[发明专利]一种橡胶键合剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种橡胶键合剂及其制备和应用，橡胶键合剂的化学结构式为：其中，n是金属M的氧化态，其数值为2，3或4；R₁为碳原子数1到50的脂肪链、脂环烃或芳香化合物；R₂和R₃为碳原子数0到50的脂肪链或脂环烃；R₄为碳原子数5至50的脂肪链或芳香化合物；F为R₁结构中的可通过化学键连接到橡胶基质上的键合官能团；m为正整数。与现有技术相比，本发明的橡胶键合剂用于橡胶制备时，所得橡胶具有提高的邵氏硬度，扯断伸长率，扯断强度与扯断伸长率乘积和抗湿滑性能，部分具有提高的弹性模量。

技术领域

本发明涉及轮胎橡胶添加剂领域，尤其是涉及一种新型橡胶键合剂及其制备和应用。

背景技术

抗湿滑性能是轮胎的一个重要指标。汽车在有水的路面行驶时，由于水的存在，轮胎的抓地力会大幅度下降。这不仅仅影响汽车的牵引力，更会影响汽车在紧急刹车时的制动距离，影响驾驶的安全性。因此，抗湿滑性是衡量轮胎湿牵引力和行驶安全性的重要指标。但是，目前对轮胎橡胶进行抗湿滑性改性的添加剂往往不可避免的会对橡胶组合的如硬度、拉伸强度和弹性等造成不利影响。基于上述原因，开发一种轮胎橡胶添加剂，向橡胶组合物中少量加入后既能提高胶料抗湿滑性能又不至于导致胶料其他性能的明显下降，在轮胎工业中具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种橡胶键合剂及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型橡胶键合剂，其特征在于，其化学结构式为：

，其中，n是金属元素M的氧化态，n＝2，3或4；R₁为碳原子数1到50的脂肪链、脂环烃或芳香化合物，R₂和R₃为碳原子数0到50的脂肪链或脂环烃，R₄为碳原子数5至50的脂肪链或芳香化合物，F为R₁结构中的可通过化学键连接到橡胶基质上的键合官能团，m为正整数。

表示羟基(OH-)可接在R₂，R₃或R₄上，或者同时接在R₂、R₃或R₄中两个或三个上。接在R₂，R₃或R₄上的羟基数量可为1个或多个。

作为上述方案的优选，所述的芳香环化合物为苯、苯环多聚体或杂环化合物。常用的苯环多聚物有萘、蒽等，还可以是富勒烯或石墨烯等结构；所述的杂环化合物之中组成环的原子包括但不限于碳，还包括氮、氧或硫等原子；例如，常用的含氮杂环化合物有吡咯、吡啶、喹啉、吡唑、咪唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、四唑、噁唑、异噁唑、噻唑、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-甲基咪唑、3-甲基吡啶或3-甲基吡唑。

优选的，R₁基团上的F官能团为双键或巯基，双键位于脂肪链的任意位置，优选的位置是以乙烯基的形式位于链端，巯基位于脂肪链的任意位置，优选的位置是位于链端，R₂，R₃和R₄可连接有羟基，即键合剂带有羟基。

优选的，所述的金属M选自以下金属元素中的一种：

元素周期表中ⅠB至ⅧB族的金属，或ⅡA至ⅥA族的金属；更优选的，所述的金属M选自钙、铁、镁、钛、铝或钒中的一种；更优选的，所述的金属M选自钙，镁和铝中的一种。