[发明专利]经处理的填料、含有其的组合物和由其制成的制品

说明书

交叉引用的相关申请

本申请要求2011年9月23日提交的美国临时专利申请No.61/538219的优选权的权益，其在此以其全部引入作为参考。

发明领域

本发明涉及一种制备经处理的填料的方法，通过该方法生产的经处理的填料和含有这样的经处理的填料的组合物和制品。

发明背景

使用二氧化硅/硅烷填料体系来降低客车轮胎的滚动阻力和改进湿牵引性是本领域中已知的。降低滚动阻力和因此较低的燃料消耗对于卡车轮胎来说也是重要的。

同时改进滚动阻力、磨损和牵引(被称作扩大了“魔术三角”)需要新的方案来开发橡胶复合材料。沉淀二氧化硅在绿色轮胎的出现中起到了主要的作用，与过去的技术相比，其促进了滚动阻力大的改进。据信将二氧化硅直接交联成高度交联的聚合物基质，同时使得二氧化硅粒子间的相互作用最小化对于期望的动态机械性能是极其重要的。在天然橡胶中，由它的生物合成而来的蛋白质会优先吸附到二氧化硅表面上，这干涉了原位偶联反应。此外，提高的卸出温度(其会改进偶联效率)也显示了降解天然橡胶。

美国环保署(EPA)会同美国运输部(DOT)最近宣布了用于车辆和重型卡车的第一常燃料经济和温室气体排放标准。用无定形沉淀二氧化硅填充由苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和/或丁二烯橡胶(BR)制成的客车轮胎胎面胶料的益处早在1976年就是已知的。不幸的是，二氧化硅/硅烷技术没有在卡车轮胎中广泛采用。

卡车轮胎典型的由天然橡胶生产，其是由橡胶树三叶胶(Hevia Brasiliensis)所产生的一种生物合成胶乳。通过凝聚所生产的固体天然橡胶典型的包含一些非橡胶组分。这些组分可以由蛋白质、脂质、糖、灰分和其他杂质组成。已经提出了传统的橡胶加工方法(在其中偶联剂和填料独立加入到混合器中)导致了蛋白质优先吸附到二氧化硅表面上，由此导致硅烷部分不完全的偶联。长期以来已知的是蛋白质是经由强的分子间吸引力来吸附到二氧化硅上的。此外，已经建立了理论，即，二氧化硅官能度到天然橡胶中的聚合物链端具有不完全的偶联，这是因为在天然橡胶中不存在必需数目的高反应性侧基1，2-乙烯基(其在用于客车轮胎的合成聚合物中以变化的量存在)。

同样，用于硅烷到二氧化硅上的最佳原位偶联的高混合温度(在一些情况中高到150℃)在以前已经显示出降解了天然橡胶。

因此，为了克服上述缺陷，进一步改进二氧化硅/硅烷技术是期望的。

发明内容

本发明涉及一种生产经处理的填料的方法，其包含：

用包含通式(I)的有机硅烷的处理组合物处理包含未经处理的填料的浆料来生产经处理的填料浆料，其中所述未经处理的填料没有预先干燥：

(R₁)_a(R₂)_bSiX_4-a-b     (I)

其中在通式(I)中，R₁独立地是包含1-36个碳原子的有机官能烃，其中该有机官能烃的官能团是乙烯基、烯丙基、己烯基、环氧基、环氧丙氧基、(甲基)丙烯酰氧基、硫化物、异氰酸酯根合、多硫化物、巯基或卤素；每个R₂独立地是具有1-36个碳原子的烃基或者氢，X每个独立地是卤素或者包含1-36个碳原子的烷氧基；a是0、1、2或3；b是0、1或2；(a+b)是1、2或3；并且条件是当b是1时，(a+b)是2或3，和

干燥所述经处理的填料浆料来生产经处理的填料。

本发明还提供一种生产经处理的填料的方法，其包含：

(a)将碱金属硅酸盐和酸合并，来形成包含未经处理的填料的浆料，其中所述未经处理的填料没有预先干燥；

(b)用包含上述通式(I)的有机硅烷的处理组合物来处理所述浆料，来生产经处理的填料浆料，和

(c)干燥所述经处理的填料浆料来生产经处理的填料。

本发明还涉及通过该方法制备的经处理的填料，以及包括该经处理的填料的橡胶配合组合物，和包含本发明的经处理的填料的轮胎胎面。

具体实施方式

如前所述，本发明提供一种生产经处理的填料的方法。该方法包含(a)处理包含未经处理的填料的浆料，其中所述未经处理的填料没有预先干燥，和干燥该经处理的填料浆料来生产经处理的填料。(a)的未经处理的填料的浆料是用包含通式(I)的有机硅烷的处理组合物处理的：