[发明专利]含硫脂环族化合物、其制备方法、含该化合物的填充的硫可硫化弹性体组合物和由其制造的制品

说明书

技术领域

本发明涉及有机硫化合物、其制备方法、含有机硫化合物作为交联剂(硫化剂)的填充的硫可硫化组合物和由该组合物制造的制品如轮胎(tires)、轮胎胎面(tire tread)、挡风雨条(weather stripping)、软管(hose)、带(belts)、密封条(seals)、衬垫(gaskets)、鞋底(shoe soles)等。

背景技术

通常使用元素硫作为不饱和二烯弹性体(橡胶)的硫化剂。用硫形成的交联主要是提高弹性体硫化橡胶热稳定性的多硫化物交联(polysulfidic crosslink)。

具有含硫反应性基团的有机化合物作为硫化剂用于二烯橡胶的用途是已知的。这些有机硫化合物经常仅含有与桥联基团化学结合的两个二硫代氨基甲酸酯基团或硫代磺酸酯基团。由该化合物提供的低数目结合点导致二烯橡胶的不充分交联，由此不能得到呈令人满意的摩擦阻力、牵引阻力和滚动阻力的平衡的硫化橡胶。在超过两个二硫代氨基甲酸酯基团或硫代磺酸酯基团与桥联基团化学结合的情况中，所述桥联基团经常含有不稳定连接基如醚或酯连接基，或者当交联的(固化的)弹性体被施加机械应力时缺乏耗散可传播龟裂的能量所需要的柔性。

理想的是具有用于硫可硫化弹性体的这样的交联剂，其改善由硫可硫化弹性体制造的制品(例如，挡风雨条、软管、带、密封条、衬垫、鞋底、轮胎和轮胎组件)的磨耗性质(具体地，撕裂和磨损磨耗)，同时维持硬度、在高于40℃的温度较低的tan δ值和在5℃--15℃的温度提高的tan δ值。

发明内容

根据本发明，提供了具有下面的通式的含硫脂环族化合物及其混合物：

G[-C_aH_2a-S-S(＝O)_b-R]_n            (1)

其中G为含有5-12个碳原子且任选含有至少一个卤素的具有化合价n的饱和单环脂族基团，或具有化合价n的饱和单环有机硅[RSiO-]_n[R₂SiO-]_p基团；每个R独立地为具有最多20个碳原子的单价烃基；下标a和b在每次出现时独立地为整数，其中a为2-6以及b为1或2；n为3-6的整数；以及p为0-3的整数。

此外，根据本发明，通过下面的方法制备前述含硫脂环族化合物，所述方法包括：

a)在自由基源的存在下，使多-烯基-取代的环烷烃与硫代酸反应，提供多-硫代羧酸酯-取代的烷基环烷烃；

b)使多-硫代羧酸酯-取代的烷基环烷烃与去封端剂反应，形成游离的多-硫醇-官能化烷基环烷烃；

c)使游离的多-硫醇-官能化烷基环烷烃与卤化剂反应，提供多-卤化硫基-官能化的环烷烃；以及

d)使多-卤化硫基-官能化的烷基环烷烃与由式R-S(＝O)_b^-M⁺代表的碱金属盐反应，其中R为具有至多20个碳原子的单价烃基；M⁺为碱金属阳离子；以及下标b为整数1或2，得到含硫脂环族化合物。

根据本发明的另一方面，提供了可固化填充的弹性体组合物，其包含：

(i)至少一种硫可硫化弹性体；

(ii)至少一种粒状填料；和

(iii)交联有效量的作为硫可硫化弹性体(i)交联剂的至少一种具有下面通式的含硫脂环族化合物：

G[-C_aH_2a-S-S(＝O)_b-R]_n           (1)

其中G为含有5-12个碳原子以及任选含有至少一个卤素的具有化合价n的饱和单环脂族基团，或具有化合价n的饱和单环有机硅[RSiO-]_n[R₂SiO-]_p基团；每个R独立地为具有最多20个碳原子的单价烃基；下标a和b在每次出现时独立地为整数，其中a为2-6以及b为1或2；n为3-6的整数；以及p为0-3的整数。

根据本发明的另一方面，通过将一些前述可固化填充的弹性体组合物模制成希望的制品的形状，然后固化所述组合物，制造制品，例如轮胎或轮胎组件如胎面、软管、带、密封条、衬垫等。

在本申请的说明书和权利要求中，下列术语和表达应如下所述理解。

术语″弹性体″与″橡胶″同义，并因此可互换。