[发明专利]制备橡胶组合物的方法、由此获得的橡胶组合物及其用途

说明书

本发明涉及一种制备包含橡胶和用偶联剂改性的无机含氧颗粒材料的 橡胶组合物的方法。

所述方法是US6,509,423中已知的，其中公开了包含有机聚硅氧烷、 有机氢硅烷、无机填料和氢化硅烷化催化剂的硅橡胶组合物的制备。无机 填料通常的平均粒度为0.1～500μm。这些无机填料也可以用有机硅化合物 处理。

在US6,830,811中，描述了一种制备部分积聚的疏水胶态硅石的方法。 该方法获得的是经有机硅烷改性的胶态硅石在水性/有机溶剂介质中的悬 浮体。在二氧化硅改性后，除去水，且由随后的悬浮液中，通过蒸发或喷 雾干燥除去剩余的溶剂。由此获得的疏水胶态硅石的积聚体可用于聚硅氧 烷。

EP 0 982 268公开了一种制备适于在硅橡胶组合物中用作填料的非积 聚的疏水胶态硅石的方法。为此，将非积聚的亲水胶态硅石的水悬浮体与 至少一种有机硅化合物反应，以实现该胶态硅石的疏水化。随后获得呈干 燥形式的疏水胶态硅石，之后将干固体加入到聚硅氧烷液体中。

现有技术方法的不足在于：将改性的胶态硅石的积聚体加入到橡胶前 体中，在树脂前体固化时获得其中胶态硅石不均匀分布的树脂组合物。该 不均匀分布导致橡胶组合物具有非优化的物理性能。

本发明的目的是提供一种制备橡胶组合物的改进方法。另一个目的是 提供一种具有改进物理性能的橡胶组合物。

该目的通过一种制备包含改性的无机含氧颗粒材料的橡胶前体或橡胶 组合物的方法得以实现，该方法包括如下步骤：

a)制备改性的无机含氧颗粒材料和第一溶剂的混合物；和

b1)将所述混合物与包含至少一种聚合物和任选第二溶剂的橡胶前体 接触；或

b2)将所述混合物与包含至少一种单体和任选第二溶剂的单体组合物 接触，并聚合所述单体以形成橡胶前体；

c)任选地，在交联剂的存在下交联所述橡胶前体以形成橡胶组合物； 和

d)任选地，在步骤b1)、b2)和c)中的任何一步之前、期间或之后，除 去第一和/或第二溶剂。

使用改性颗粒材料和第一溶剂的混合物(步骤a))允许颗粒材料在所述 混合物与橡胶前体或它的单体组合之前已经良好分散。以此方式，颗粒材 料可在橡胶前体中良好分散而不存在积聚或存在最小积聚。与此相比，现 有技术的方法，如EP 0 982 268所述，使用呈固态形式的改性二氧化硅， 这通常导致在最终的聚硅氧烷组合物中存在改性二氧化硅的积聚体。该积 聚可能必需常规方法中的研磨或碾磨步骤，使得它们与本发明方法相比， 更复杂且经济上吸引力较小。

而且，在步骤a)中的改性颗粒材料和第一溶剂的混合物可容易处理， 因为它通常具有较低的粘度，也能够容易地混合进步骤b1)的橡胶前体中， 或容易地混合进步骤b2)的橡胶前体的单体中。通常，在本发明方法的过 程中，第一溶剂将大量蒸发或者甚至完全蒸发而不需要单独的蒸发步骤， 以及在最终的橡胶组合物中，尤其是当橡胶是硅橡胶时，也没有空隙形成。 通过本发明方法，获得了具有改进机械性能(如肖氏硬度、拉伸强度、伸长 率、模量、剪切强度)和改进光学性能的包含改性的无机含氧颗粒材料的橡 胶组合物。

本发明方法包括两个二中择一的步骤b1)和b2)。在步骤b1)中，将第 一溶剂/颗粒材料混合物加入到橡胶前体中，其中改性的颗粒材料和橡胶前 体之间不会发生反应。

在步骤b2)中，将步骤a)的混合物加入到前述橡胶前体的至少一种单 体中，随后将单体进行聚合。

在该方法的一个实施方案中，将无机含氧颗粒材料用偶联剂进行改性， 所述偶联剂包含对颗粒材料呈反应性的第一官能团和对单体和/或橡胶前 体呈反应性的第二官能团。在该情形下，第二官能团可与单体在该单体的 聚合过程中反应，使得颗粒材料与橡胶前体化学连接。可选择地，第二官 能团可在步骤c)当橡胶前体固化时与该前体反应，使得改性的颗粒材料与 橡胶组合物化学连接。

用于本发明方法中的第一和第二溶剂可以是适合用于该方法的任意溶 剂且是本领域技术人员已知的。所述的第一和/第二溶剂可以是相同或不同 的，优选是与改性的颗粒材料(即颗粒材料在其中良好分散成不连续且非积 聚的颗粒的溶剂)以及与橡胶前体、该橡胶前体的单体和/或所得橡胶组合 物相容的溶剂。