JPH01152165A - 表面処理されたカーボンブラツクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は表面処理されたカーボンブラックの製造方法に
関する。詳しくは、特定のポリマー成分で表面を処理さ
れてなシ、インキ、トナー、塗料、繊維、プラスチック
成形材料等の着色剤、導電性付与剤及び各種高分子物質
の改質剤等に有用な表面処理されたカーボンブラックを
簡便に得るための製造方法に関する。

（従来の技術） カーボンブラック（以下ＣＢと記す。）は着色性、導電
性、耐候性、耐薬品性等に優詐るため、例えば繊維、プ
ラスチックやエラストマーの補強剤、充填剤、着色剤等
種々の目的で巾広く使用されている。しかし、ＣＢはそ
の形状が粉状又は粒状のため、単独で使用されることが
少なく、通常ゴムや樹脂等の固状の基材又は水や溶剤等
の液体に均一に分散されてその特性を発揮する。

しかし、ＣＢは粒子間の凝集力に比べて他の物質、例え
ば有機高分子、水及び有機溶剤等との親和力か弱いため
、通常の混合又は分散条件では、均一に混合又は分散す
ることが極めて困難であった。

この問題を解決するために、Ｃ８表面を各種の界面活性
剤や樹脂で被覆して、固状又は液状の基材との親和性を
高めることによシ、ＣＢを均一に混合又は分散する方法
が数多く検討されている。

特公昭４２−２２０４７号には、ＣＢの存在下に重合性
モノマーを重合してＣＢの表面に、ポリマー成分をグラ
フトする方法が開示されている。しかし、これらの方法
で得られた表面が被覆されてなるＣＢは、他の物質との
親和性が期待した程には改良されず、混合又は分散条件
によって分散状態が異なシ、かならずしも満足する結果
は得られないのが実状である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、このような現状に鑑み各種の物質への分
散性に優れたＣＢを容易にしてかつ安定に製造する方法
について鋭意検討を行った結果、上記目的を完全に満足
しうるＣＢが、通常のＣＢと特定のポリマー成分とを特
定条件下に撹拌混合するだけという極めて簡便な方法に
ょシ得られることを見い出し本発明を完成するに至った
。

（問題点を解決するための手段および作用）即ち本発明
は、カーボンブラックとポリアミン（ａ）及び／又はポ
リアミン変性物ｆｂｌの１種又は２種以上とを０〜３０
０℃の温度条件下に撹拌混合することを特徴とする表面
処理されたカーボンブラックの製造方法に関するもので
ある。

本発明におけるＣＢとしては、コンタクト法、ファーネ
ス法、サーマル法等の通常公知の方法によって製造され
たＣＢが使用できるが、その表面に官能基としてカルボ
キシル基、水酸基、カルボニル基等の官能基を含有する
ＣＢを使用するとポリアミン（ａ）及び／又はポリアミ
ン変性物（ｂ）（以下両者をまとめてポリマー囚と総称
する。）との親和性がすぐれているため、処理効果が大
きく、よって各種物質への分散性にすぐれ、且つ、樹脂
の改質剤として用いた場合にも優れた効果を発揮するＣ
Ｂが得られるので好ましい。

本発明においてＣＢの表面処理に用いるポリマー囚のう
ちポリアミン（ａ）とは分子量２００以上好ましくは３
００以上で、ポリアルキレンポリアミン部分を有するポ
リマーであシ、アジリジン化合物を開環重合して得られ
るホモポリマー、コポリマー、ブロックポリマーまたは
グラフトポリマーである。例えば ■　エチレンイミン、プロピレンイミンをそれぞれ単独
重合して得られるポリエチレンイミン、ポリプロ゛ピレ
ンイミン、 ■　それらアジリジン化合物を共重合して得られるコポ
リマー、 ■　脂肪族あるいは芳香族ジカルボン酸とジエチレント
リアミンとの重縮合反応物であるポリアミドポリアミン
および更にアジリジン化合物をグラフト重合し九ポリア
ミドポリアミン、■　ポリアルキレンオキシドとエピハ
ロヒドリンとの反応物であるハロヒドリン末端ポリアル
キレンオキシドにアジリジン化合物を付加重合して得ら
れるブロックポリマー、 等であシ、中でもポリエチレンイミンが安価で工業的に
も入手しやすく好適である。

又、ポリマー囚のうちのポリアミン変性物（ｂｌとはこ
れらポリアミン（ａ）がら誘導される変性物のことであ
シ、例えばポリアミンとエピハロヒドリンとの反応物、
ポリアミンとα−オレフィンオキシドとの反応物、ポリ
アミンと脂肪族あるいは芳香族カルボン酸またはその無
水物との反応物である部分あるいは全アミド化ポリアミ
ン、ポリアミンとアルキルハライドとの反応物である部
分あるいは全４級化ポリアミン、ポリアミンとアルキレ
ンオキシドとの反応物であシ、中でも前記した理由から
ポリアミンがポリエチレンイミンであるものが好適であ
る。

本発明の製造方法において、表面処理されたＣＢはＣＢ
と前記ポリマー囚の１１１１又は２種以上とを０〜３０
０℃、好ましくは２０〜２５０’Ｃの温度条件下に混合
撹拌して得られる。３ｏｏ℃以上の温度ではポリマー囚
が変質するので好ましくない。

ポリアミン成分によって表面が処理されたＣＢを得るに
は必ずしも本発明の製造方法のみによることはなく、例
えばＣＢの存在下にエチレンイミンモノマーを重合する
方法等の他の手段によっても達成できるが、他の方法に
よるものは各種材料への分散性や各種高分子物質の改質
剤としての効果が十分に満足できるものではない。即ち
、ＣＢの存在下でエチレンイミンモノマーを重合する方
法では、二次凝集状態のＣＢを解砕することが困難で、
得られる製品中には粗大粒子状態のＣＢがそのまま混在
する。一方、本発明の製造方法によれる製品は粒子径が
小さく、かつ均一である。又、各種材料への分散性はＣ
Ｂの処理に用いるポリアミン成分の分子量が重要な意味
を持っており、通常に高い分子量にコントロールするこ
とが好ましいが、本発明以外の方法ではポリアミン成分
を所望の分子量にコントロールするのが極めて困難であ
る。

本発明の製造方法の具体的実施態様としては、例えば （１）１種以上のＣＢと１種以上のポリマー囚とを０〜
３００℃、好ましくは２０〜２５０℃の温度条件下に撹
拌混合して表面処理する方法、（２）適当々溶媒中で１
種以上のＣＢと１種以上のポリマー囚とを、０〜３００
℃、好ましくは２０〜２５０℃の温度条件下に撹拌混合
して表面処理する方法 等を挙げることができる。

ポリマー囚でＣＢを処理するに際し、該ポリマー囚と該
ＣＢの使用比率は特に制限されないが、ＣＢの表面に均
一に処理できしかもＣＢと該ポリマー囚とを強固に結合
させることによシ、各種物質への分散性や樹脂の改質剤
としての効果がよシ高められた表面処理されたＣＢを得
るために、ＣＢ／該ポリマー囚の比率を１００／１〜１
０００とするのが好ましく、よシ好ましくは１００１５
〜５００の範囲とするのが好適である。

また、ＣＢとポリマー囚との反応時または反応後に、必
要により抗酸化剤、熱安定剤、界面活性剤、潤滑剤、ポ
リマー囚以外の高分子物質を添加剤として適宜配合して
もよい。

（発明の効果） 本発明の製造方法によシ得られる表面処理されたＣＢは
、従来の方法によシ表面が被覆されたＣＢに比し、表面
の処理状態が均一で、かつ処理に用いたポリマー囚とＣ
Ｂとが強固に結合してなるものである。しかも処理に用
いたポリマー囚は各種物質との親和性が高いために、得
られた本発明の表面処理されたＣＢは有機溶剤、水、プ
ラスチック、繊維中への分散性に極めて優れ、かつ樹脂
の改質剤としての効果にも著しく優れている。

従って本発明によシ得られる表面処理さｎたＣＢは、例
えばインキ、トナー、塗料、繊維、プ管」 ラスチック成形材料等の着色幹、導電性付与剤及び各種
高分子物質の改質剤として好適に使用することができる
。

本発明は、上記特徴を有する表面処理されたＣＢを容易
にしてかつ安定に製造する方法を提供するものである。

（実施例） 以下、実施例によって本発明の詳細な説明するが、本発
明はこれら実施例によって制限されるものではない。

実施例１ チ 導電性カーボンブラックケツキエンブラックＥＣ■　　
　　　　　　　　１００１１と分子量３万のポリエチレ
ンイミン５Ｐ−３００（日本触媒化学工業■製）２００
．９をプラストミルで、反応温度１５０℃で２０分間撹
拌混合した。反応後、冷却、粉砕して本発明の表面処理
されたＣＢを得九。

この表面処理されたＣＢの水およびエチレングリコール
に対する分散性および安定性は第１表に示した。

実施例２ 実施例１のポリエチレンイミンに替えて、分子量１００
００で陽イオン性窒素５．２ミリモル／ｇを７父１！Ｅ
粥ＢＷｔ用い窺以外顛瞥今例１と同禄にして本発明の表
面処理されたＣＢを得た。

この表面処理されたＣＢの水およびエチレングリコール
に対する分散性および安定性は第１表に示した。

実施例３ ＳＰ−３００（日本触媒化学工業■製）に窒素１モル轟
ジエチレンオキシド平均２モルを付加したポリエチレン
イミン・エチレンオキシド変性樹脂を実施例上陸ポリエ
チレンイミンに替えて用いる以外は実施例１と同様の操
作を行い、本発明の表面処理されたＣＢを得た。

この表面処理されたＣＢの水およびエチレングリコール
に対する分散性および安定性は第１表に示した。

比較例１ 無処理ＣＢの水およびエチレングリコールに対する分散
性および安定性は第１表に示した。

第　　　１　　　表 （注１）分散性 表面処理されたＣＢＩＯ，９を水およびエチレングリコ
ール２００−に分散させた液を／Ｉ６３のガラスフィル
ターを通過させ、ガラスフィルタ一部に残存する成分の
量を調べた。

○・・・全く無し ×・・・かなシ有シ （注２）安定性 ガラスフィルターを通過させた分散液の安定性を調べた
。

Ｏ・・・半年以上ＣＢが沈降することなく安定 ×・・・半年以内にＣＢがかなシ沈降

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カーボンブラックとポリアミン（ａ）及び／又はポ
   リアミン変性物（ｂ）の１種又は２種以上とを０〜３０
   ０℃の温度条件下に撹拌混合することを特徴とする表面
   処理されたカーボンブラックの製造方法。 ２、ポリアミン（ａ）及び／又はポリアミン変性物（ｂ
   ）が２００〜１００万の範囲の分子量である特許請求の
   範囲第１項記載の表面処理されたカーボンブラックの製
   造方法。 ３、ポリアミン（ａ）がポリエチレンイミンである特許
   請求の範囲第１項記載の表面処理されたカーボンブラッ
   クの製造方法。 ４、ポリアミンの変性物（ｂ）がポリエチレンイミンの
   変性物である特許請求の範囲第１項記載の表面処理され
   たカーボンブラックの製造方法。