Brevet FR2012284A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne un procédé permettant de rendre hydrophobe du noir de fumée, par réaction avec des matières organiques. Les types commerciaux de noirs de fumée trouvent de nombreuses applications dans la technique. Par exemple, ils peuvent être employés pour la fabrication de vernis, de couleurs, ou également pour la coloration du papier, des matières synthétiques et autres. Dans la plupart des cas, ces types commerciaux de noirs de fumée sont hydrophiles, parce qu'ils comportent des groupes hydrophiles provenant de leur formation sur les surfaces. Toutefois, pour de nombreuses applications, il est souhaitable que le noir de fumée soit à l'état hydrophobe. On sait déjà qu'en présence d'un catalyseur de Friedel-Orafts, les noirs de fumée réagissent avec des agents d'alcoylation. Toutefois, ce procédé présente de sensibles inconvénients. Dans la plupart des cas, lorsqu'on emploie des catalyseurs, le noir de fumée est pollué. in conséquence, lors de sa transformation ultérieure, les produits préparés avec ce catalyseur peuvent subir une influence défarorable. En outre, dans le procédé connu, il est généralement nécessaire d'employer de plus grandes quantités de solvants lesquelles doivent être sépare ultérieurement, de sorte que le procédé devient codteux, La présente invention a pour objet un procédé qui permet de rendre hydrophobe le noir de fumée, et qui ne présente pas les in convénients précités. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on traite le noir de fumée avec des alcools gras ou des alcoyl-phénoZ, ou encore des acides gras ou leurs esters avec des alcools inférieurs ou leurs dérivés simples, en une quantité de 1 à 20% en poids, calçulée sur le noir de fumée, et ceci à des températures supérieures environ à 150nu et pouvant atteindre environ 350su. Grâce au procédé de la présente invention, on peut conférer une nature hydrophobe permanente, pratiquement à tous les noirs de fumée disponibles dans le commerce. Le pH des types habituels de noirs de fumée se situe dans l'intervalle d'environ 3 à 10. 8ui- sant chaque pH, il peut être opportun d'employer différents agents hydrophobes. Dans le cas d'un pH fortement acide, on utilise principalement des agents hydrophobes alcooliques ou phénoliques, contenant des groupes OH tandis que, dans le cas d'un pH alcalin, on utilise principalement des agents hydrophobes contenant des groupes carboxyles ou esters. Par ce procédé, de nombreux types de noirs de fumée peuvent être rendus hydrophobes aussi bien avec les acides gras ou leurs esters qu'avec des agents hydrophobes contenant des groupes OH. Les alcools aliphatiques appropriés pour rendre les noirs de fumée hydrophobes doivent avoir une chatte d'environ 8 à 30 atomes de carbone, en particulier de 12 à 24 atomes de carbone. Ils peuvent etre à channe droite ou ramifiée. En particulier, on utilise des alcools primaires commerciaux tels que, par exemple, l'alcool laurylique, l'alcool cétylique, l'octadécanol ou l'eicosanol. Outre les alcools gras obtenus à partir de matières premières naturelles, on peut également prendre en considération les alcools obtenus par voie purement synthétique, par exemple ceux préparés suivant le procédé Oxo ou Ziegler.Evidemment, on peut aussi utiliser des mé- langes des alcools précités, en particulier les mélanges d'alcools gras obtenus dans la technique et contenant des alcools gru d'une chaine de 8 à 26 atomes de carbone. Enfin, on peut également utili- ser les alcools primaires ramifiés tels qu'ils peuvent être prépa- rés par la réaction de Guerbet. En outre, pour l'objet de la présente invention, on peut utiliser des alcoyl-phénols dans lesquels la chaîne alcoyle contient 2 à 20, en particulier 6 à 14, atomes de carbone. Dès lors, on peut envisager, par exemple, l'octyl-phênol, le décyl-phénol, le dihexyl- phénol et autres. De plus, pour rendre hydrophobe le noir de fumée, on peut utiliser des acides gras d'une channe d'environ 8 à 30 atomes de carbone. Dans ce cas, on peut faire appel à des acides gras, naturels ou synthétiques, tels que, par exemple, l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide palmitique, 11 acide stéarique, l'acide arachidique et l'acide béhénique.Sont égaiement appropriés, à l'exécution dè l'invention,les acides gras non saturés, tels que l'acide oléique, ou également d'autres acides carboxyliques contenant des groupes fonctionnels tes que, par exemple, le produit d'addition de l'anhydride d'acide malique ou de l'ester diméthylique de l'acide maléique à des acides gras non saturés, par exemple à l'acide oléique ou également l'acide hydroxy-stéarique, l'acide hydroxyphényl-stéarique, et autres. Au lieu des acides carboxyliques, on peut également utiliser les esters de ces corps avec des alcools aliphatiques inférieurs tels que le méthanol, l'éthánol, le propanol ou le butanol. Dans ce cas, les acides gras libres constituent probablement les agents hydrophobes proprement dits. Ils pourraient se former dans le mélange réactionnel lui-même par saponification au moyen de traces d'eau. La réalisation du procédé de l'invention peut être envisagée sans frais élevés. A cette fin, on mélange les composants dans les rapports quantitatifs indiqués, puis on les porte à des températures supérieures à 150 C et pouvant atteindre jusqutà environ 350 C, de préférence de 180e 300 C. La durée de traitement est gé également comprise entre environ 15 minutes et 2 heures. Le traitement peut être effectué par charges discontinues ou également en continu dans des appareils appropriés. Par exemple, on peut faire paseer le mélange de noir de fumée et d'agents hydrophobes dans une vis de mélange, chauffée. Si lton travaille dans des récipients ouverte, il peut être avantageux d'expulser l'air au moyen d'azote ou d'un gaz noble. La durée et la température pour l'obtention d'un effet hydrophobe optimum, peuvent être aisément déterminées par quelques essais préalables. Le procédé caractéristique de l'invention ne nécessite aucun solvant, non plus que l'emploi d'appareils particulibrement résis- tants à la corrosion, comme c'est le cas lorsqu'on emploie des catalyseurs de Friedel-Crafts. L'effet hydrophobe se manifeste notamment par un plus faible indice d'huile, ainsi que par une incorpGeation plus aisée dana les résines de vernis. EXENP 1 Dans une vis sans fin de mélange, on a chauffé du noir de fumée commercial avec l'agent hydrophobe. Le tableau I ci-après indique les types de noirs de fumée, les agents hydrophobes, l'addition en pourcentages de poids, calculés sur le noir de fumée, les durées de traitement en minutes et les températures réactionnelles. Dans tous les cas, après le traitement, une nature hydrophobe permanente a été conférée au noir de fumée. TABLEAU I Type de % en Durée en Température noir de Agent hydrophobe poids minutes en C fumée HAF Eicosanol 2 35 220 HAF Acide stéarique @ 3,5 t 18 s 220 ( HAF : Acide laurique : 5 : 18 @ 220 ) HAF Acide stéarique 3,5 35 220 HAF Acide béhénique 2 28 220 HAF Acide laurique 5 55 220 SAF Acide stéarique 3,5 35 220 SAF Acide laurique 6 18 220 SAF Acide béhénique 2 35 220 MC 74 Eicosanol 13 18 220 UN HAF Acide gras de soja, addition d'anhydride d'acide maléique 10 55 220 HAF Alcools de Guerbet en C16-C18 2 35 220 HAF Acide 12-oxystéarique 3 18 220 HAF Acide oléique 3 35 200 HAF Acide hydroxy-phényl stéarique 4 35 200 t s t s HAF Alcool de Guerbet en C14 2 35 220 HAF n-dodécanol 2 35 220 EXEMPLE 2 Dans un récipient ouvert, on a chauffé pendant 20 minutes, à 200 C, du noir de fumée commercial avec l'agent hydrophobe. Dans tous les cas, on a obtenu une nature hydrophobe permanente. Les résultats sont rapportés par le tableau II ci-après. TABLEAU II Type de noir Addition en % Agent hydrophobe ( de fumée : @ en poids ) ( : ) EPC Eicosanol 3,5 EPC Acide stéarique 3,5 HAF Eicosanol 2 ( HAF : Acide stéarique : 2 ) Spezial . Eicosanol 5 ( Printex 60 : Eicosanol : 3,5 ) Printex 60 Acide stéarique 3,5 ( HAF : Ester méthylique d'acide : 3,0 ) ( : stéarique ) R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour rendre hydrophobe du noir de fumée, par réaction avec des matières organiques,-caractérisé en ce qu'on traite le noir de fumée avec des alcools gras ou des alcoyl-phénols, ou encore des acides gras ou leurs esters avec des alcools inférieurs ou leurs dérivés simples, en une quantité de 1 à 20% en poids, calculée sur le noir de fumée, et ira A des températures supérieures à 150 C environ et pouvant atteindre jusqu'à environ 350 C. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les agents hydrophobes contiennent environ 12 à 24 atomes de carbone. 3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement à des températures de 1802 à 300 C.