NEGRO DE CARBONO.

Negro de carbono con grupos orgánicos, caracterizado porque éste se puede obtener por reacción del negro de carbono con compuestos orgánicos que contienen un doble o triple enlace C-C,

cuyo doble o triple enlace C-C es activado por al menos un sustituyente, y los compuestos orgánicos son compuestos de la fórmula I en donde R 1 , R 2 , R 3 y R 4 son iguales o diferentes, con R 1 = -COOR, -CO-R-, -CN, -SO 2R, -SO 2OR, o R 2 , R 3 , R 4 = R 1 , H, alquilo, arilo, -COOM con M = H + , álcali + , alcalinotérreo ++ , Cl y otros sustituyentes no aceptores, y R = H, alquilo, arilo o alquilo o arilo funcionalizado, o imidas del ácido maleico de la fórmula general II (II), con X = N- R 5 , el grupo funcional R 5 es alquilo, alquilo funcionalizado con Y, polímeros, grupos orgánicos cíclicos, arilo, arilo funcionalizado con Y de la forma Ar-Y n (n = 1-5), con Y = -OH, -SH, -SO3H, -SO 3M, -B(OH) 2, -O(CH 2-CH 2-O) n-H, -COOH, -COOM, -NH 2, -NR 2, -N((CH 2-CH 2-O) n-H) 2, CON((CH 2-CH 2-O) n-H) 2, trialcoxisililo, perfluoroalquilo, R 5 , -NH + 3, - NR 3 + , ­ SO 2NR 2, -NO 2, -Cl, -CO-NR 2, -SS- o -SCN

La invención se refiere a un negro de carbono, a un procedimiento para su producción así como a su uso.

A partir del documento EP 0569503 se conoce un procedimiento para la modificación en superficie de material con contenido en carbono con grupos aromáticos mediante reducción electroquímica de una sal de diazonio.

Es conocido proveer al negro de carbono con grupos orgánicos, enlazando los grupos orgánicos con el negro de carbono por medio de un grupo diazonio, que es generado a través de la amina primaria (documento WO 96/18688).

El procedimiento conocido tiene los siguientes inconvenientes:

• Básicamente, se requiere un grupo alquilo o, preferiblemente, arilo en calidad de grupo de unión; la modificación tiene lugar, por consiguiente, siempre a gran distancia con respecto a la superficie del negro de carbono. No es posible un apantallamiento directo de la superficie del negro de carbono con los grupos polares aplicados en la cercanía. La modificación no discurre a una distancia inmediata de la superficie.

• El negro de carbono está impurificado con ácidos y/o sales. Junto al reactivo de modificación propiamente dicho, deben emplearse predominantemente ácidos adicionales para el ajuste del valor del pH. Estos ácidos no se unen al negro de carbono, sino que representan una impureza en el negro de carbono, o deben ser eliminados mediante etapas de purificación.

• Los nitritos orgánicos no iónicos, asimismo utilizables para la diazotación, son en parte venenosos y fácilmente combustibles. Restos de los nitritos (iones conjugados, radicales alquilo) permanecen sin ligar en forma de impureza en el negro de carbono.

• Para llevar a cabo la diazotación se requiere el empleo de nitrito en un medio ácido. En este caso, pueden formarse óxidos nitrogenados venenosos.

• La modificación por medio de sales de diazonio tiene lugar predominantemente en fase acuosa. En virtud de la elevada entalpía de vaporización del agua, el subsiguiente secado necesario está ligado a un elevado consumo de energía, es decir con costes elevados.

A partir del documento JP 11 315 220 son conocidos pigmentos de negro de carbono, que se preparan mediante cicloadición de derivados de 1-metilen-4,8-dioxaespiro[2.5]octano, 4,8-dioxaespiro[2.5]oct-1-eno y/o 2,3-diazabiciclo[2.2.1]hept-2-eno sobre la superficie del negro de carbono.

A partir del documento SU 697533 se conoce la modificación de negro de carbono con anhídrido maleico.

Es misión de la invención proporcionar un negro de carbono con grupos orgánicos, en donde

- los grupos polares apantallan directamente la superficie,

- la modificación del negro de carbono es tan variable que los grupos pueden estar directamente sobre la superficie y/o pueden estar también muy separados,

- la modificación discurre en una proximidad inmediata a la superficie,

- el negro de carbono resultante no está impurificado mediante ácidos, sales y similares, de modo que no es necesaria purificación alguna del negro de carbono,

- el negro de carbono no debe ser secado con un elevado consumo de energía,

- no se forman gases de escape venenosos en la modificación,

- no son necesarios disolventes fácilmente separables o sólo lo son en pequeñas cantidades,

- es posible la modificación sin disolventes. Objeto de la invención es un negro de carbono con grupos orgánicos, que se caracteriza porque éste se puede obtener mediante reacción del negro de carbono con compuestos orgánicos que contienen un doble o triple enlace C-C, cuyo doble o triple enlace C-C es activado por al menos un sustituyente, y los compuestos orgánicos son compuestos de la fórmula I

**(Ver fórmula)**

en donde R1, R2, R3 y R4 son iguales o diferentes, con R1 = -COOR, -CO-R-, -CN, -SO2R, -SO2OR, 5 R2, R3, R4 = R1, H, alquilo, arilo, -COOM con M = H+, álcali+, alcalinotérreo++, Cl y otros sustituyentes no aceptores, y R = H, alquilo, arilo o alquilo o arilo funcionalizado,

o imidas del ácido maleico de la fórmula general II

**(Ver fórmula)**

(II), con X = N- R5,

el grupo funcional R5 es alquilo, alquilo funcionalizado con Y, polímeros, grupos orgánicos cíclicos, arilo, arilo funcionalizado con Y de la forma Ar-Yn (n = 1-5), con

15 Y = -OH, -SH, -SO3H, -SO3M, -B(OH)2, -O(CH2-CH2-O)n-H, -COOH, -COOM, -NH2, -NR2, -N((CH2-CH2-O)n-H)2, CON((CH2-CH2-O)n-H)2, trialcoxisililo, perfluoroalquilo, R5, -NH+3, - NR3+, SO2NR2, -NO2, -Cl, -CO-NR2, -SS- o –SCN.

En calidad de negro de carbono puede utilizarse cualquier negro de carbono conocido tal como, por ejemplo, negro de carbono de horno, negro de carbono de gas, negro de carbono de canal, negro de carbono a la llama, negro de carbono termal, negro de carbono de acetileno, negro de carbono de plasma, negros de carbono de inversión, conocidos a partir del documento DE 195 21 565, negros de carbono con contenido en Si, conocidos a partir del documento WO 98/45361 o DE 19613796, o negros de carbono con contenido en metales, conocidos a partir del documento WO 98/42778, negros de carbono de arco de luz y negros de carbono que son productos secundarios de procesos de producción químicos. El negro de carbono puede ser activado mediante reacciones antepuestas. Se pueden utilizar negros de carbono que son utilizados como material de carga de refuerzo en mezclas de cauchos. Pueden emplearse negros de carbono de color. Otros negros de carbono pueden ser: negro de carbono de la conductividad, negro de carbono para la estabilización UV, negro de carbono como material de carga en otros sistemas que no sea el caucho tal como, por ejemplo, en betún, material sintético, negro de carbono en calidad de agente reductor en la metalurgia.

Los grupos aplicados de forma primaria pueden continuar modificándose mediante reacciones consecutivas.

Otro objeto de la invención es un procedimiento para la preparación del negro de carbono de acuerdo con la invención, el cual se caracteriza porque se hace reaccionar negro de carbono con compuestos orgánicos que contienen un doble o triple enlace C-C, cuyo doble o triple enlace C-C es activado por al menos un sustituyente, y los compuestos orgánicos son compuestos de la fórmula I

**(Ver fórmula)**

en donde R1, R2, R3 y R4 son iguales o diferentes, con R1 = -COOR, -CO-R-, -CN, -SO2R, -SO2OR, 5 R2, R3, R4 = R1, H, alquilo, arilo, -COOM con M = H+, álcali+, alcalinotérreo++, Cl y otros sustituyentes no aceptores, y

R = H, alquilo, arilo o alquilo o arilo funcionalizado, o imidas del ácido maleico de la fórmula general II

**(Ver fórmula)**

(II), con X = N- R5,

el grupo funcional R5 es alquilo, alquilo funcionalizado con Y, polímeros, grupos orgánicos cíclicos, arilo, arilo 15 funcionalizado con Y de la forma Ar-Yn (n = 1-5), con

Y = -OH, -SH, -SO3H, -SO3M, -B(OH)2, -O(CH2-CH2-O)n-H, -COOH, -COOM, -NH2, -NR2, -N((CH2-CH2-O)n-H)2, CON((CH2-CH2-O)n-H)2, trialcoxisililo, perfluoroalquilo, R5, -NH+3, - NR3+, -SO2NR2, -NO2, -Cl, -CO-NR2, -SS- o –SCN. En calidad de compuestos orgánicos con contenido en un doble o triple enlace C-C pueden emplearse todos los compuestos que portan sustituyentes aceptores adecuados para la activación de los enlaces múltiples.

En este caso, los sustituyentes pueden estar adaptados a los sectores de aplicación potenciales, dado que el principio de reacción encontrado permite tanto la introducción de radicales hidrófilos como también de radicales 25 lipófilos. Los radicales pueden también ser iónicos, polímeros o reactivos para reacciones ulteriores.

El grupo orgánico R5 en el nitrógeno puede:

30 • ser un grupo alifático, un grupo orgánico cíclico o un compuesto orgánico con una parte alifática y una parte cíclica,

• estar sustituido o no sustituido, ser ramificado o no ramificado,

35 • abarcar un grupo alifático, por ejemplo radicales de alcanos, alquenos, alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, hidrocarburos,

• ser compuestos cíclicos, por ejemplo hidrocarburos alicíclicos tales como, por ejemplo, cicloalquilos o cicloalquenilos, compuestos heterocíclicos tales como, por ejemplo, pirrolidinilo, pirrolinilo, piperidinilo o

40 morfolinilo, grupos arilo tales como, por ejemplo, fenilo, naftilo o antracenilo, y grupos heteroarilo tales como, por ejemplo, imidazolilo, pirazolilo,... [Seguir leyendo]

1. Negro de carbono con grupos orgánicos, caracterizado porque éste se puede obtener por reacción del negro de carbono con compuestos orgánicos que contienen un doble o triple enlace C-C, cuyo doble o triple enlace C-C es activado por al menos un sustituyente, y los compuestos orgánicos son compuestos de la fórmula I

**(Ver fórmula)**

en donde R1, R2, R3 y R4 son iguales o diferentes, con R1 = -COOR, -CO-R-, -CN, 10 -SO2R, -SO2OR,

R2, R3, R4 = R1, H, alquilo, arilo, -COOM con M = H+, álcali+, alcalinotérreo++, Cl y otros sustituyentes no aceptores, y

R = H, alquilo, arilo o alquilo o arilo funcionalizado, 15

o imidas del ácido maleico de la fórmula general II

**(Ver fórmula)**

- NR2, -N((CH2-CH2-O)n-H)2, CON((CH2-CH2-O)n-H)2, trialcoxisililo, perfluoroalquilo, R5, -NH+3, - NR3+, SO2NR2, -NO2, -Cl, -CO-NR2, -SS- o –SCN.

25 2. Procedimiento para la preparación del negro de carbono según la reivindicación 1, caracterizado porque se hace reaccionar negro de carbono con compuestos orgánicos que contienen un doble o triple enlace C-C, cuyo doble o triple enlace C-C es activado por al menos un sustituyente, y los compuestos orgánicos son compuestos de la fórmula I

**(Ver fórmula)**

en donde R1, R2, R3 y R4 son iguales o diferentes, con R1 = -COOR, -CO-R-, -CN, -SO2R, -SO2OR,

R2, R3, R4 = R1, H, alquilo, arilo, -COOM con M = H+, álcali+, alcalinotérreo++, Cl y otros sustituyentes no aceptores, y R = H, alquilo, arilo o alquilo o arilo funcionalizado,

o imidas del ácido maleico de la fórmula general II

**(Ver fórmula)**

(II), con X = N- R5,

el grupo funcional R5 es alquilo, alquilo funcionalizado con Y, polímeros, grupos orgánicos cíclicos, arilo, arilo 10 funcionalizado con Y de la forma Ar-Yn (n = 1-5), con

Y = -OH, -SH, -SO3H, -SO3M, -B(OH)2, -O(CH2-CH2-O)n-H, -COOH, -COOM, -NH2, -NR2, -N((CH2-CH2-O)n-H)2, CON((CH2-CH2-O)n-H)2, trialcoxisililo, perfluoroalquilo, R5, -NH+3, - NR3+, SO2NR2, -NO2, -Cl, -CO-NR2, -SS- o –SCN. 3. Procedimiento para la preparación del negro de carbono según la reivindicación 2, caracterizado porque la modificación se lleva a cabo en un disolvente o sin disolvente.

4. Uso del negro de carbono según la reivindicación 1 como material de carga, material de carga de refuerzo, estabilizador UV, negro de carbono de la conductividad o pigmento en caucho, material sintético, tintas de imprenta, 20 tintas, tintas para chorro de tinta, barnices y pinturas, betún, hormigón y otros materiales de construcción, o papel.