[发明专利]橡胶增强填充用水合硅酸

说明书

本发明涉及一种橡胶增强填充用水合硅酸，其BET比表面积为230～350m²/g的范围，并且，a)：利用压汞法测定的孔半径1.9～100nm的孔容积(V_HP‑Hg)为1.40～2.00cm³/g的范围；b)：利用氮气吸附脱附法得到的孔半径1.6～100nm范围的总孔容积(V_N2)为1.60～2.20cm³/g的范围；c)：a)和b)的孔容积比V_HP‑Hg/V_N2为0.70～0.95的范围。根据本发明，提供一种水合硅酸，该水合硅酸除了具有由BET比表面积得到的橡胶增强性以外，还具有通过水合硅酸在橡胶中的分散性得到改善而附加了功能的橡胶增强性、特别是耐磨耗性。

技术领域

本发明涉及橡胶增强填充用水合硅酸。详细而言，本发明提供一种橡胶增强填充用水合硅酸，其在混配到轮胎或各种工业用橡胶产品中时能够实现高度的分散性，并且可获得高增强性(特别是耐磨耗性)。

关联申请的相互参照

本申请要求2018年8月10日提交的日本专利申请2018-151033号的优先权，其全部记载特别地作为公开内容援引于本说明书中。

背景技术

作为橡胶的增强填充剂，一直以来使用了炭黑。另一方面，近年来，出于能够降低滚动阻力、并且易于进行橡胶的彩色化等原因，开始广泛使用水合硅酸作为白色系的增强填充剂。特别是在将混配有水合硅酸的橡胶用于轮胎胎面的情况下，由于能够降低滚动阻力，因而近年来混配有水合硅酸的充气轮胎的胎面受到关注。此外，出于对环境的考虑，还需要改善橡胶的增强性(特别是耐磨耗性)的水合硅酸，对于水合硅酸的要求越来越高。

水合硅酸在表面具有硅烷醇基(-SiOH)，其与橡胶分子结合而有助于增强性的提高。比表面积越高(后述的一次颗粒越小)，水合硅酸的硅烷醇基个数越增加。因此，据称具有越高比表面积的水合硅酸越能提高橡胶的增强性。

作为水合硅酸使橡胶增强性提高的主要原因，可以举出下述两点：(1)BET比表面积高；以及(2)分散性良好。水合硅酸具有10～60nm左右的一次颗粒聚集成2～100μm左右的粒径而成的结构，BET比表面积约为50～250m²/g。还已知：BET比表面积越高则一次颗粒越小，表面的硅烷醇基彼此通过氢键密集地聚集，内聚力增强。另一方面，在橡胶增强填充用水合硅酸的情况下，提高比表面积也很重要，但同时分散性越高则橡胶增强性越增加。从该方面出发，优选内聚力弱。

作为着眼于BET比表面积的技术，已知有通过进一步提高BET比表面积、进而加入添加剂来提高橡胶增强性的尝试(专利文献1、2)

专利文献1公开了一种橡胶用水合硅酸的制法。通过加入多元羧酸、铝，提高了聚合物与水合硅酸的结合力，从而提高了增强性。但是，专利文献1所记载的制法中使用酸性反应，因此所得到的水合硅酸的内聚力增强，分散性存在困难。

专利文献2公开了一种涉及在表面附加了铝的水合硅酸的发明。对于比表面积高(此处CTAB比表面积为160m²/g以上)且具有特定的氮气孔分布的水合硅酸，橡胶分子容易侵入。提出了通过在这种水合硅酸的表面附加铝而提高与橡胶分子的结合力、从而提高增强性的方案。

关于水合硅酸的分散性改善，在专利文献3中有公开。专利文献3以wk率这种尺度来评价分散性，提出了wk率低、分散性良好的水合硅酸。专利文献3中，在提高分散性的同时，通过向水合硅酸中加入Al₂O₃来提高聚合物与水合硅酸的结合力，还实现了增强性的提高。专利文献3中记载的水合硅酸(沉降硅酸)具有2～5.0重量％的Al₂O₃含量和小于3.4的wk率、80～139m²/g的CTAB表面积、80～180m²/g的BET比表面积。