[发明专利]制造有机锌盐的方法和含有该有机锌盐的组合物

说明书

本申请要求2008年12月30日递交的美国申请第12/346,535号(律师代理申请案编号GLO-003)的权利，通过将其全部内容以参考方式并入本文。

技术领域

本发明涉及的领域主要是有机锌盐(organozinc salt)、制造有机锌盐的方法、有机锌盐涂布的颗粒和所述有机锌盐和有机锌盐涂布的颗粒的各种应用，包括在橡胶和其他聚合物材料等中的应用，其中，有机锌盐和有机锌盐涂布的颗粒作为例如(特别是用在轮胎中)抗返硫剂、硫化活性剂和/或促进剂、流变改进剂和/或橡胶或塑料用填料中的一种或多种发挥作用。本发明的有机锌盐也可以用作杀真菌剂和/或杀虫剂。

背景技术

有机锌盐被用在橡胶化合(例如轮胎制造)中。当混合和形成(例如在模具中)橡胶制品时，通常在固化工艺中(即，以足以实施这种固化的一段时间和/或温度)对其加热。在所述固化工艺中小心控制工艺条件对于赋予固化橡胶制品一种或多种所需特性至关重要。然而，对于大型和/或较厚的橡胶制品，固化过程中橡胶制品的热传递会因固化的材料的热传递特性(即，由模具表面至块体材料的热传递需要更长时间)而在整个橡胶材料中不均一。这会导致不均匀的固化过程(例如，与块体材料相比而言的过固化的表面区域)、产生具有因橡胶制品表面的这种过固化所造成的不理想特性的产品和通常称作返硫的现象。这种过固化表面区域可以具有较低的硬度、弹性模量和耐磨性等。

存在许多可以减少橡胶制品固化中返硫的发生和/或减轻其程度的添加剂。美国专利第5,302,315号、5,610,240号、5,623,007号和5,872,188号(将其中各篇的相关部分以参考方式并入本文)都涉及这些抗返硫剂的制备或使用。所述抗返硫剂可以包含由C₇～C₂₄脂肪酸和芳香族羧酸(如苯甲酸、氯苯甲酸和/或甲基苯甲酸)的锌盐制备的有机锌盐(也称作有机锌皂)的混合物。这些有机锌盐与常规有机锌盐(如硬脂酸锌、月桂酸锌和油酸锌等)共同具有广阔的市场和在橡胶、塑料和化妆品行业有着各种各样的应用。

一种制备所述有机锌盐的方法被称作融合法。在制备所述有机锌盐的融合法中，将如氧化锌、氢氧化锌和/或碳酸锌等锌化合物在如硬脂酸、油酸和/或其他有机酸等有机酸存在下加热，以产生相应的有机锌盐。与通过其他方法制备的有机锌盐相比，通过所述融合法形成的有机锌盐具有较高的堆密度和较大的体积-质量(V/m)比。

第二种制备所述有机锌盐的方法利用一种或多种有机酸的钠盐、铵盐或钾盐与硫酸锌、乙酸锌和/或氯化锌之间的反应。所述方法的产物可以从水性反应介质中沉淀出来，用水洗涤，以除去如硫酸钠、氯化钠、硫酸铵等副产物，然后干燥。通过此第二种方法生产的有机锌盐通常被称作沉淀有机锌盐，并被认为优于通过前述融合法生产的相似的盐。

然而，与融合法相比，此第二种有机锌盐生产方法需要额外的工艺步骤和/或化学试剂来进行所需的转化，导致成本提高。此第二种方法还产生诸如硫酸钠、硫酸铵和/或氯化钠等副产物形式的额外的废物。所述硫酸钠、硫酸铵和/或氯化钠副产物通常在洗涤产物有机锌盐之后处于稀释状态，所述稀释状态使得回收所述副产物是不经济的，因而滤液被抛弃。所述滤液(其中溶解有副产物)的处理因会提高环境中水溶性盐的水平而具有潜在的负面环境影响。

制造包含二硫代氨基甲酸盐的有机锌盐的第三种方法在美国专利第2,492,314(将其相关部分以参考方式并入本说明书中)中已有描述。使用胺、二硫化碳和氧化锌在无水条件下生产有机锌盐。然而，获得的产物具有不够理想的性质，包括颗粒较粗、较大。因此，生产有机锌盐的优选方法过去是上述第二种方法，由如氯化锌和/或乙酸锌等水溶性锌盐来生产，更优选如美国专利第6,534,675号(将其相关部分以参考方式并入本说明书中)所述由硫酸锌来生产。

已经知道，锌-氨-碳酸盐络合物及其溶液可用于生产活性氧化锌和/或碳酸锌(参见美国专利第6,555,075号，将其相关部分以参考方式并入本说明书中)。由此生产的活性氧化锌或碳酸锌随后进一步与一种或多种有机酸反应，制得相应有机锌盐。本发明对于上述工艺进行了改进，提供了可以直接由锌-氨-碳酸盐络合物和/或其溶液获得有机锌盐的方法，消除了对于生成活性氧化锌和/或碳酸锌的专用步骤的需求。本方法提供的有机锌盐还具有比通过上述融合法生产的有机锌盐更优异的特性。