[发明专利]具有低挥发性有机化学品排放的二氧化硅填充橡胶中的氨基烷氧基改性硅倍半氧烷

说明书

技术领域

本申请要求2008年12月31日提交的美国专利申请序号 12/347,017以及2008年8月5日提交的61/086,236的优先权，所述 美国专利申请序号12/347,017要求在2007年12月31日提交的美 国临时申请序号61/018,213和61/017,932的优先权，在此将其全 部公开引入以作参考。

背景技术

当轮胎制造技术的当前趋势继续朝向在橡胶配混料中使用 较高的二氧化硅加入量时，存在以下挑战：在配混、加工、硫 化和贮存二氧化硅补强橡胶期间，包含一定量的环境释放挥发 性有机化合物(VOC)，特别是醇。

在我们于2006年3月23日提交的，标题为“配混具有低挥发 性有机化合物(VO C)排放的二氧化硅补强橡胶”的美国专利申 请序号11/387,569中(在此将其全部公开引入以作参考)，我们描 述了制备烷基烷氧基改性硅倍半氧烷(烷基AMS)化合物和烷基 /硫醇co-烷氧基改性硅倍半氧烷(alkyl/mercaptan co-alkoxy-modified silsesquioxane)(烷基/硫醇co-AMS)化合物，所述化合物比用于橡 胶配混的常规含烷氧基硅烷的二氧化硅偶联剂和/或二氧化硅 分散剂产生更少的醇。发现：当在橡胶组合物中使用该烷基 AMS和烷基/硫醇co-AMS化合物时产生的减少量的醇，不仅改 进了工厂中的环境条件，而且导致具有一种以上改进特性例如 但不限于增强的橡胶补强、增大的聚合物-填料相互作用和较低 的配混料粘度，并提供具有改进的湿雪路面牵引力、较低的滚 动阻力、增大的回弹性和降低滞后的轮胎的硫化橡胶配混料。

然而，在提交上述参考的专利申请时，还不知道如何生产 类似的还包含氨基的AMS化合物，即氨基AMS、氨基/硫醇 co-AMS(amino/mercaptan co-AMS)和氨基/封闭的硫醇 co-AMS(amino/blocked mercaptan co-AMS)。也不知道添加该氨 基AMS和/或氨基co-AMS化合物至橡胶配混料中将对该橡胶配 混料和包含该橡胶配混料的轮胎组件的性质具有什么影响。

2007年12月31日提交的美国临时专利申请序号61/017,932 和61/018,213描述了制造氨基AMS和氨基/硫醇co-AMS化合物 的方法，在此将两申请的全部公开引入以作参考。

发明内容

非常意外地发现：与我们的上述美国专利申请序号 11/387,569中所述的包含烷基AMS和/或烷基/硫醇co-AMS化合 物的硫化橡胶配混料相比，添加氨基AMS和/或氨基/硫醇AMS 化合物至可硫化橡胶配混料中导致增强可硫化橡胶配混料性质 的改进。不受理论限制，认为在AMS和/或氨基/硫醇co-AMS化 合物上的氨基的存在是观察到聚合物-填料相互作用增强的原 因，如果存在，巯基含量为键合至橡胶的原因，导致在本发明 橡胶配混料中观察到的增强的模量、韧性、减少的滞后、较小 的配混料粘度和增强的橡胶补强。本发明橡胶配混料的该改进 的动态粘弹性和机械性质预示着：轮胎组件，特别是胎面胶料， 将提供具有改进的雪地牵引力、较小的滚动阻力但相同的湿路 面牵引力、增大的回弹性、降低的滞后和在轮胎性能方面通常 改进的轮胎。

特别地，提供可硫化橡胶组合物，所述可硫化橡胶组合物 包括弹性体；选自二氧化硅、炭黑及其混合物的补强填料；硫 化剂；和包含选自由以下组成的组的一种或多种化合物的氨基 烷氧基改性硅倍半氧烷(AMS)：氨基AMS、氨基/硫醇co-AMS、 氨基/封闭硫醇co-AMS、其混合物及其弱酸中和的固体和水溶 液。如在该描述中所用的，除非另外说明，术语“氨基/硫醇 co-AMS”意思是指包括氨基/封闭的硫醇co-AMS。术语“氨基 AMS”意思也是指包括氨基co-AMS，所述氨基co-AMS可包含其 他分子，特别是但不限于具有能够与橡胶反应的基团，例如但 不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基、乙烯基、巯基、硫和 硫化物基团等的那些。

在非常合适的方案中，氨基AMS包括氨基/硫醇co-AMS。 在另一方案中，氨基烷氧基改性硅倍半氧烷是已通过弱酸中和 的水溶液，并具有pH为约6.5至约4.0。液体氨基AMS可被至少 部分地负载在补强填料上。橡胶组合物可进一步包含用于烷氧 基硅烷-二氧化硅反应的催化剂。