[发明专利]用于制备二烯弹性体和二氧化硅的母料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及二烯弹性体和二氧化硅的母料的制备，所述母料包括至少一种二氧化硅、金属盐和二烯弹性体胶乳，特别是天然橡胶胶乳。

术语“母料”被理解为意指基于弹性体的复合物，所述复合物中已经引入填料和任选的其它添加剂。

本发明特别涉及所述母料在用无机填料增强的二烯橡胶组合物的制备中的用途，所述组合物旨在用于制备轮胎或轮胎半成品，特别是这些轮胎的胎面。

背景技术

已知的是，为了获得轮胎胎面中由填料赋予的最佳增强性质和因此获得高耐磨性，通常可取的是使该填料以尽可能细分并且尽可能均匀分布的最终形式存在于弹性体基质中。事实上，所述条件仅可以实现到如下的程度：该填料一方面显示出在与弹性体混合的过程中引入基质和解附聚的极好能力，另一方面显示出在该基质中均匀分散的极好能力。

正如已知，炭黑显示出这种能力，而无机填料（特别是二氧化硅）通常不是这种情况。这是因为，由于相互亲和力，这些无机填料颗粒在弹性体基质中具有彼此附聚的不利趋势。这些相互作用具有的有害后果在于：限制填料的分散并且因此将增强性质限制到大大低于理论上（如果在混合操作的过程中实际上获得所有可能产生的键（无机填料/弹性体））可能实现的水平；这些相互作用还倾向于增加橡胶组合物在未处理态下的稠度并且因此使得其比存在炭黑的情况更难以加工。

由于节约燃料和需要保护环境已经变得优先考虑，已证明有必要制备具有降低的滚动阻力而不会不利地影响其耐磨性的轮胎。

特别地，这通过如下成为可能：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，所述无机填料从增强观点能够与常规轮胎级炭黑竞争，同时向这些组合物提供更低的滞后性，等同于包含这些组合物的轮胎的更低的滚动阻力，以及在湿润、覆雪或结冰地面上的改进的抓着力。

已经广泛描述了填充有所述高度可分散二氧化硅（“高度可分散”称为“HD”，“高度可分散二氧化硅”称为“HDS”）的胎面，所述胎面可以用于具有低滚动阻力的有时被称为“绿色轮胎”的轮胎中从而为使用者节省能量（“绿色轮胎概念”）。特别参考专利申请EP 501 227、EP 692492、EP 692 493、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类型的二氧化硅。在实践中，在“绿色轮胎”领域中充当参照物的具有高比表面积的HD二氧化硅特别为由Rhodia出售的Zeosil1165MP二氧化硅（BET表面积等于约160m²/g）。该Zeosil1165MP二氧化硅的使用使得有可能获得在轮胎性能，特别是满意的耐磨性和满意的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优点主要在于有可能增加二氧化硅与弹性体的键的数目并因此增加弹性体的增强水平。这正是在轮胎胎面的橡胶组合物中使用具有高比表面积的二氧化硅似乎有利的原因，所述高比表面积可能高于常规使用的160m²/g的数量级的比表面积，从而特别改进这些胎面的耐磨性。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特征。这是因为高比表面积造成填料物质之间的相互作用的增加，因此造成填料在弹性体基质中较差的分散并且也造成难加工性。

已经设想另一种方案，所述方案在于，为了改进填料在弹性体基质中的可分散性，在“液”相中混合弹性体和填料。为此，求助于以弹性体颗粒分散在水中的形式存在的胶乳形式的弹性体，并且求助于填料的水性分散体，亦即二氧化硅分散在水中，通常被称为二氧化硅浆料。然而，使弹性体胶乳和浆料接触不能在液体介质内进行凝结，凝结应当能够获得固体，所述固体在干燥之后导致产生所需的弹性体和二氧化硅的母料。

这是因为二氧化硅聚集体通常为亲水性质并且具有与水的亲和性；因此，二氧化硅聚集体与水具有比弹性体颗粒本身更大的亲和性。

然而已经提供不同的方案使得能够通过组合使用能够增加弹性体和二氧化硅之间的亲和性的试剂（例如偶联剂）和能够造成凝固因此造成凝结的试剂（被称为凝结剂）从而获得该凝结和在“液”相中填料在弹性体基质中的良好分散。

因此，例如专利US 5,763,388提供通过用偶联剂处理二氧化硅并且在常规凝结剂的存在下混合由此处理的二氧化硅从而将二氧化硅引入橡胶胶乳。