专利名称：具有再生填充材料的弹性体组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括再生填充材料的弹性体组合物。
背景技术：
在橡胶工业中，橡胶产品(例如车辆轮胎和密封件)典型地是通过混炼填料(例 如碳黑或二氧化硅)在橡胶中的混合物然后硫化而制备的。对于车辆轮胎，通过包埋帘线 (cords)以及通过在轮胎面、侧壁和内部衬里中使用不同类型的橡胶来引入另外的结构性 质。橡胶材料的制造商(例如轮胎制造商)典型地接收来自不同来源的原材料。橡 胶以大包形式或可能作为碎屑或粉末收到。在该橡胶的制备中，使用填充材料，例如碳黑。 最适用作橡胶配混物(包括轮胎)中的填料的碳黑的初始或“原始”状态称作松散碳黑 (fluffy carbon black)。松散碳黑是已经精制成细颗粒或聚集体的碳黑材料，其为纳米 (nm)尺寸且具有非常低的容积密度。有几种用于制备碳黑的方法，包括油炉方法。该油炉 方法典型地用于制备碳黑，以及在很多这些方法中，制备称作松散碳黑的填料。更近以来， 对于用废橡胶产品(例如废轮胎)制备碳黑类填料存在更大的兴趣。这种方法实质上可以 从该废橡胶产品中提取出再生碳质材料(包括碳黑)和其他填料并将其作为填充材料再循 环回到新的橡胶产品中。为了用再循环的轮胎和其他橡胶产品由称作热解的方法制备细填料已经有过很 多的尝试。通过热解，将轮胎和其他油基配混物进行处理以制备燃料和焦炭，其包括包括碳 黑和其他填充材料的颗粒的聚集体或团簇。已经尝试使用这种焦炭作为用作一类填料的低 等级碳黑。然而，这遇到了几个缺点，最重要的是由构成该填料的聚集体的粒度的无规分布 产生的该焦炭中的杂质的缺点。另外，该颗粒的表面化学对该填料的性能具有影响。因此 存在提供与原始碳黑材料相比适用作高等级填充材料的、包含碳黑和其他填料的细聚集体 混合物的弹性配混物的需求。还存在“包装”该细聚集体混合物以使得能够将其输送给消 费者的需求。另外，还存在“包装”该细聚集体混合物以使得将其预分散以使其在混合以制 备橡胶配混物时更有用的需求。
发明内容
本发明是用于制备具有再生填充材料的弹性体组合物的方法。本发明涉及弹性体组合物，其具有该载体弹性体组合物重量的约20%-约80%的 弹性体材料。该载体弹性体组合物还包括源自热解的聚合材料的填料的细聚集体混合物。 该填料的细聚集体混合物构成该载体弹性体组合物重量的约10% -约70%。该载体弹性体 组合物还具有以该载体弹性体组合物重量的约25 % -约30 %的量存在的加工油。依照本发 明的该载体弹性体组合物用作用于输送包括具有等于或小于35nm的平均粒度的聚集体的 该细聚集体混合物的载体。该细聚集体混合物本身容易成为空气传播的，因此依照本发明 的该载体弹性体组合物将该细聚集体混合物“包装”在介质中以便于输送给消费者。此外， 该载体弹性体组合物为橡胶制造商提供了预分散有碳黑和其他填料的材料，其特别有利于 通常面对在整个混炼过程中获得良好填料分散的挑战的橡胶制造商。下面将更详细地讨论 依照本发明的弹性体组合物的实施例。从下面提供的详细描述中，本发明的其他可适用方面将变得显而易见。应当认识 到该详细描述和特别实施例尽管表示本发明的优选实施方案，但仅用于举例说明的目的， 而不用于限制本发明的范围。
从详细描述和附图中，本发明将得到更充分的理解，其中图1是选分和识别装置的现有技术示意图；图2是依照本发明的粉碎研磨机和碳黑通过其流动的平面示意图；图3是依照本发明的选分机的平面示意图；图4a是依照本发明的教导分散在水溶液中并放大285，650倍的细聚集体混合物 的显微照片；图4b是依照本发明的教导分散在水溶液中并放大28，650倍的细聚集体混合物的 显微照片；图5a是分散在水溶液中并放大285，650倍的KHC1聚集体的显微照片；图5b是分散在水溶液中并放大28，650倍的KHC1聚集体的显微照片；图6a是描述依照本发明的教导的细聚集体混合物的粒度分布的图表；图6b是描述KHC1样品的粒度分布的图表；图6c是描述KHC2样品的粒度分布的图表；图6d是描述CBpO样品的粒度分布的图表；图7是依照本发明的实施方案CBp-25-填料、N550填料和N660填料在EPDM中的 流变学曲线的图表；图8是依照本发明的实施方案的CBp-25-填料、N550填料和N660填料在SBR中 的流变学曲线的图表。
具体实施例方式以下优选实施方案的描述本身仅是示例性的，绝不意于限制本发明、其应用或用途。本发明涉及具有与该弹性体混合的细聚集体混合物的载体弹性体组合物。该细聚集体混合物是适用于橡胶混炼的填充材料。将该细聚集体混合物与该弹性体的混合提供了 将该细聚集体混合物以预分散形式包装的方法，这样使其对于与弹性体配混物相混合而言 是理想的。图1显示了依照本发明的识别和分离装置10的示意图。现在参照所有附图特别 是图1，该装置10包括粉碎研磨机12和选分机14。料斗16用作供给该装置10的该再生 碳质材料的来源。该料斗16用于收集由循环聚合材料(比如但不局限于废轮胎、汽车的聚 合物部件、废橡胶材料或塑料容器等)的热解制备的再生碳质材料。该再生碳质材料由碳 黑和其他材料的大聚集体和小聚集体组成。当使用收集料斗16来保持该再生碳质材料时， 该再生碳质材料可以直接由热解反应器(未示出)供给到该装置10中，而不首先收集在该 料斗16中。阀18控制该再生碳质材料从该料斗16到磁力分离机20的流动。该再生碳质材 料有时具有在热解之前就存在于该循环聚合材料中的金属颗粒。这些金属颗粒能够损害该 粉碎研磨机12，该磁力分离机20除去这些不希望的金属颗粒。该磁力分离机20的使用是 不必需的，能够使用更多或更少数量的磁力分离机。在通过该磁力分离机20之后，将该再生碳质材料送往螺杆22，其转动并控制该材 料流向该粉碎研磨机12的流动。使用阀24开关该再生碳质材料到混合节点26的流动。 在该混合节点26处，该再生碳质材料与由空气源28产生的经过滤的干燥高压空气混合。 该干燥加压空气和再生碳质材料的混合物一起是被引导通过该粉碎研磨机12的原料入口 30 (参见图2)的原料。图2显示了该粉碎研磨机12的示意图，其具有涡流塔28，在其中将加压原料引导 通过该原料入口 30并在该涡流塔28周围形成涡旋，使该原料中存在的小聚集体移动到该 涡流塔28的顶部而较大的聚集体下降。尽管描述了单一的原料入口 30，但可以具有更多数 量的原料入口以调节或提高该涡流塔28内的涡旋。在该涡流塔28中存在选分盘32，其有 助于该原料的涡旋并防止大聚集体运动通过该选分盘22。该选分盘32使该聚集体和空气 在该涡流塔28中形成涡旋，并利用比重将重的致密聚集体和颗粒与较轻的较不致密的聚 集体和颗粒分离开。因此该重的致密聚集体沉降到该涡流塔28的底部，而该较不致密的聚 集体移动到该涡流塔28的顶部。随着该较大的聚集体移动到该涡流的底部，其进入该粉碎研磨机12的分级腔34。 在该分级腔34中存在至少两个对置的空气入口 36，用于在该腔室的相对两侧彼此相对地 对该大聚集体颗粒吹风。尽管讨论了两个对置空气入口 36，但也可以具有更多或更少数量 的对置空气入口 36。该大聚集体颗粒朝向彼此加速、碰撞并分级成较小的聚集体。将该较 小的聚集体再次引入该涡流塔28中，在其中如果聚集体密度足够小就会通过该选分盘32， 然后离开小聚集体端口 38。没有分级的较大的聚集体离开腔出口 38并收集。非必要地，通 过该腔出口 38离开的该大聚集体能够再次引入该阀24处的再生碳质材料中。通过该小聚集体端口 38的该小聚集体流到两个过滤器料斗40、40’中的一个。该 过滤器料斗包含聚合物表面积过滤器，其收集在离开该涡流塔28之后具有变成空气传播 的趋势的小聚集体。本发明描述了使用两个过滤器料斗来收集该小聚集体，然而，根据该粉 碎研磨机12的生产速率使用更多或更少数量的过滤器料斗也在本发明的范围内。阀42、 42’控制小聚集体从该过滤器料斗40、40’到用于向该选分机14供给小聚集体的小聚集体供给料斗44的流动。尽管图1描述了多个阀42、42’与过滤器料斗40、40’相结合，但也可 以具有更多或更少数量的阀。在离开该小聚集体供给料斗44之后，该小聚集体非必要地通 过第二磁力过滤器46以进一步除去任何存在的金属杂质。进料螺杆48接收该小聚集体并 控制小聚集体供给到传送机50的流动，该传送带50将该小聚集体移动到另一进料螺杆52 和控制该小聚集体到该选分机14的流动的阀54。具有直接流向该选分机14的进料螺杆 48在本发明的范围内，然而，优选使用多个进料螺杆和传送机，因为该识别和分离装置10 中部件的物理尺寸需要将该小聚集体在部件之间移动一段距离。现在参照图1和3，小聚集体通过两个高压入口 66之一进入该选分机14。将小聚 集体与通过该两个入口 66之一供给的干燥加压空气混合，并在该选分机14的涡流塔56中 产生涡旋，在此处将该小聚集体分离成粗聚集体混合物和细聚集体混合物。小聚集体中的 一些是由粗聚集体与粘附到该粗聚集体上的细聚集体制成的。该小聚集体的涡旋使具有低 密度且尺寸在纳米范围内的细聚集体与更致密得多且微米尺寸的粗聚集体颗粒分离。由通 过该高压入口 66和旋转选分轮58流动的气压造成在该涡流塔56中的涡旋运动，使该较不 致密且具有较小粒度的细聚集体移动到该涡流塔56的顶部。比该小聚集体更致密且通常 尺寸更大的粗聚集体移动到该涡流塔的底部。具有更多或更少数量的空气入口 66以及该 小聚集体通过多于一个该高压入口 66进入该涡流塔56也在本发明的范围内。该旋转选分轮58以与该粉碎研磨机12的选分盘32相同的方式作用，仅允许特定 尺寸和密度的聚集体通过细聚集体出口 64离开该涡流塔58。粗聚集体沉降到该涡流塔56 的底部，并收集在容器62中以在其中粗聚集体可接受的工艺中用作填料。通过该细聚集体 出口 64的该细聚集体流到包含收集该细聚集体的聚合表面积过滤器的过滤器料斗68。这 一步骤是必须的，因为该细聚集体的尺寸小以使得其容易变成空气传播的。在通过该过滤 器料斗68之后，然后将该细聚集体非必要地通过磁力分离机70以除去可能存在的任何金 属杂质，然后该细聚集体移动到保存区域72，在此处其形成存储在容器、造粒机、袋子中或 混合有弹性体的细聚集体混合物，以防止该细聚集体变成空气传播的。该细聚集体混合物 和粗聚集体混合物都包含高含量的碳黑，且都是可与原始碳黑相当的可用的填充材料。在保存区域72中的细聚集体混合物是依照本发明的包括碳黑颗粒的颗粒簇。该 细聚集体混合物是由聚合材料(例如轮胎、汽车聚合部件、可循环利用的聚合物部件(例如 奶盒和其他容器)、浙青或任意其他适合的将产生在橡胶混炼工艺中适用作填料的细聚集 体的聚合材料来源)的热解形成的。该细聚集体混合物包括通常为该细聚集体混合物重量 的约80% -约95%;典型地约85% -约90%;优选约89% -约91%，且在本发明的优选实 施方案中为约90%的碳含量。该细聚集体混合物的平均聚集体尺寸小于或等于4微米，且由当分散在水溶液并 使用电子显微镜测定时平均小于或等于35nm的细聚集体颗粒的团簇形成。从该聚集体尺 寸越小其用作可与N500-N600等级原始碳黑相当的高等级填料越好的角度来看，该细聚集 体颗粒的尺寸是重要的。该细聚集体混合物的氮表面积是决定填充材料是否适用作高等级填充材料的另 一重要因素。该氮表面积指示在用于橡胶混炼中时该填充材料的结合亲和性。本发明的细 聚集体混合物通常具有使用两种不同技术(BET技术和碘吸收技术)进行面积测定的氮表 面积。该细聚集体混合物具有通常约46m2/g-约72m2/g，优选约58m2/g的使用BET技术测定的氮表面积。该细聚集体混合物具有约53mgl2/g-约254mgl2/g，优选约176mgl2/g的使 用碘吸收技术测定的氮表面积。该细聚集体混合物还具有热解的碳黑颗粒和无机功能填充材料，所述无机功能 填充材料使得在通过该分离和识别装置处理之后该细聚集体混合物的功能类似于具有 N500-N600等级的商业碳黑。该无机功能填料能够是选自以下组的一种二氧化硅、氧化 铝、氧化钛、氧化铁、氧化钙、镁或其组合。其他无机填充材料也可以使用，只要其可使该细 聚集体混合物的功能类似于所需等级的原始碳黑即可。本发明具有通常为该细聚集体混合 物重量的约5% -约20% ；典型地为约8% -约15% ；优选约9% -约11% ；且在本发明的 优选实施方案中为约10%的功能无机填料。使用该识别和分离装置10得到细聚集体混合物。依照本发明，使用该细聚集体混 合物作为源自热解的聚合材料的填料制备该载体弹性体组合物。依照本发明的载体弹性体 组合物包括通常为该载体弹性体组合物重量的约20% -约80% ；典型地约15% -约30% ； 优选约19% -约21% ；且在优选实施方案中为该载体弹性体组合物重量的约20%的弹性 体材料。该弹性材料能够包括苯乙烯_ 丁二烯共聚物(SBR)、乙烯-丙烯-二烯M等级橡胶 (EPDM)、腈类弹性体(nitrile elastomer)、丁基弹性体(butyl elastomer)、天然橡胶及其 组合。该弹性材料实际上是橡胶工业中所用的任意类型的合成或天然弹性体也在本发明的 范围内。该载体弹性体组合物还包括填料的细聚集体混合物，其通常为所述载体弹性体组 合物重量的约10% -约70%;典型地为该载体弹性体组合物的约40% -约60%;优选为该 载体弹性体组合物的约52% -约57%，且在本发明的优选实施方案中为约55%。该细聚 合物混合物源自热解的聚合材料，后者包括供热解的汽车聚合部件(例如轮胎)和其它产 生适当量碳黑的其他汽车塑料。该聚合材料也能够包括源自非汽车来源的可循环利用的聚 合材料，且能够包括粉碎的浙青、塑料容器或会产生足够量碳黑的任何其他适合的聚合材 料。该载体弹性体组合物还具有加工油，其通常为该载体弹性体组合物重量的约25% -约 30% ；典型地为该载体弹性体组合物重量的约25% -约30% ；优选为该载体弹性体组合物 重量的约23%-约27%，且在本发明的优选实施方案中为约25%。该加工油能够是有助于 该细聚集体混合物与该弹性体材料混合的任意适合的油。加工油的一种实例是由Sunoco Oil Company, Tulsa, Okalahoma，UnitedStates of America 制备的 Sunthene 4240 ；然 而，根据特定应用的需要能够使用任何其他适合的加工油。除包括弹性材料、细聚集体混合物和加工油的上述载体弹性体组合物之外，还有 几种其他非必要的组分能够根据本发明的特殊应用的需求添加。本发明的某些实施方案也 可以包括加工助剂、活化剂、抗氧化剂和其他填充材料以及这些组的每一种的组合。该加工 助剂有助于通过防止粘合到该混合部件上来帮助改进该载体弹性体组合物的混合并改善 该弹性体材料、填料的再生碳质混合物和加工油的分散(disbursion)。该加工助剂能够包 括锌皂、脂肪酸盐及其组合以及任意其他适合的或需要的或已知的加工助剂。在上述载体弹性体组合物中添加活化剂也是非必要的。该活化剂用于在硫化过程 中加速该载体弹性体组合物的硫化。活化剂能够包括氧化锌、硬脂酸、硅烷(特别是在存在 二氧化硅填料时)及其组合。根据特殊应用的需求使用其他适合的已知活化剂也在本发明 的范围内。
此外也可以在上述载体弹性体组合物中添加抗氧化剂。抗氧化剂用于防止该载体 弹性体组合物在硫化之后变硬。已知适合的抗氧化剂包括苯胺类、苯乙烯化酚类及其组合。 根据特殊应用的需求使用任意其他适合的抗氧化剂也在本发明的范围内。在上述载体弹性体组合物中包括其他填充材料也在本发明的范围内。填充材料 能够提供所需的物理和化学性质，例如提高密度、耐热性、或改变该载体弹性体组合物的颜 色。可能的填充材料包括白垩、碳酸钙、二氧化硅及其组合。另外，也可以根据特殊应用的 需求包括其他已知适合的填充材料。此外，本发明的其他实施方案包括添加到该载体弹性体组合物中的促进剂。促进 剂有助于加快该硫化过程。该促进剂的数量非常多，存在大量不同类型的促进剂，其能够用 于形成载体弹性体组合物。待添加到该载体弹性体组合物中的促进剂的选择取决于一些因 素，其部分包括制造商的要求以及其他因素，例如设备、加工变量和各个配制者的偏好。适 合与本发明一起使用的一些促进剂包括已知为辅助促进剂的促进剂的组，例如四甲基秋兰 姆一硫化物，其是一组称作thiurons的促进剂的一部分。也能够添加延迟作用促进剂。一 种适合的延迟作用促进剂是N-叔丁基-苯并噻唑磺酰胺(TBBS)。另一种适合的促进剂包 括称作主促进剂的一类，其包括巯基苯并噻唑(MBT)。尽管上面描述了特别的促进剂和促进 剂组，但实际上任何类型的促进剂与依照本发明的载体弹性体组合物一起使用都在本发明 的范围内。因此本发明绝不意于限制到促进剂的任何单一类型。实施例1形成载体弹性体组合物，弹性体材料的存在量通常为该载体弹性体组合物重量的 约20% -约80%;典型地为该载体弹性体组合物重量的约20% -约30%;优选为该载体弹 性体组合物重量的约19% -约21%，在优选实施方案中为约20%。细聚集体混合物的存 在量通常为该载体弹性体组合物重量的约10% -约70%;典型地为该载体弹性体组合物重 量的约40% -约55%;优选为该载体弹性体组合物重量的约52% -约57%，在本发明的优 选实施方案中为约55%。加工油的存在量通常为该载体弹性体组合物重量的约25%-约 30% ；典型地为该载体弹性体组合物重量的约25% -约30% ；优选为该载体弹性体组合物 重量的约23% -约27%，在本发明的优选实施方案中为约25%。将该载体弹性体组合物混 合以使得该细聚集体混合物均勻分散在整个该载体弹性体组合物中。在本发明的另一方面，将依照本发明的载体弹性体组合物与商业弹性体配方相混 合，分析其化学和机械性质，并与使用原始碳黑的其他商业弹性体组合物进行比较。另外， 使用依照本发明的弹性体组合物制备高负载的商业弹性体配方，将其分析并与包含原始碳 黑的高负载弹性体组合物进行比较。前面已经使用CBp-25E-填料来表示已经混合到依照本发明的载体弹性体组合物 中的细聚集体。使用之前已经混合到载体弹性体组合物中的CBp-25E-填料制备弹性体组 合物和高负载弹性体组合物的实施例。通过将细聚集体与苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)和 乙烯_丙烯_ 二烯M等级橡胶(EPDM)相混合来制备载体弹性体组合物，然后将其与使用 SBR和EPDM的商业配方进行混合。还可以使用粉末或颗粒状的该细聚集体，然而，使用依照 本发明的本实施方案的弹性体组合物允许该细聚集体更容易地输送和更好地分散在商业 组合物中。实施例2
配制并测试商业弹性体组合物。下表1列出了在SBR中作为商业弹性体配混物混 合的细聚集体的混合物(下文称作CBp-25E-填料)。表1还显示了 N550填料和N660填料 (其是由原始碳黑来源(例如原油热解)得到的碳黑填充材料)与SBR混合的混合物。表 1与SBR混合的批次 如上表1中所示，该CBp-25E-填料、N550-填料和N660-填料都与80/100份橡胶 (phr)混合。其他成分都以相等的比例添加。表2是用表1中上面讨论的CBp-25E-填料、N550填料和N660填料制备的SBR弹 性体组合物样品的机械性质。表2在SBR中的机械性质 如上表2中所示，当依照本发明的本实施方案与SBR混合时，CBp-25E-填料的密 度、硬度和抗张强度与N550和N660填料相似。该CBp_25E_填料显示出比用N550和N660 填充材料制备的弹性体组合物更大的断裂伸长百分率。因此，该CBp-25E-填料具有比天然 碳黑填料更好的弹性。此外，该CBp-25E-填料样品的其他性质(例如抗撕强度和DIN磨 损)也与N550和N660样品相似。基于上述试验数据，在与SBR混合时，该CBp_25E_填料 是适用于与SBR配制弹性体配混物(elastomercompound)的材料。该CBp_25E_填料的机 械性质如果不是比所测试的天然碳黑填料优越的，也是适合的。图8是上表1中列出的三种样品的流变学曲线的图表。从橡胶制造的角度来看， 样品的流变学性质是重要的，因为其提供了对你能够用所述材料混炼的速度的了解。在本 例中，该流变学性质表明了用CBp-25E-填料与用N550和N660原始碳黑相比制备和SBR 的商业弹性体组合物的速度。流变测试是在MDR2000E、0. 5°的弧、170°C的温度、30min持 续时间、4. ONm的扭矩轴上进行的。该图表描绘了扭矩与时间的关系。如图8中所示，该 CBp-25E-填料具有与N550和N660样品类似的曲线。这表明使用CBp_25E_填料的配混物 的硫化时间范围与使用原始碳黑的混合物相似。下表3列出了对用SBR制备的各样品测定的流变性质。该流变测试是在MDR2000E、 0. 5°的弧、170°C的温度、30min持续时间、4. ONm的扭矩轴上进行的。表3在SBR中的流变性质 上表3中的结果显示该CBp-25E-填料样品的ts2值小于N550和N660样品。该 ts2值表明该样品开始硫化的初始时间。因此该CBp-25E-填料更快开始硫化。该ts90值表明该样品的90%已经硫化的时间。该CBp-25E-填料样品比该N550和N660样品更快到 达该点。因此用该CBp-25E-填料处理的时间更快。ML测试是该配混物在混合过程中的粘 度，其表明如果混合该组合物则有多粘或多难，这从获得所有组分在该组合物中良好分散 的角度来看是重要的。该CBp-25E-填料具有比N550样品更低的ML值，而比N660样品的 值略高或测试近似相等。该AS值是图8中各样品的曲线斜率。这表示粘度如何随时间改 变。在测试这三种样品的情况下，在测试的三种样品中CBp-E25改变最少。实施例3配制并测试商业弹性体组合物。下表4列出了在EPDM中作为商业弹性体配混物 混合的细聚集体(下文称作CBp-25E-填料)的混合物。表4还显示了 N550填料和N660 填料(其是由原始碳黑来源(例如原油热解)得到的碳黑填充材料)与EPDM混合的混合 物。表 4在EPDM中的批次混合物
CBp-25EN550N660Keltan 4502100.OOphr100.OOphr100.OOphrCBp-25E-填料70.OOphrFEF-N550-填料70.OOphrGPF-N660-填料70.OOphrSunpar 22805. OOphr5. OOphr5. OOphr氧化锌5. OOphr5. OOphr5. OOphrMBT1. OOphr1. OOphr1. OOphrTMTM1. 5phr1. 5phr1. 5phr硫1. 5phr1. 5phr1. 5phr如上表中所示，该CBp-25E弹性体配混物、N550-填料和N660-填料都与70/100份 橡胶(phr)混合。其他成分都以相等的比例添加。表5是用上面讨论的CBp-25E填料、N550填料和N660填料制备的EPDM弹性体组 合物样品的机械性质的表。表 5在EPDM中的机械性质 如上表中所示，当依照本发明的本实施方案与EPDM混合时，CBp-25E样品的密度、 硬度和抗张强度与N550和N660填料几乎相等。该CBp_25E样品显示出比用N550填料或 N660填料制备的弹性体组合物更大的断裂伸长百分率。因此，该CBp-25E样品具有比天然 碳黑填料更好的弹性。此外，该CBp-25E样品的其他性质(例如抗撕强度和压缩百分比) 也与N550和N660样品相似。图7是本实施例中的三种样品的流变曲线的图表。从橡胶制造的角度来看，样品 的流变学性质是重要的，因为其提供了对你能够用该材料复配的速度的了解。在本例中， 该流变学性质表明了用CBp-25E-填料与用N550和N660原始碳黑相比制备具有EPDM的 商业弹性体组合物的速度。流变测试是在MDR2000E、0. 5°的弧、170°C的温度、30min持续 时间、4. ONm的扭矩轴上进行的。图7的图表描绘了扭矩与时间的关系。如图7中所示，该 CBp-25E-填料具有与N550和N660样品类似的曲线。这表明使用CBp_25E_填料的配混物 的硫化时间范围与使用原始碳黑的类似混合物相似。下表6列出了对用SBR制备的各样品测定的流变性质。该流变测试是在MDR2000E、 0. 5°的弧、170°C的温度、30min持续时间、4. ONm的扭矩轴上进行的。表 6在EPDM中的流变性质 上表6中的结果显示该CBp-25E填料样品的ts2值与N660样品相等且略高于N550 样品。该ts2值表示该样品开始硫化的初始时间。该CBp-25E填料样品可与其他样品相当。 该ts90值表示该样品的90%已经硫化的时间。该CBp-25E填料样品比该N550和N660样品更快到达该点。因此用该CBp-25E填料处理的时间更快。ML测试是该配混物在混合过程 中的粘度，其表明如果混合该组合物则有多粘或多难，这从获得所有组分在该组合物中良 好分散的角度来看是重要的。该CBp-25E填料具有比N550和N660样品更低的ML值。该 AS值是图8中各样品的曲线斜率。这表明粘度随时间改变的多少。在测试这三种样品的 情况下，在测试的三种样品中CBp-25E填料样品改变最少。实施例4在本发明的另一实施方案中，用CBp55%mb SBR(其是具有55%细聚集体含量/ 重量载体弹性体组合物的载体弹性体组合物)制备高负载弹性体组合物。这种高负载配混 物对于其中能够使用较大量的填料以节省材料成本的特定橡胶应用是合意的。例如，涂覆 有橡胶的金属部件以及其他应用可能不需要具有使用更昂贵的原始碳黑填充材料或其等 价物的弹性体的机械性质的弹性体配混物。下表7列出了 CBp55% mb SBR的一种示例性混合物，以形成高负载SBR弹性体配 混物。表 7具有SBR的高负载配方一母料 该CBpES mb_S55%弹性体配混物具有以该弹性体组合物的55wt%的量存在的细 聚集体混合物。在该应用中，将该CBp样品与300/100份橡胶(phr)混合。表8是该高负载SBR弹性体组合物的机械性质的表。表 8成本有效的SBR配混物的机械性质 如上表8中所示，该样品的机械性质与上述样品差别很大，上述样品表现出更不 同的抗张强度、断裂伸长率、模量100%和300%。然而，高负载弹性体配混物典型地用于其 他类型应用中，例如橡胶涂覆工具、垫、缓冲器和其它其中性质例如抗张强度和断裂伸长率 并不是那么至关重要的部件。相反，该高负载弹性体组合物提供了更成本有效的组合物，其 是由再生碳质材料得到的，并降低了对使用更昂贵的原始碳黑的需求。实施例5在本发明的另一实施方案中，用CBp60%mb EPDM(其是具有60%细聚集体含量/ 重量载体弹性体组合物的载体弹性体组合物)制备高负载弹性体组合物。这种高负载配混 物对于其中能够使用较大量的填料以节省材料成本的特定橡胶应用是合意的。例如，涂覆 有橡胶的金属部件、垫、缓冲器以及其他应用可能不需要具有使用更昂贵的原始碳黑填充 材料或其等价物的弹性体的机械性质的弹性体配混物。表9列出了混合有EPDM的CBp-填料的母料混合物，以形成高负载EPDM弹性体配 混物。表9具有EPDM的高负载配方一母料 该CBpES mbE-60 %弹性体配混物是具有以该弹性体配混物的60wt %的量存在的 细聚集体的配混物。将该CBp样品以375phr混合。下表10显示了使用上表10中列出的母料配方制备的高负载EPDM弹性体组合物 的机械性质。表 10EPDM配混物的机械性质 如上表10中所示，该样品的机械强度与上述没有高负载的样品差别很大。在当 和非高负载弹性体配混物相比时，本实施例表现出差别很大的抗张强度、断裂伸长率、模量 100%和300%。然而，高负载弹性体配混物典型地用于其它类型应用，比如橡胶涂覆工具、 垫、缓冲器和其他其中例如抗张强度和断裂伸长率并不是那么至关重要的部件。相反，该高负载弹性体组合物提供了更成本有效的组合物，其是由再生碳质材料得到的，并降低了对 使用更昂贵的原始碳黑的需求。在以下申请中能够发现依照本发明使用的材料的其他信息和实例2007年10月9 日提交的名称为“Elastomer Composition with ReclaimedFiller Material”的美国专利 申请号60/998，197 ;2007年 11 月 8 日提交的名称为“Process For Classifying Particles In A Pyrolysed Char” 的申请号 60/986，318 ;2007 年 11 月 8 日提交的名称为"Asphalt Composition UsingPyrolysed Carbonaceous Materials，，的申请号 60/986，369 ；和 2007 年 11 月 7 日提交的名称为“Enhanced Fine Agglomerate Mixture”的申请号 60/986，126， 其中通过引用将各申请的全部内容由此引入。本发明的描述本身仅是示例性的，因此不脱离本发明的要旨的变型意于在本发明 的范围之内。这种变型不应视作脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
载体弹性体组合物，包括所述载体弹性体组合物重量的约20％-约80％的弹性体材料；所述载体弹性体组合物重量的约10％-约70％的源自热解的聚合材料的填料的细聚集体混合物；和所述载体弹性体组合物重量的约25％-约30％的加工油。
2.权利要求1的载体弹性体组合物，其中该弹性体材料是选自包括以下的组中的一种苯乙烯_ 丁二烯共聚物、乙烯_丙烯_ 二烯M等级橡胶、腈类弹性体、丁基弹性体、天然 橡胶及其组合。
3.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括其他填充材料，选自包括以下的组中 的一种白垩、碳酸钙、二氧化硅、高岭土、碳酸盐、重晶石及其组合。
4.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括抗氧化剂，选自包括以下的组中的一 种苯胺类、苯乙烯化酚类及其组合。
5.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括活化剂，选自包括以下的组中的一种 氧化锌、硬脂酸、硅烷及其组合。
6.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括选自包括以下的组中的一种无机填料、抗氧化剂、活化剂、加工助剂及其组合。
7.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述热解的聚合材料源自废轮胎的热解。
8.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有小于或 等于35nm的平均粒度的聚集体。
9.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于46m2/g 的氮表面积。
10.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于 53mgl2/g的氮表面积。
11.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述再生碳质材料进一步包括在所述细聚 集体混合物重量的约5% -约20%范围内的无机功能填料；和具有小于或等于35nm的平均 粒度的聚集体。
12.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括促进剂。
13.权利要求1的载体弹性体组合物，进一步包括加工助剂，其包括选自包括以下的组 中的一种锌皂、脂肪酸盐及其组合。
14.权利要求1的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有约10 微米 约20微米的平均粒度的聚集体。
15.载体弹性体组合物，包括所述载体弹性体组合物重量的约20% -约30%的弹性体材料；源自热解的聚合材料且形成所述载体弹性体组合物重量的约40% -约55%的细聚集 体混合物；和所述载体弹性体组合物重量的约25% -约30%的加工油。
16.权利要求15的载体弹性体组合物，其中该弹性体材料是选自包括以下的组中的一种苯乙烯_ 丁二烯共聚物、乙烯_丙烯_ 二烯M等级橡胶、腈类弹性体、丁基弹性体、天然 橡胶及其组合。
17.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括其他填充材料，选自包括以下的组 中的一种白垩、碳酸钙、二氧化硅、高岭土、碳酸盐、重晶石及其组合。
18.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括抗氧化剂，选自包括以下的组中的 一种苯胺类、苯乙烯化酚类及其组合。
19.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括活化剂，选自包括以下的组中的一 种氧化锌、硬脂酸、硅烷及其组合。
20.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括选自包括以下的组中的一种无机填料、抗氧化剂、活化剂、加工助剂及其组合。
21.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述热解的聚合材料源自废轮胎的热解。
22.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有小于 或等于35nm的平均粒度的聚集体。
23.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于 46m2/g的氮表面积。
24.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于 53mgl2/g的氮表面积。
25.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述再生碳质材料进一步包括在所述细 聚集体混合物重量的约5% -约20%范围内的无机功能填料；和具有小于或等于35nm的平 均粒度的聚集体。
26.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括促进剂。
27.权利要求15的载体弹性体组合物，进一步包括加工助剂，其包括选自包括以下的 组中的一种锌皂、脂肪酸盐及其组合。
28.权利要求15的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有约10 微米 约20微米的平均粒度的聚集体。
29.载体弹性体组合物，包括形成所述载体弹性体组合物重量的20%的弹性体材料；源自热解的聚合材料且形成 所述载体弹性体组合物重量的约55%的填料的细聚集体混合物；和形成所述载体弹性体组合物重量的约25%的加工油。
30.权利要求29的载体弹性体组合物，其中该弹性体材料是选自包括以下的组中的一种苯乙烯_ 丁二烯共聚物、乙烯_丙烯_ 二烯M等级橡胶、腈类弹性体、丁基弹性体、天然 橡胶及其组合。
31.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括其他填充材料，选自包括以下的组 中的一种白垩、碳酸钙、二氧化硅、高岭土、碳酸盐、重晶石及其组合。
32.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括抗氧化剂，选自包括以下的组中的一种苯胺类、苯乙烯化酚类及其组合。
33.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括活化剂，选自包括以下的组中的一 种氧化锌、硬脂酸、硅烷及其组合。
34.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括选自包括以下的组中的一种无机填料、抗氧化剂、活化剂、加工助剂及其组合。
35.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述热解的聚合材料源自废轮胎的热解。
36.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有小于 或等于35nm的平均粒度的聚集体。
37.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于 46m2/g的氮表面积。
38.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述细聚集体混合物具有大于或等于 53mgl2/g的氮表面积。
39.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述再生碳质材料进一步包括在所述细 聚集体混合物重量的约5%-约20%范围内的无机功能填料；和具有小于或等于35nm的平 均粒度的聚集体。
40.权利要求29的载体弹性体组合物，其中所述填料的细聚集体混合物包括具有约10 微米 约20微米的平均粒度的聚集体。
41.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括促进剂。
42.权利要求29的载体弹性体组合物，进一步包括加工助剂，其包括选自包括以下的 组中的一种锌皂、脂肪酸盐及其组合。
全文摘要
本发明涉及载体弹性体组合物，具有该载体弹性体组合物重量的约20％-约80％的弹性体材料。该载体弹性体组合物还包括源自热解的聚合材料的填料的细聚集体混合物。该填料的细聚集体混合物包括该载体弹性体组合物重量的约10％-约70％。该载体弹性体组合物还具有以该载体弹性体组合物重量的约25％-约30％的量存在的加工油。依照本发明的该载体弹性体组合物用作用于输送包括具有等于或小于35nm的平均粒度的聚集体的该细聚集体混合物的载体。
文档编号C08K3/04GK101889043SQ200880119766
公开日2010年11月17日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者J·H·费德 申请人:三氯联苯碳工业公司