[发明专利]含有填充剂和酮肟或酮肟基硅烷的橡胶组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年8月31日提交的美国临时申请号61/378,538的优先权权益，该申请特此通过引用并入。

技术领域

本技术一般地涉及无机填充剂屏蔽剂和偶联剂、以及这样的试剂作为分散剂和增强剂在可硫化的弹性体配混料中的用途，所述弹性体配混料含有无机填充剂和炭黑作为增强填充剂。

背景技术

当生产用于橡胶制品(诸如轮胎、动力皮带或隔振部件)的弹性体组合物时，希望这些弹性体组合物为在配混过程中是可加工的。还希望增强填充剂(诸如二氧化硅和/或炭黑)适当地分散在所述橡胶中，以便改善各种物理特性(诸如配混料穆尼粘度、模量)、粘弹性特性(诸如磁滞损耗(tan δ)和耐磨性)。

但是，将二氧化硅混入橡胶胶料中面临挑战，因为在其表面上含有极性硅烷醇基团的二氧化硅颗粒在配混后趋于广泛的自缔合和再附聚，从而导致不良的二氧化硅分散和高配混料粘度。强的且高度发展的二氧化硅填充剂网络会导致刚性的未硫化的配混料，其在下游过程(诸如挤出和硫化操作)中难以加工。

已经开发了二氧化硅屏蔽剂和偶联剂来减轻该问题；但是，常规二氧化硅分散剂的一个特征是，存在一个或多个烷氧基硅烷基团，所述烷氧基硅烷基团在橡胶配混料的混合过程中与在二氧化硅表面上的硅烷醇基团反应(硅烷化反应)。该反应造成醇的生成并释放进环境中。具体地，当在高加工温度进行混合时，醇被释放，并促成在橡胶配混料加工过程中产生的挥发性的有机化合物(VOC)。在较低的加工温度，配混产物可以保留相当大量的未反应的烷氧基甲硅烷基，所述烷氧基甲硅烷基可在储藏、挤出、轮胎构造和/或硫化期间与二氧化硅和水分进一步反应，从而导致不希望的配混料粘度增加、更短的贮存期限和有关的孔隙率问题。配混产物中的这种继续反应会生产额外的醇，所述醇可能损害该配混料的进一步加工和终产物质量。结果，必须使用得到的配混料的低挤出速率来确保拉伸过的组合物符合规格。另外，在硫化过程中需要特别注意，以防止在终产物中形成孔隙。这些对付VOC产生的方法导致生产力下降以及伴随的成本增加。

已经尝试了几种减少VOC产生的方案，但是得到的屏蔽水平不象使用有机硅氧烷可得到的屏蔽水平那么好。所述有机硅氧烷可以造成：当在初始混合步骤中与橡胶混合时，产生最高达它们的初始加入重量的的25％的乙醇，随后在硫化阶段中产生另外15％，然后在使用过程中缓慢地产生另外10％。

发明内容

在一个实施方案中，一种组合物包括弹性体、酮肟基硅烷和无机填充剂。所述酮肟基硅烷与式I相对应：

D-S_A-B     (I)

其中B定义为

其中D选自C₁至C₆₀烃基；或当A是0或1时，D为氢；或式III的结构，

且其中n和j独立地为1、2或3，m和q独立地为0或1，z和t独立地为0或1，且(n+m+z)等于3，且(j+q+t)等于3；A是0，或大于或等于1；R₁和R₂独立地为C₁至C₆₀二价有机基团，且可以任选地包括O、N、S、Si和/或P杂原子，前提条件是，当A是0时，R₁和R₂中的任一个可以是化学键；R₃、R₄、R₈和R₉独立地为氢或任选地包括O、N、S、Si和/或P的C₁至C₆₀烃基或烷氧基；R₅和R₆独立地为氢或C₁至C₆₀烃基，且可以任选地包括O、N、S、Si和/或P杂原子，且可以任选地连接到一起以形成环；R₁₀和R₁₁独立地为氢或C₁至C₆₀烃基，且可以任选地包括O、N、S、Si和/或P杂原子，且可以任选地连接到一起以形成环。

在另一个实施方案中，二氧化硅增强系统包括无机填充剂偶联剂和与式I相对应的酮肟基硅烷：

D-S_A-B     (I)

其中B定义为：