[发明专利]烃蜡组合物、其生产方法及其作为橡胶中添加剂的用途

说明书

本发明涉及一种作为橡胶产品中的臭氧和老化保护添加剂的具有优越的性能的烃蜡组合物、其生产以及其作为臭氧和老化保护添加剂的用途。烃蜡组合物由其按碳原子数/烃分子计的烃分子的分布以及其支化和线性烃的分布表征。

本发明涉及作为橡胶产品中的臭氧和老化保护添加剂的具有优越的性能的烃蜡组合物、其生产以及其作为臭氧和老化保护添加剂的用途。烃蜡组合物由其按碳原子数/烃分子计的烃分子分布以及其支化和线性烃的分布表征。

现有技术和本发明的目的的描述

在橡胶和轮胎中石油蜡用于保护含有双键的弹性体免受臭氧攻击的用途在橡胶技术中是众所周知的。

蜡在一般情况下通常定义为化学组合物，其具有高于40℃的滴落熔点，在轻微压力下是可以擦的，在20℃下是可捏合的或硬到脆性的以及透明到不透明的，高于40℃熔化而没有分解，以及通常在50和90℃之间熔化，其中例外情况是高达200℃，以形成糊或凝胶并且是热和电的不良导体。

一些研究人员已描述了在橡胶和轮胎中蜡的臭氧保护的机理，以及蜡迁移到橡胶产品的表面以形成保护膜(Jon Menough,Waxes'role in rubber,Rubber World,February1989；F.Jowett,The protection of rubber from ozone attack by use of petroleumwaxes；C.B.Krishna,Exposed surfaces necessary for wax to bloom,RubberPlasticNews,August 26,2002)。

臭氧(O₃)攻击橡胶中的双键，从而不利地影响橡胶的物理性能、使橡胶脆化、以及造成开裂。在松弛状态下，橡胶吸收臭氧，从而形成臭氧化物的防护表面层，但在静态张力下(如它例如适用于停放的汽车轮胎的侧壁)，臭氧更深入地渗透进入橡胶，从而引起严重开裂。臭氧攻击的速率据报道是温度和臭氧浓度的函数。低于-5℃，对于臭氧攻击，存在不足的活化能，高于上述温度，攻击的速率会增加，达到约50至55℃，在此温度下，臭氧开始分解成氧气以及臭氧的降解停止。

在加工(140-240℃)期间，加入橡胶化合物的蜡溶解。当橡胶冷却时，蜡形成在橡胶中的超饱和溶液，从而形成蜡的域。在冷却以后，导致的浓度梯度将蜡驱动到表面。由于在溶解度和扩散速率方面的差异，在给定的温度下，蜡的烃分子不同地迁移。迁移速度是蜡结构、链长、橡胶组成和温度的函数。蜡溶解度随着减小的链长和增加的温度而增加。蜡扩散随着减小的链长和增加的温度而增加。这些冲突的动力学导致在给定的温度下在蜡膜的组成中观测到的变化。随着温度的升高，蜡还可以重新溶解回到橡胶中。随着环境温度的变化，这引起蜡膜不断变化。为了有效，蜡膜必须是存在持久的、均匀的、不间断的、粘附的和柔性的。

有效应用的温度范围越宽，则更大量的蜡将是必要的以在任何给定的温度下给予充分的保护。但太高量的蜡可以对橡胶的物理性能具有负面影响。

另外，希望最小化蜡在橡胶的表面上的目视结晶(所谓的“喷霜(blooming)”)。喷霜被视为负面性能，其会劣化轮胎、尤其是侧壁的外观。

艰巨的任务是，提供满足所需要求的蜡。在选择恰当的蜡中扮演重要角色的许多参数尤其是碳原子数、正/异比率和蜡的结晶性能。

在现有技术中，已描述了用来达到上述目标的很多不同的方法。

WO 2012023026 A2教导了抗臭氧蜡，该蜡包含石蜡，其含有线性链烷烃的45wt.-％的最大值以最小化蜡在表面上的喷霜以及在供出售以前，导致的清洁轮胎的需要。石蜡是石油基的并且优选包含40至60wt.-％的C15-C40链，其中至少25wt.-％是链烷烃，以及40-60wt.-％的C41至C70链，其中至少50wt.-％包含支化链烷烃。