溫度為50℃。在第一階段，使Exxon丁基268彈性體在80 rpm下預混合30 s，其後添加填充劑的2/3。在另外60 s之後，添加剩餘填充劑，其後混合物再混合30 s。此時，清掃混合器並添加油。混合再持續180 s，其中每60 s進行一次清掃。在第二階段，使階段1母膠在80 rpm下混合240 s。在第三階段，使階段2母膠在60 rpm下混合30 s，其後添加氧化鋅及樹脂。混合再持續120秒，其中在60 s時進行清掃。樣品在各階段後經輥磨，其中6個端輥在自研磨機移除材料之前運轉。所得樣品在170℃下固化持續T90 + 10%。此為達成90%固化之時間量加上10%之彼時間量。固化程度使用習知橡膠流變計量測。複合彈性體形成為具有2 mm之大致厚度的彈性橡膠片。橡膠樣品中之每一者的熱導率根據ASTM D5470在具有1.327平方吋之接觸面積的圓形衝壓樣品上測定。量測實際樣品厚度，接觸壓力為50 psi且樣品溫度為50℃。表3中之樣品ID對應於併入至複合彈性體中的來自表1的熱處理樣品。熱導率結果為兩個或多於兩個樣品之平均值。表 3 表4展現表明含有實驗及對照碳黑之彈性體的拉伸強度的機械資料。彈性體樣品中之每一者如上文所述製備。標註「4」之彈性體包括50 phr之碳黑樣品4 (VULCAN 3 N330型碳黑)，而其他樣品中之每一者含有20 phr之VULCAN 3碳黑及30 phr之來自表1之相同ID之碳黑的混合物。舉例而言，標註「6」的行包括20 phr之VULCAN 3碳黑及30 phr之藉由在1200℃下熱處理而部分結晶的VULCAN XC72碳黑(參見表1)。拉伸性質根據ASTM D412量測。斷裂伸長率乘以拉伸強度提供用於在樣品當中比較機械強度之良好的值。撕裂測試根據ASTM D624使用模具B進行。顯著地，所有使用部分結晶碳黑之實驗摻合物與表6中所展示之標準Denka Black乙炔黑樣品(3B)相比呈現較高拉伸強度及顯著較高斷裂伸長率百分比，熟習此項技術者將已預期此等改善機械性質伴隨著相對應熱傳能力的降低。然而，參見表3，實驗樣品與併入乙炔黑之彈性體樣品相比呈現類似或更佳熱傳性。實際上，樣品6提供優於乙炔黑的熱傳性及機械性質兩者之結果。此等資料指示某些部分結晶碳黑可替代乙炔黑(例如，Denka Black)且提供呈現如良好或較佳的熱傳性以及改善的機械性質的彈性體。改善的機械性質應產生較佳的可靠性及失效之前的更多次循環。表 4 實例 3 - 製備5個另外彈性體複合樣品。實例3之複合彈性體樣品中的三個使用如上文報導之實例2中之彼等調配物相同的調配物。亦評估實例2中未使用之兩個另外調配物。樣品使用如上文針對實例2所述之相同技術製備。測試熱及機械性質且報導於下文。樣品命名為3B、4B、7B、9B及9C，且各樣品ID中之數字對應於上文報導之第一實驗中相同數字的碳黑。樣品「3B」係指包括20 phr之VULCAN 3碳黑及30 phr之Denka Black碳黑(Denka)之丁基橡膠樣品。樣品4B含有VULCAN 3 N330型強化碳黑(未處理)，樣品7B併入如樣品7中之相同碳黑(在1200℃下處理之VULCAN XC500碳黑)且樣品9B及9C均包括在1200℃下部分結晶之VULCAN 3 N330型碳黑。實例3之結果提供於下文表5及表6中。顯著地，兩個使用與未經熱處理碳黑組合之部分結晶碳黑的實驗摻合物均比標準Denka Black乙炔黑樣品呈現較高拉伸強度及斷裂伸長率×拉伸強度。熟習此項技術者將已預期此等改善的機械性質伴隨著相對應熱傳能力的降低。結果指示藉由包括30 phr之樣品7(部分結晶VULCAN XC500碳黑)及20 phr之VULCAN N330型碳黑的複合物獲得熱及機械性質的最佳組合。樣品7具有35 Å之拉曼結晶度及135 cm3 /100 g之OAN。表 5 表 6 實例 4 - 為評估部分結晶碳黑在多個彈性系統中之效果，將部分結晶碳黑及基質碳黑調配至包含苯乙烯/丁二烯(SBR)作為彈性組分之彈性複合物中。隨後對此等彈性複合物評估熱及機械性質。 SBR複合物在具有0.65至100份Kralex® SBR 1500 (Synthos Chemicals)之填充係數數的300 cm3 之Brabender混合器中在三個階段中複合，且如表2中所列之碳黑2、3及7以55 phr添加至各樣品。各複合物亦包括3.0 phr之氧化鋅、1.0 phr之硬脂酸、1.0 phr之TBBS (N-第三丁基-2-苯并噻唑次磺醯胺)及1.75 phr之硫。使聚合物在50 rpm下在80℃之起始溫度下混合約2分鐘，其後添加碳黑且材料再混合30分鐘。在第二階段，使階段1母膠在60 rpm下在60℃之起始溫度下混合1分鐘，其後添加氧化鋅及硬脂酸。此組合再混合4分鐘，且在前2分鐘之後清掃混合器。在第三階段，使階段2母膠在60℃下起始在50 rpm下混合30 s，其後添加固化劑、TBBS及硫，且材料再混合60秒，其中在經過彼時間一半時清掃混合器。在各階段之後，使材料藉由4個端輥在輥筒研磨機上呈帶狀持續1分鐘。使複合樣品固化且以與表4中之丁基橡膠樣品相同之方式分析機械性質。彈性體之機械性質提供於表7中。此等結果指示基質碳黑之部分結晶提供SBR複合彈性體，當與基質碳黑(在此情形下VULCAN XC500碳黑)相比時其提供較佳模數、拉伸強度及伸長率。VULCAN XC 500碳黑(其不為傳統強化等級)之熱處理亦相對於Denka black改善所得複合物之斷裂伸長率×拉伸強度的乘積。此等結果確認在不同彈性系統中具有相同碳黑樣品之丁基橡膠複合物中所見的改善。表 7 為提供可用以比較需要良好熱導率及良好機械性質兩者的應用中的彈性體的單個值，將熱導率及機械強度之代表性性質一起相乘以提供無單位「熱機械乘積」。以W/mK為單位之熱導率(參見表3)向等式提供熱導率貢獻。如上所陳述，伸長率乘以拉伸強度(參見表4)提供表示彈性體中之機械性質的單個值，且此同一值用以提供等式之機械部分。 熱機械乘積 = (以W/mK為單位之熱導率) × (以MPa為單位之拉伸強度) × (斷裂伸長率%) 針對來自實例2之實驗及對照彈性體複合物的熱機械乘積值提供於表8中，且來自實例3之結果提供於表9中。樣品4及4B僅包括一種碳黑，50 phr之VULCAN 3碳黑；樣品9C僅包括一種碳黑，50 phr之在1200℃下熱處理的VULCAN 3碳黑。所有其他樣品為VULCAN 3碳黑及如表1、2、3及5中指定之第二碳黑的20/30 phr混合物。樣品3B為含有20 phr之ASTM N330型碳黑及30 phr之乙炔黑的用於輪胎氣囊中的目前先進技術彈性體複合物。如表8中所示，實驗樣品4至8與目前先進技術彈性體樣品3相比均呈現大體上較高熱機械乘積。類似地，展示於表9中之來自實例3之樣品的結果指示併入部分結晶碳黑之數個樣品與目前先進技術樣品3B相比提供較佳熱機械乘積。包含具有根據某些實施例之形態的部分結晶碳黑而非乙炔黑的實驗彈性體提供改善的熱導率、較佳的機械性質或兩者。樣品9B (表8)及9C呈現低OAN及相對低結晶度，且咸信此解釋當與其他部分結晶碳黑相比時此經熱處理之碳黑的弱的熱機械乘積。此等資料顯示基質碳黑在製造有效部分結晶碳黑中為至關重要的，且熟習此項技術者無法簡單地採用任何基質碳黑，對其熱處理，且期望其獲得改善彈性複合物中之熱及機械效能所需的結晶度及結構的層級。表 8 表 9 圖2提供在包含碳黑之3種不同彈性體(丁基橡膠)中比較6個不同性質的圖。比較彈性體3B、4B及7B的值。彈性體3B含有20 phr之ASTM N330型碳黑及30 phr之Denka Black (乙炔黑)的習知混合物。彈性體4B含有50 phr之ASTM N330型碳黑，且所有值已相對於此複合物校正，使得彈性體4B對於所量測性質中之每一者得分100。彈性體7B包括20 phr之ASTM N330型碳黑及30 phr之部分結晶碳黑，該部分結晶碳黑具有55 m2 /g之BET表面積、130 cm3 /100 g之OAN結構、35埃之拉曼微晶平面尺寸(L a )、45%結晶度及小於1 mJ/m2 之表面能。該圖展示實驗複合物7B及習知複合物3B提供相等熱導率值，而部分結晶複合物7B在所有機械指數上勝過習知複合物3B。此等結果指示在彈性複合物中用部分結晶碳黑替代乙炔黑將提供持續更久之耐久複合物而不損失熱傳效率。 圖3提供包括複合物3B、4B、7B及9B之4個不同彈性體複合物的拉伸強度及熱傳效率的圖形比較。彈性體複合物9B包括20 phr之ASTM N330型碳黑及30 phr之經熱處理(1200℃)的ASTM N330型碳黑。顯著地，藉由熱處理之ASTM N330的部分結晶提供當與藉由相等濃度之僅未處理之ASTM N330型碳黑製得的彈性體相比時呈現降低的拉伸強度及相同熱傳性的彈性體。此指示藉由彈性體7B，及與其類似之其他部分結晶碳黑達成的優良結果無法簡單地藉由熱處理熟習此項技術者已知的或當前用於輪胎氣囊中的碳黑來獲得。舉例而言，碳黑7與相同地處理的樣品9B(ASTM N330型碳黑)相比具有較小表面積、較高結構、較大平面尺寸、較高結晶度百分比及較低表面能。因此，碳黑7在彈性複合物中達成與碳黑9 (經熱處理之ASTM N330型碳黑)相比之較佳機械及熱性質。 儘管在本文中已描述且說明了本發明之若干實施例，但一般技術者將容易設想多種其他方法及/或結構來執行功能及/或獲得結果及/或一或多種本文所述之優勢，且此等變化及/或修改中之每一者可視為在本發明之範疇內。更一般而言，熟習此項技術者將容易地理解本文所述之所有參數、尺寸、材料及組態均意欲為例示性的且實際參數、尺寸、材料及/或組態將視使用本發明之教示內容的一或多個特定應用而定。僅僅使用常規實驗，熟習此項技術者將認識到或能夠確定本文所描述之本發明之特定實施例的多個等效物。因此應瞭解，前述實施例僅藉助於實例呈現且在隨附申請專利範圍及其等效物之範疇內，本發明可以不同於特定描述及主張之其他方式來實施。本發明係關於本文所述之各個別特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法。另外，若此類特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法相互間無不一致，則兩種或多於兩種此類特徵、系統、製品、材料、套組及/或方法之任何組合包括於本發明之範疇內。 如本文所定義及使用之所有定義應理解為控制在辭典定義、以引用之方式併入的文獻中的定義及/或所定義術語之普通含義內。 除非明確相反指示，否則如在本文說明書及申請專利範圍中使用之不定冠詞「一(a/an)」應理解為意謂「至少一個」。 如在本文說明書及申請專利範圍中使用之片語「及/或」應理解為意謂如此結合之單元的「任一者或兩者」，亦即，在一些情況下結合地存在且在其他情況下未結合地存在的單元。除非明確相反指示，否則除由「及/或」條項特定鑑別之單元以外可視情況存在其他單元，不論與特定鑑別之彼等單元相關或不相關。 在本申請案中引用或參考之所有參考文獻、專利及專利申請案及公開案以其全文引用之方式併入本文中。
圖1為說明彈性複合物之兩個實施例的拉伸強度與熱傳效率之間的關係的圖； 圖2提供說明兩個摻合實施例及一個單獨碳黑實施例的相對丁基橡膠性質指數的圖；且 圖3提供說明碳黑組合之4個不同實施例的丁基彈性體的拉伸強度及熱傳效率的圖。

Claims (30)

  1. 一種複合彈性體，其包含： 彈性樹脂； 第一碳黑； 不同於該第一碳黑之第二碳黑，該第二碳黑為具有大於120 cm3 /100 g且小於200 cm3 /100 g之OAN結構、小於10 mJ/m2 之表面能及大於或等於25 Å且小於或等於50 Å之拉曼(Raman)微晶平面尺寸(L a )的部分結晶碳黑。
  2. 如請求項1之複合彈性體，其中該第一碳黑與該第二碳黑之重量比小於2:1且大於1:2。
  3. 如請求項1或2之複合彈性體，其中該彈性體係選自丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、腈、氫化丁腈橡膠(HNBR)、ETDM、聚氯丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、氫化腈橡膠、含氟彈性體、聚丙烯酸酯彈性體、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)、乙烯乙酸乙烯酯彈性體(EVA)、聚硫彈性體、天然橡膠及苯乙烯丁二烯橡膠。
  4. 如請求項1之複合彈性體，其中該複合彈性體之熱導率大於0.29 W/mK。
  5. 如請求項1之複合彈性體，其中該固化彈性體呈現大於14.00 MPa之拉伸強度及大於550%之斷裂伸長率及/或大於80之((斷裂伸長率) × (拉伸強度))/100%。
  6. 如請求項1之複合彈性體，其中該第二碳黑為已在1100℃與1800℃之間的溫度下熱處理的碳黑。
  7. 如請求項1之複合彈性體，其中該第二碳黑具有大於40%且小於60%之結晶度百分比。
  8. 如請求項1之複合彈性體，其中該彈性體為丁基彈性體或鹵化丁基彈性體。
  9. 如請求項1之複合彈性體，其中該第一碳黑為符合ASTM N330型碳黑之要求的爐法碳黑(furnace black)。
  10. 一種輪胎氣囊，其由如請求項1至9中任一項之複合彈性體製成。
  11. 一種複合丁基彈性體，其包含至少兩種不同碳黑，其中該丁基彈性體呈現大於0.25 W/mK之熱傳效率及大於80之((斷裂伸長率) × (拉伸強度))/100%。
  12. 如請求項11之複合丁基彈性體，其中該複合丁基彈性體當固化時呈現大於0.30 W/mK之熱傳效率。
  13. 如請求項11之複合丁基彈性體，其中該等碳黑中之一者為部分結晶碳黑。
  14. 如請求項11之複合丁基彈性體，其中該等碳黑中之一者為爐法碳黑或係源自爐法碳黑。
  15. 如請求項13之複合丁基彈性體，其中該部分結晶碳黑之濃度為至少25 phr。
  16. 如請求項14之複合丁基彈性體，其中該爐法碳黑之濃度為至少15 phr。
  17. 如請求項11之複合丁基彈性體，其包含部分結晶碳黑及爐法碳黑或源自爐法碳黑之碳黑，其中該部分結晶碳黑之濃度大於該爐法碳黑之濃度。
  18. 如請求項13、15或17之複合丁基彈性體，其中該部分結晶碳黑具有大於或等於22 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )。
  19. 一種輪胎氣囊，其包含如請求項11至18中任一項之複合丁基彈性體。
  20. 一種丁基彈性體，其包含： 至少40 phr之碳黑，其具有大於或等於22 Å且小於45 Å之拉曼微晶平面尺寸(L a )、大於120 cm3 /100 g且小於300 cm3 /100 g之OAN結構，且其中該丁基彈性體具有大於0.29 W/mK之熱導率及在25℃下大於14.0之拉伸強度。
  21. 一種複合彈性體，其包含： 彈性樹脂；及 碳黑，其呈現小於10 mJ/m2 之表面能、23 Å與50 Å之間的拉曼微晶平面尺寸(L a )及大於85 cm3 /100 g之OAN。
  22. 如請求項20之丁基彈性體，其中該碳黑或第二碳黑之OAN大於130 cm3 /100 g或大於140 cm3 /100 g或大於150 cm3 /100 g且小於300 cm3 /100 g、小於250 cm3 /100 g或小於200 cm3 /100 g。
  23. 如請求項21之複合彈性體，其中該碳黑或第二碳黑之拉曼微晶平面尺寸大於30 Å、大於32 Å、大於34 Å或大於36 Å且小於50 Å、小於48 Å、小於45 Å或小於43 Å。
  24. 如請求項21之複合彈性體，其中該碳黑之表面能小於7 mJ/m2 、小於5 mJ/m2 、小於2 mJ/m2 或小於1 mJ/m2 。
  25. 一種複合丁基彈性體，其包含至少40 phr之碳黑，其中該彈性體之(以W/mK為單位之熱導率) × (斷裂伸長率%) × (以MPa為單位之拉伸強度)大於2200。
  26. 如請求項1之複合彈性體，其中該部分結晶碳黑係如下產生：在低於1800℃之溫度下熱處理爐法碳黑持續充足時間段，以使該基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(L a )增加大於5 Å、大於6 Å、大於10 Å、大於15 Å或大於20 Å。
  27. 如請求項26之複合彈性體，其中該基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(L a )經增加小於50 Å、小於40 Å、小於35 Å、小於30 Å、小於25 Å或小於20 Å。
  28. 如請求項13、15或17之複合丁基彈性體，其中該部分結晶碳黑係如下產生：在低於1800℃之溫度下熱處理爐法碳黑持續充足時間段，以使該基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(La )增加大於5 Å、大於6 Å、大於10 Å、大於15 Å或大於20 Å。
  29. 如請求項28之複合丁基彈性體，其中該基質爐法碳黑之拉曼微晶平面尺寸(La )經增加小於50 Å、小於40 Å、小於35 Å、小於30 Å、小於25 Å或小於20 Å。
  30. 一種彈性製品，其包含如請求項1或21之複合彈性體，其中該彈性製品係軟管、皮帶、纜線、密封件、o形環、索環、墊圈、伸縮管、振動膜、閥門、管道、襯套、軌道緩衝器、輪胎組件、輪胎內管、振動阻尼組件、引擎安裝件、底盤安裝件、接合罩(joint boot)、線束(wire harness)或其他經模製或經擠壓橡膠製品。
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