[发明专利]用于制备天然橡胶和二氧化硅的母炼胶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅/天然橡胶母炼胶的制备，所述二氧化硅/天然橡胶母炼胶包含至少一种经改性的二氧化硅和天然橡胶胶乳。术语“母炼胶”表示基于弹性体的组合物，所述组合物中已经引入填料和可能的其它添加剂。

本发明特别涉及所述母炼胶用于制备用无机填料增强的二烯橡胶组合物的用途，所述组合物旨在用于制备轮胎或用于轮胎的半成品产品，特别是用于这些轮胎的胎面。

背景技术

为了得到由轮胎胎面中的填料赋予的最佳增强性质和高耐磨损性，已知此填料通常适合以最终形式存在于弹性体基质中，所述最终形式为尽可能细分散且尽可能均匀分布。然而，所述条件仅在该填料具有极好的能力时才能得到，所述能力一方面为在与弹性体混合的过程中并入基质并解附聚的能力，另一方面为均匀分散在该基质中的能力。

正如已知的，炭黑具有这种能力，无机填料(特别是二氧化硅)通常并非如此。这是因为，出于相互间的亲和力的原因，这些无机填料粒子具有在弹性体基质中聚集在一起的恼人趋势。这种相互作用具有限制填料分散并因此将增强性质限制在大幅低于理论上可能达到的水平(如果实际上得到在混合操作过程中能够产生的所有无机填料/弹性体键)的有害后果。这些相互作用还倾向于增加橡胶组合物未固化状态下的粘度并因此使其比存在炭黑时更难以加工。

由于节约燃料和保护环境的需求已经变得优先考虑，已证明有必要制备具有降低的耐负载性而不会不利于其耐磨损性的轮胎。

特别地，这已经通过在这些轮胎的胎面中使用用无机填料(特别是高度可分散类型的特定二氧化硅)增强的新型橡胶组合物而成为可能，从增强的观点出发，所述无机填料能够与常规轮胎级炭黑竞争，同时为这些组合物提供较低的滞后性，以及在潮湿地面、积雪地面或结冰地面上的改善的抓着力，所述较低的滞后性等同于包含这些组合物的轮胎的滚动阻力较低。

用这种HD(高度可分散)二氧化硅或HDS(高度可分散二氧化硅)填充的胎面已被大量描述，所述HD(高度可分散)二氧化硅或HDS(高度可分散二氧化硅)可用于轮胎中，所述轮胎具有低滚动阻力，由于节约提供给使用者的能量(“绿色轮胎概念”)而有时被称作“绿色轮胎”。读者可特别参考专利申请EP 501 227、EP 692 492、EP 692493、EP 735 088、EP 767 206、EP 786 493、EP 881 252、WO99/02590、WO99/02601、WO99/02602、WO99/06480、WO00/05300和WO00/05301。

这些现有技术文献教导使用具有在100和250m²/g之间的BET比表面积的HD二氧化硅。在实践中，用于“绿色轮胎”领域中的一种具有高比表面积的HD二氧化硅特别为由Rhodia公司出售的二氧化硅“Zeosil 1165MP”(具有约160m²/g的BET表面积)。这种Zeosil 1165MP二氧化硅的使用使得有可能得到在轮胎性能，特别是合意的耐磨损性和滚动阻力方面的优良折中。

使用具有高比表面积的二氧化硅的益处主要在于有可能增加二氧化硅-弹性体键的数目并因此增加弹性体的增强水平。这正是在轮胎胎面橡胶组合物中使用具有高比表面积的二氧化硅显得有利的原因，所述高比表面积可能高于传统上使用的比表面积(即大约160m²/g)，从而特别改善这些胎面的耐磨损性。然而，填料的可分散性及其比表面积的增加被认为是矛盾的性质。这是因为高比表面积意味着填料粒子之间相互作用的增强，因此意味着弹性体基质中差的填料分散和难加工性。

已设想用于改善填料在弹性体基质中的可分散性的另一类型的溶液，其在于在“液”相中混合填料和弹性体。为了该目的，该方法涉及胶乳形式(其为水分散的弹性体粒子的形式)的弹性体和填料的水分散体(亦即分散在水中的二氧化硅)，通常被称作“浆料”。然而，使弹性体胶乳与浆料接触不允许在液体介质内的凝固，所述凝固是必要的以便在干燥后得到会导致得到所需的二氧化硅/弹性体母炼胶的固体。这是因为二氧化硅聚集体通常实际上是亲水性的且与水具有亲和力。因此，与弹性体粒子自身相比，二氧化硅聚集体与水具有更高的亲和性。

然而，已经提议，通过结合使用用于增强弹性体和二氧化硅之间亲和性的试剂(例如偶联剂)和用于产生凝固的被称作凝固剂的试剂，从而在“液”相中得到该凝固和填料在弹性体基质中的良好分散的各种解决方案。

因此，例如专利US 5 763 388提议，通过用切割剂处理二氧化硅并使所得的经处理二氧化硅与常规凝固剂混合，从而将二氧化硅并入橡胶胶乳。