[发明专利]改性填料和包括其的弹性体复合物

说明书

背景技术

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2010年9月3日提交的在先美国临时专利申请No.61/380,032的权益，将其全部引入本文中作为参考。

本发明涉及填料、弹性体组合物或复合物、和制造其的方法、以及改善弹性体组合物的一种或多种性质的方法。更具体地，本发明涉及改性填料和这些填料在弹性体组合物中的用途。

炭黑和其它填料已经在用于橡胶、塑料、纸张或织物应用的组合物的配混(compounding)和制备中用作颜料、填料和/或增强剂。炭黑或其它填料的性质是决定这些组合物的各种性能特性的重要因素。

在过去几十年中已经付出了大量努力以对炭黑的表面化学进行改性。用于将有机基团附着到炭黑的有用方法和所得产物的用途描述于例如美国专利No.5,559,169；5,900,029；5,851,280；6,042,643；6,494,946；6,740,151；和7,294,185中,将其中的所有全部引入本文中作为参考。例如，美国专利No.5,559,169公开了具有附着的式～Ar～S_n～Ar'～或～Ar～S_n～Ar～(其中Ar和Ar'为亚芳基，Ar为芳基且n为1-8)的有机基团的炭黑产品，其可用在三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯腈和丁二烯的部分氢化的共聚物(HNBR)、或丁基橡胶组合物中。

弹性体组合物的重要用途涉及轮胎的制造且通常添加额外的成分以向最终产品或其部件赋予特殊的性质。例如，美国专利No.6,014,998描述了苯并三唑或甲苯基三唑在用于轮胎部件的二氧化硅增强的橡胶组合物中用以改善固化速率、固化效率、硬度、静态和动态模量而没有不利地影响滞后的用途。这些组合物包括约2-约35份三唑(优选约2-约6份三唑)每一百份橡胶。在一些情况下，还添加黄铜粉末和导电炭黑且所述成分通过常规手段以一个或多个步骤混合。

美国专利No.6,758,891涉及炭黑、石墨粉末、石墨纤维、碳纤维、碳晶须、碳纳米管、碳布、玻璃状炭产品和活性炭通过与三氮烯改性剂的反应而进行的处理。所得碳可用于橡胶、塑料、印刷油墨、油墨、喷墨油墨、清漆、调色剂和着色剂、沥青、混凝土、其它建筑材料、和纸中。

如上所述，填料可向多种材料包括弹性体组合物提供增强益处。除常规的填料属性之外，还存在提供可改善一种或多种弹性体性质，尤其是滞后和/或抗磨性的填料的期望。然而，在过去，对于一些使用填料的弹性体组合物，填料可典型地改善一种性质，但是损害其它性质。例如，尽管滞后可改善，但是抗磨性可降低或者不具有改善。因此，存在提供优选可提升这些性质之一而对其它性质不具有任何显著损害的填料的需要。甚至更优选的是可将两种性质都改善，即改善滞后并改善抗磨性的填料。

发明内容

本发明的特征是提供促进一种或多种有益性质的新的种类的填料。

本发明的进一步特征是提供当存在时可具有改善弹性体组合物中的滞后(hysteresis)的能力的填料。

本发明的另外的特征是提供当存在时可具有改善弹性体组合物中的抗磨性的能力的填料。

本发明的进一步特征是提供在弹性体组合物中实现关于滞后和抗磨性的性质的平衡的方法。

本发明的另外的特征和优点将在下面的描述中部分地阐明，和部分地将从所述描述明晰，或者可通过本发明的实践获知。本发明的特征和其它优点将通过在说明书和所附权利要求中特别指出的要素和组合实现和获得。

为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如在本文中体现和广泛描述的，本发明涉及改性填料，例如改性炭黑、改性金属氧化物、具有碳相和含硅物质相的改性填料等。改性填料可为具有至少一个(种)三唑、或至少一个(种)吡唑、或其任意组合吸附在其上的填料。提供了更具体的式和实例。

该改性填料可任选地附着(连接，attach)有至少一个(种)化学基团，例如有机基团，如包括至少一个(种)烷基和/或芳族基团的有机基团。所述烷基和/或芳族基团可直接附着到所述填料。所述化学基团可与吸附到所述填料上的基团相同或类似或不同。附着的所述化学基团可为或者包括至少一个(种)三唑、至少一个(种)吡唑、或至少一个(种)咪唑、或其任意组合。

本发明还涉及具有至少一个(种)三唑附着在其上的改性填料，例如改性炭黑或改性金属氧化物等。

本发明进一步涉及含有本发明的改性填料的任意一种或多种和至少一种弹性体的弹性体组合物、以及制造其的方法。