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1、(10)申请公布号 CN 103403033 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103403033 A *CN103403033A* (21)申请号 201180061080.6 (22)申请日 2011.12.21 1061182 2010.12.23 FR 1153318 2011.04.15 FR C08C 1/14(2006.01) B60C 1/00(2006.01) C08J 3/215(2006.01) C08J 3/22(2006.01) C08L 7/02(2006.01) C08L 9/10(2006.01) C08L 15/02(2006.01) C08。
2、L 21/02(2006.01) (71)申请人 米其林集团总公司 地址 法国克莱蒙 - 费朗 申请人 米其林研究和技术股份有限公司 J比贝特 F马丁尼兹佩德雷罗 (72)发明人 J比贝特 F马丁尼兹佩德雷罗 B德戈德马里 J贝里奥特 (74)专利代理机构 北京戈程知识产权代理有限 公司 11314 代理人 程伟 于高瞻 (54) 发明名称 在液相中制备母料的方法 (57) 摘要 本发明涉及在液相中制备母料的方法, 所述 母料基于一种或多种二烯弹性体胶乳和一种或多 种填料, 所述方法包括下述连续步骤 : 通过混合 一种或多种二烯弹性体胶乳 (A) 与一种或多种填 料的一种或多种稳定的水性分散体。
3、 (B) 来制备稳 定且均匀的水性分散体 (C) ; 均质化水性分散体 (C) ; 通过提供机械能, 在水性分散体 (C) 内部使所 述一种或多种二烯弹性体胶乳与一种或多种填料 凝结 ; 回收凝结物 ; 干燥所回收的凝结物以得到 母料。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.06.19 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/073662 2011.12.21 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/085135 FR 2012.06.28 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 16 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局。
4、 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书16页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103403033 A CN 103403033 A *CN103403033A* 1/1 页 2 1. 一种在液相中制备母料的方法, 所述母料基于一种或多种二烯弹性体胶乳和一种或 多种填料, 所述方法包括下述连续阶段 : - 通过混合一种或多种二烯弹性体胶乳 (A) 与一种或多种填料的一种或多种稳定的水 性分散体 (B) 来制备稳定且均匀的水性分散体 (C) , - 均质化水性分散体 (C) , - 通过提供机械能, 在水性分散体 (C) 内部使所述一种或多种二烯弹性体胶乳与一种 或多种填料凝结, - 。
5、回收凝结物, - 干燥所回收的凝结物以得到母料。 2. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于回收凝结物的阶段通过过滤操作进行。 3. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于回收凝结物的阶段通过离心操作进行。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的方法, 其特征在于二烯弹性体胶乳为天然橡胶 胶乳。 5. 根据权利要求 4 所述的方法, 其特征在于二烯弹性体胶乳为浓缩的天然橡胶胶乳。 6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法, 其特征在于填料自发地与所述一种或多种 二烯弹性体胶乳凝结。 7. 根据前述权利要求所述的方法, 其特征在于填料为炭黑。 8. 根据权利要求 6 所述的方法。
6、, 其特征在于填料为疏水化的二氧化硅。 9. 根据权利要求 6 至 8 中任一项所述的方法, 其特征在于水性分散体 (B) 包含一种或 多种表面活性剂。 10. 根据权利要求 9 所述的方法, 其特征在于表面活性剂为阴离子型表面活性剂。 11. 根据权利要求 10 所述的方法, 其特征在于表面活性剂为十二烷基硫酸钠。 12. 根据权利要求 9 至 11 中任一项所述的方法, 其特征在于, 相对于水性分散体 (B) 的 总重量, 表面活性剂在水性分散体 (B) 中的浓度为严格大于 0.01 重量 %。 13. 一种二烯弹性体和填料的母料, 其根据权利要求 1 至 12 中任一项所述制备。 14.。
7、 一种橡胶组合物, 其基于至少一种根据权利要求 1 至 12 中任一项所述制备的二烯 弹性体和填料的母料。 15. 一种成品或半成品, 其包含根据权利要求 14 所述的组合物。 16. 一种轮胎胎面, 其包含根据权利要求 14 所述的组合物。 17. 一种轮胎或半成品, 其包含至少一种根据权利要求 14 所述的橡胶组合物。 权 利 要 求 书 CN 103403033 A 2 1/16 页 3 在液相中制备母料的方法 技术领域 0001 本发明涉及在液相中制备母料的方法, 所述母料为一种或多种二烯弹性体特别是 天然橡胶胶乳与一种或多种填料的母料。 背景技术 0002 术语 “母料” 应理解为意。
8、指基于弹性体的复合材料, 其中已引入一种或多种填料和 任选其它添加剂。 0003 已知为了得到由轮胎胎面中的填料赋予的最佳增强性质以及因此的高耐磨性, 通 常可取的是该填料以既尽可能地被磨碎又尽可能地被均匀分布的最终形式存在于弹性体 基体中。事实上, 这种条件仅在如下情况才能达到 : 一方面, 该填料表现出非常好的在与弹 性体的混合过程中被掺入基体中的能力以及解附聚的能力, 以及, 另一方面, 均匀地分散在 该基体中的能力。 0004 事实上, 为了提高填料在弹性体基体中的可分散性, 已知诉诸弹性体和填料在 “液” 相中的混合。为此, 必须诉诸乳胶形式的弹性体以及填料的水性分散体, 通常称为 。
9、“浆 料” 。 0005 在液相中制备母料的方法包括凝结阶段, 其通常通过向介质中加入凝结剂引发。 专利 US5763388 公开了在液相中制备母料的方法, 所述母料为聚合物胶乳和作为填料的二 氧化硅的母料, 所述方法包括在胶乳中加入改性的二氧化硅。该二氧化硅事先已经与偶联 剂反应, 该对二氧化硅的改性使得能够在聚合物乳胶内均匀地分散该改性的二氧化硅。根 据该文献, 凝结阶段在存在凝结剂的条件下进行。 0006 填料也可为炭黑。在该领域, 从 1955 年起已提出填料 (特别是炭黑) 在橡胶内均匀 分散的问题。因此, 从文献 BE541816 已知在液相中制备橡胶和炭黑的母料的方法。该方法 连。
10、续地进行并使用液压冲击或强烈机械搅拌以使得炭黑在弹性体基体内分散。 0007 近来, 文献 WO97/36724 公开了制备母料的方法和特定装置, 其使得能够改进炭黑 在天然橡胶乳胶中的可分散性。该技术满足两个目标 : 凝结阶段在不存在凝结剂的条件下 进行, 并得到具有填料的均匀分布的母料。然而, 该技术显示出多个缺点。使用的装置极度 复杂并且所述方法基于涉及该装置的非常精确的特性, 如凝结区的限定几何形状或流速的 限定差别。 0008 因此, 正寻求制备母料的方法, 其得到的母料显示出填料在整个产品中的均匀分 布, 显示出以重量计令人满意的收率, 并显示出令人满意的填料 / 弹性体比例, 该。
11、方法必须 易于使用简单的设备实施。 0009 此外, 有利的是能够显示出对均质化和凝结阶段更好的控制 (实际上甚至是掌 控) , 从而能够影响填料在凝结物中的分布。 发明内容 0010 事实上, 申请人公司已经发现能够在凝结阶段之前控制弹性体和填料的混合物的 说 明 书 CN 103403033 A 3 2/16 页 4 均质化, 从而使得能够改进填料在弹性体基体中的分布以及导致存在于基体中的所有填料 的参与, 从而在观察之前引入的填料的含量时得到以重量计非常良好的收率。 0011 有利地, 根据本发明的方法不要求使用凝结剂。 0012 因此, 本发明涉及在液相中制备母料的方法, 所述母料基于。
12、一种或多种二烯弹性 体胶乳和一种或多种填料, 所述方法包括下述连续阶段 : 0013 - 通过混合一种或多种二烯弹性体胶乳 (A) 与一种或多种填料的一种或多种稳定 的水性分散体 (B) 来制备稳定且均匀的水性分散体 (C) , 0014 - 均质化水性分散体 (C) , 0015 - 通过提供机械能, 在水性分散体 (C) 内部使所述一种或多种二烯弹性体胶乳与 填料凝结, 0016 - 回收凝结物, 然后 0017 - 干燥所回收的凝结物以得到母料。 0018 本发明也涉及根据上述方法制备的二烯弹性体和填料的母料。 0019 本发明的另一主题是橡胶组合物, 其基于至少一种根据上述方法制备的二。
13、烯弹性 体和填料的母料, 包含上述定义的组合物的成品或半成品, 以及包含上述定义的组合物的 轮胎胎面。 0020 最后, 本发明的一个主题是包含至少一种如上定义的橡胶组合物的轮胎或半成 品。 0021 在阅读如下说明书和实施例之后, 本发明的其他主题、 特性、 方面和优点将更清楚 明显。 0022 在本发明的意义范围内并通常对于本领域技术人员而言, 术语 “均匀的” 应理解为 意指在给定体积中填料和/或弹性体胶乳的浓度与在母料或分散体的总体积中填料和/或 胶乳的浓度相同。 0023 本领域技术人员将了解, 如果需要, 如何使用在分散体的不同体积点 (例如在表面 或容器的更深处) 抽取的多个样品。
14、, 通过测量填料和/或弹性体胶乳的浓度确认分散体的均 匀性。 0024 期望的目标是避免在母料内形成填料分散的囊 (通常称为附聚物) 。 0025 表述 : 组合物 “基于” 应该理解为是指组合物包含所用的不同组分的混合物和 / 或 反应产物, 这些基本组分中的一些能够或意图在组合物制造的不同阶段, 特别是在其化学 交联过程中彼此间至少部分地反应。 0026 在本说明书中, 除非另外指明, 所有百分数 (%) 都是重量百分数。此外, 由表述 “在 a 和 b 之间” 表示的任何数值区间代表由大于 a 延伸至小于 b 的数值范围 (即不包括极限 a 和 b) , 而由表述 “a 至 b” 表示的。
15、任何数值区间意指由 a 直至 b 的数值范围 (即包括严格极限 a 和 b) 。 0027 量的单位 “phr” 意指重量份 /100 份弹性体。 具体实施方式 0028 水性分散体 (C) 的制备 0029 根据本发明的方法的第一阶段在于, 从一种或多种弹性体胶乳 (A) 与填料的一种 说 明 书 CN 103403033 A 4 3/16 页 5 或多种水性分散体 (B) 制备稳定且均匀的水性分散体 (C) 。 0030 在本发明的意义范围内, 稳定的水性分散体应理解为意指一种分散体, 其中该分 散体的组分至少在宏观水平不凝结、 不絮凝、 不包含附聚物且不沉淀出来, 即, 在环境温度 下以。
16、及大气压下, 经过预定的时间其状态不改变。 0031 更特别地, 与混合炭黑和天然橡胶胶乳得到的自发凝结相比, 该稳定的分散体在 宏观水平不随着时间改变。 0032 二烯弹性体胶乳 (A) 0033 在本发明的意义范围内应理解, 胶乳形式的弹性体意指以分散在水中的弹性体颗 粒的形式提供的弹性体。 0034 本发明涉及二烯弹性体胶乳, 所述二烯弹性体如下定义 : 0035 “二烯” 弹性体或橡胶应该以公知的方式理解为意指至少部分得自二烯单体 (带有 可共轭或非共轭的两个碳 - 碳双键的单体) 的弹性体 (即均聚物或共聚物) 。 0036 这些二烯弹性体可分为两类 :“基本上不饱和的” 或 “基本。
17、上饱和的” 。 “基本上不 饱和的” 应理解为通常意指至少部分地由共轭二烯单体产生具有大于 15%(摩尔 %) 的二烯 源 (共轭二烯) 单元含量的二烯弹性体, ; 因此如丁基橡胶或二烯与 - 烯烃的 EPDM 型共聚 物的二烯弹性体不包括在前述定义中, 并可被特别地称作 “基本上饱和的” 二烯弹性体 (二 烯源单元的含量低或非常低, 始终小于 15%) 。在 “基本上不饱和的” 二烯弹性体的类别中, “高度不饱和的” 二烯弹性体应理解为特别意指具有大于 50% 的二烯源 (共轭二烯) 单元含 量的二烯弹性体。 0037 此外, 在这些二烯弹性体中, 在天然橡胶和合成弹性体之间进行区分。 00。
18、38 特别适用于本发明的天然橡胶 (NR)以不同的形式存在, 如 K.F.Gaseley、 A.D.T.Gordon 和 T.D.Pendle 的 “Latex concentrates:properties and composition” 第 3 章中以及 A.D.Roberts 的 “Natural Rubber Science and Technology” (牛津大学出版 社, 1988) 中详述。 0039 特别地, 多种形式的天然橡胶胶乳是可商购的 : 天然橡胶胶乳 (称为鲜胶乳) 、 浓缩 的天然橡胶胶乳、 环氧化的胶乳 (ENR) 、 脱除蛋白质的胶乳、 已经受酰胺键裂解阶段。
19、的胶乳 或预硫化的胶乳。鲜天然橡胶胶乳为已经加氨以阻止过早凝结的胶乳, 浓缩的天然橡胶胶 乳对应于已经受对应于洗涤然后浓缩的处理的鲜胶乳。 浓缩的天然橡胶胶乳的各种种类特 别列于标准 ASTM D1076-06。在这些浓缩的天然橡胶胶乳中, 在 HA(高氨) 级浓缩的天然橡 胶胶乳和 LA 级的那些之间特别进行区分, 对本发明可有利地使用 HA 级浓缩的天然橡胶胶 乳。 0040 胶乳可直接使用或可事先稀释于水中以有利其使用。 0041 根据本发明可使用合成二烯弹性体, 应理解二烯弹性体更特别地意指 : 0042 (a) - 通过聚合具有 4 至 12 个碳原子的共轭二烯单体而得到的任何均聚物。
20、 ; 0043 (b) - 通过将一种或多种共轭二烯彼此共聚, 或者通过将一种或多种共轭二烯与一 种或多种具有 8 至 20 个碳原子的乙烯基芳族化合物共聚而得到的任何共聚物 ; 0044 (c) - 通过乙烯、 具有 3 至 6 个碳原子的 - 烯烃与具有 6 至 12 个碳原子的非共轭 二烯单体的共聚而获得的三元共聚物, 例如由乙烯、 丙烯和前述类型的非共轭二烯单体 (如 具体地, 1,4- 己二烯、 亚乙基降冰片烯或二环戊二烯) 而获得的弹性体 ; 说 明 书 CN 103403033 A 5 4/16 页 6 0045 (d) - 异丁烯与异戊二烯的共聚物 (丁基橡胶) , 以及这种类。
21、型的共聚物的卤化物, 特别是氯化或溴化物。 0046 如下特别适合作为共轭二烯 : 1,3-丁二烯, 2-甲基-1,3-丁二烯, 2,3-二(C1-C5烷 基)-1,3-丁二烯, 例如2,3-二甲基-1,3-丁二烯、 2,3-二乙基-1,3-丁二烯, 2-甲基-3-乙 基 -1,3- 丁二烯或 2- 甲基 -3- 异丙基 -1,3- 丁二烯, 芳基 -1,3- 丁二烯, 1,3- 戊二烯或 2,4- 己二烯。例如如下适合作为乙烯基芳族化合物 : 苯乙烯, 邻 -、 间 - 或对 - 甲基苯乙烯, “乙烯基甲苯” 商用混合物, 对 -( 叔丁基 ) 苯乙烯, 甲氧基苯乙烯, 氯苯乙烯, 乙烯基均。
22、三甲 基苯, 二乙烯基苯或乙烯基萘。 0047 所述共聚物可包含在99重量%和20重量%之间的二烯单元和在1重量%和80重 量%之间的乙烯基芳族单元。 所述弹性体可具有取决于所用聚合条件, 特别是改性剂和/或 无规化试剂的存在或不存在以及所用改性剂和 / 或无规化试剂的量的任何微结构。弹性体 可为, 例如嵌段、 无规、 序列或微序列弹性体, 并可在分散体中或在溶液中制得 ; 它们可为偶 联的和/或星形支化的, 或也可用偶联剂和/或星形支化试剂或官能化试剂官能化。 对于用 炭黑进行偶联, 可以提及的是例如包括 C-Sn 键的官能团或者胺化官能团, 例如氨基二苯甲 酮 ; 对于用增强无机填料, 例。
23、如二氧化硅进行偶联, 可以提及的是例如硅烷醇官能团或具有 硅烷醇封端的聚硅氧烷官能团 (例如在FR2740778或US6013718和WO2008/141702中所述) , 烷氧基硅烷基团 (例如在FR2765882或US5977238中所述) , 羧基基团 (例如在WO01/92402或 US6815473, WO2004/096865 或 US2006/0089445 中所述) 或者聚醚基团 (例如在 EP1127909、 US6503973、 WO2009/000750 和 WO2009/000752 中所述) 。也可提及环氧化型的弹性体 (如 SBR、 BR、 NR 或 IR) 作为官。
24、能化弹性体的其它实例。 0048 如下是合适的 : 聚丁二烯, 特别是 1,2- 单元含量 (摩尔 %) 在 4% 和 80% 之间的那些 或顺式 -1,4- 单元的含量 (摩尔 %) 为大于 80% 的那些 ; 聚异戊二烯 ; 丁二烯 / 苯乙烯共聚 物, 特别是 Tg(玻璃化转变温度 (Tg, 根据 ASTM D3418 测得) 在 0 C 和 -70 C 之间且更 特别地在 -10 C 和 -60 C 之间, 苯乙烯含量在 5 重量 % 和 60 重量 % 之间且更特别地在 20 重量 % 和 50 重量 % 之间, 丁二烯部分的 1,2- 键的含量 (摩尔 %) 在 4% 和 75% 。
25、之间且反 式 -1,4- 键的含量 (摩尔 %) 在 10% 和 80% 之间的那些 ; 丁二烯 / 异戊二烯共聚物, 特别是异 戊二烯含量在 5 重量 % 和 90 重量 % 之间且 Tg 为 -40 C 至 -80 C 的那些 ; 或者异戊二烯 / 苯乙烯共聚物, 特别是苯乙烯含量在 5 重量 % 和 50 重量 % 之间且 Tg 在 -5 C 和 -50 C 之间的那些。在丁二烯 / 苯乙烯 / 异戊二烯共聚物的情况中, 苯乙烯含量在 5 重量 % 和 50 重量 % 之间且更特别地在 10% 和 40% 之间, 异戊二烯含量在 15 重量 % 和 60 重量 % 之间且 更特别地在 2。
26、0 重量 % 和 50 重量 % 之间, 丁二烯含量在 5 重量 % 和 50 重量 % 之间且更特别 地在 20 重量 % 和 40 重量 % 之间, 丁二烯部分的 1,2- 单元含量 (摩尔 %) 在 4% 和 85% 之间, 丁二烯部分的反式 -1,4- 单元含量 (摩尔 %) 在 6% 和 80% 之间, 异戊二烯部分的 1,2- 加上 3,4- 单元含量 (摩尔 %) 在 5% 和 70% 之间且异戊二烯部分的反式 -1,4- 单元含量 (摩尔 %) 在 10% 和 50% 之间的那些, 且更通常地 Tg 在 -5和 -70 C 之间的任何丁二烯 / 苯乙烯 / 异戊二烯共聚物是特别。
27、合适的。 0049 总而言之, 根据本发明的一种或多种合成二烯弹性体优选选自由聚丁二烯 (缩写 为 “BR” ) 、 合成聚异戊二烯 (IR) 、 丁二烯共聚物、 异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物组 成的高度不饱和的二烯弹性体。 这种共聚物更优选选自丁二烯/苯乙烯共聚物 (SBR) 、 异戊 说 明 书 CN 103403033 A 6 5/16 页 7 二烯 / 丁二烯共聚物 (BIR) 、 异戊二烯 / 苯乙烯共聚物 (SIR) 和异戊二烯 / 丁二烯 / 苯乙烯 共聚物 (SBIR) 。 0050 因此, 作为合成弹性体胶乳, 该胶乳可特别地由已经以乳液形式提供的合成二烯 弹性体 (例。
28、如, 在乳液中制备的丁二烯和苯乙烯的共聚物, SBR) 或起初在溶液中的合成二烯 弹性体 (例如, 在溶液中制备的 SBR) 组成, 所述起初在溶液中的合成二烯弹性体通常使用表 面活化剂在有机溶剂和水的混合物中乳化。 0051 特别适合本发明的是 SBR 胶乳, 特别是在乳液中制备的 SBR( “ESBR” ) 或在溶液中 制备的 SBR( “SSBR” ) , 更特别是在乳液中制备的 SBR。 0052 苯乙烯和丁二烯的乳液共聚存在两种主要类型的方法, 一种, 或热法 (在约 50 C 的温度进行) 适合用于制备高度支化的 SBR, 而另一种, 或冷法 (在 15 C 至 40 C 的温度 。
29、进行) , 能够得到更线性的 SBR。 0053 对可用于所述热法的数种乳化剂的有效性 (随所述乳化剂的含量变化) 的详细描 述, 可参考例如 C.W.Carr,I.M.Kolthoff 和 E.J.Meehan(明尼苏达大学, 明尼阿波里斯市, 明尼苏达州) 刊登于 Journal of Polymer Science, 1950 年第 V 卷, 第 2 期, 第 201-206 页, 以及 1951 年第 VI 卷, 第 1 期, 第 73-81 页的两篇文献。 0054 关于所述冷法的对比实施例, 可参考例如文献 : Industrial and Engineering Chemistr。
30、y, 1948, 第 40 卷, 第 5 期, 第 932-937 页, E.J.Vandenberg, G.E.Hulse, Hercules Powder Company, 威明顿市, 特拉华州, 以及文献, Industrial and Engineering Chemistry, 1954, 第46卷, 第5期, 第1065-1073页, J.R.Miller和H.E.Diem, B.F.Goodrich Chemical Co., 亚克朗市, 俄亥俄州。 0055 在SBR (ESBR或SSBR) 弹性体的情况下, 特别地使用的SBR具有中等苯乙烯含量, 例 如在20重量%和35重量。
31、%之间, 或者高的苯乙烯含量, 例如35至45%, 丁二烯部分的乙烯基 键的含量在 15% 和 70% 之间, 反式 -1,4- 键的含量 (摩尔 %) 在 15% 和 75% 之间, Tg 在 -10 和 -55之间 ; 这样的 SBR 能够有利地与优选地具有大于 90%(摩尔 %) 的顺式 -1,4- 键的 BR 混合使用。 0056 应当注意到能够想象以共混物的形式使用一种或多种天然橡胶胶乳, 以共混物的 形式使用一种或多种合成橡胶胶乳, 或以共混物的形式使用一种或多种天然橡胶胶乳以及 一种或多种合成橡胶胶乳。 0057 根据本发明的优选的实施方案, 该方法使用天然橡胶水性分散体, 更特。
32、别地使用 浓缩的天然橡胶胶乳, 特别是 “HA” (高氨) 级或 “LA” 级浓缩的天然橡胶胶乳。更特别地, 使用 “HA” (高氨) 级浓缩的天然橡胶胶乳。 0058 天然橡胶在水性分散体 (A) 中的浓度为 10 重量 % 至 65 重量 %, 优选 30 重量 % 至 65 重量 %, 特别是 40 重量 % 至 65 重量 %, 以分散体的总重量计。 0059 一种或多种填料的稳定的水性分散体 (B) 0060 如上对水性分散体 (C) 定义的, 应理解稳定的水性分散体意指一种分散体, 其中该 分散体的组分 (即填料) 至少在宏观水平不凝结、 不絮凝、 不包含附聚物且不沉淀出来, 即,。
33、 在环境温度下以及大气压下, 经过预定的时间其状态不改变。 0061 在本发明的意义范围内, 填料应理解为意指化学实体, 其将存在于分散体 (B) 中, 并将被添加至二烯弹性体胶乳的水性分散体 (A) 以形成分散体 (C) 。因此, 该术语可表示未 说 明 书 CN 103403033 A 7 6/16 页 8 改性的化学实体, 如炭黑, 或改性的化学实体, 如疏水化的二氧化硅。 0062 可使用已知能够增强可用于制造轮胎的橡胶组合物的任何类型的增强填料。 0063 优选地, 根据本发明的填料自发地与二烯弹性体凝结。 0064 无论填料是什么化学性质, 根据本发明的优选的填料自发地与二烯弹性体。
34、凝结, 具有与未改性的炭黑相当的表面性质, 即, 与炭黑相当的表面能。 这些填料可选自增强有机 填料 (如炭黑) 、 化学改性的增强无机填料 (如疏水化的二氧化硅) 、 化学改性的增强有机填 料、 混合的有机 / 无机填料、 基于聚合物的填料以及它们的混合物, 这些填料都自发地与二 烯弹性体胶乳凝结。 0065 优选地, 填料选自炭黑、 用有机官能团改性的炭黑、 用二氧化硅处理的炭黑和用有 机官能团改性的二氧化硅。 0066 例如, 能够使用两类不同填料的共混物, 特别是炭黑和改性的无机填料的共混物。 0067 根据第一实施方案, 填料为有机填料。 0068 有机填料 0069 根据本发明可用。
35、于水性分散体 (B) 的有机填料优选为炭黑。 0070 所有已知的炭黑, 特别是通常用于轮胎的 HAF、 ISAF 和 SAF 型炭黑 ( “轮胎级” 炭 黑) 适合用作炭黑。在后者中, 更特别地提及 100、 200 或 300 系列 (ASTM 级) 增强炭黑, 例如 N115、 N134、 N234、 N326、 N330、 N339、 N347 和 N375 炭黑。 0071 取决于目标应用, 也可使用更高系列 FF、 FEF、 GPF 和 SRF 的炭黑, 例如 N660、 N683 和 N772 炭黑。作为除了炭黑之外的有机填料的例子, 可提及如申请 WO-A-2006/06979。
36、2 和 WO-A2006/069793 中描述的官能化的聚乙烯基芳族有机填料, 例如疏水聚乙烯基芳族填料。 0072 根据第二实施方案, 填料为改性的无机填料。 0073 未改性的无机填料 0074 通过定义, 在本专利申请中, 根据本发明的术语 “增强无机填料” 应理解为意指任 何无机或矿物填料 (而无论其颜色和其来源 (天然的或合成的) ) , 其相对于炭黑也称作 “白 填料” 、“透明填料” 或甚至 “非黑填料” , 其能够单独增强用于制造轮胎的橡胶组合物而无需 除了中间偶联剂之外的手段, 换句话说, 其在增强作用中能够代替常规轮胎级炭黑。 在本发 明的上下文中, 这种填料特征在于其亲水。
37、性质, 即, 通常以公知方式特征在于其表面处存在 羟基 (-OH) 基团。 0075 增强无机填料以何种物理态提供并不重要, 无论其为粉末、 微珠、 颗粒、 珠的形式 或任何其他适当的致密化形式。当然, 增强无机填料也理解为意指不同增强无机填料的混 合物, 特别是如下所述的硅质和 / 或铝质填料的混合物。 0076 作为二氧化硅可提及沉淀二氧化硅、 热解二氧化硅或胶体二氧化硅。作为无 机填料可提及二氧化硅 (SiO2) 、 氧化铝 (Al2O3) 、 氧化铝一水合物 (Al2O3.H2O) 、 氢氧化 铝 Al(OH)3、 碳酸铝 Al2(CO3)3、 氢氧化镁 Mg(OH)2、 氧化镁 (M。
38、gO) 、 碳酸镁 (MgCO3) 、 滑石 (3MgO.4SiO2.H2O) 、 绿坡缕石 (5MgO.8SiO2.9H2O) 、 二氧化钛 (TiO2) 、 钛黑 (TiO2n-1) 、 氧 化 钙 (CaO) 、 氢 氧 化 钙 Ca(OH)2、 氧 化 镁 铝 (MgO.Al2O3) 、 粘 土 (Al2O3.2SiO2) 、 高 岭 土 (Al2O3.2SiO2.2H2O) 、叶 蜡 石 (Al2O3.4SiO2.H2O) 、膨 润 土 (Al2O3.4SiO2.2H2O) 、硅 酸 铝 (Al2SiO5.Al4(SiO4)3.5H2O) 、 硅酸镁 (Mg2SiO4.MgSiO3)。
39、 、 硅酸钙 (Ca2SiO4) 、 硅酸钙铝 (Al2O3. CaO.2SiO2) 、 硅酸镁钙 (CaMgSiO4) 、 碳酸钙 (CaCO3) 、 氧化锆 (ZrO2) 、 氢氧化锆 ZrO(OH)2. 说 明 书 CN 103403033 A 8 7/16 页 9 nH2O、 碳酸锆 Zr(CO3)2, 以及包含补偿碱金属或碱土金属电荷的氢原子的结晶硅铝酸盐, 如沸石, 以及它们的混合物。 0077 硅质类型的矿物填料, 特别是二氧化硅 (SiO2) , 或者铝质类型的矿物填料, 特别是 氧化铝 (Al2O3) 特别适合作为增强无机填料。所用的二氧化硅可为本领域技术人员公知的 任何增强。
40、二氧化硅, 特别是 BET 比表面积和 CTAB 比表面积均小于 450m2/g, 优选为 30 至 400m2/g 的任何沉淀二氧化硅或热解二氧化硅。作为沉淀二氧化硅, 可提及的为例如来自 Degussa的Ultrasil7000和Ultrasil7005二氧化硅、 来自Rhodia的Zeosil1165MP、 1135MP 和1115MP二氧化硅、 来自PPG的Hi-Sil EZ150G二氧化硅、 来自Huber的Zeopol8715、 8745 和 8755 二氧化硅或者如申请 WO03/16837 中所述的具有高比表面积的二氧化硅。 0078 与炭黑不同, 该未改性的增强无机填料不自发。
41、地与天然橡胶凝结。在二氧化硅的 特定情况下, 二氧化硅聚集体典型地为亲水的并具有与弹性体颗粒本身相比对水的更好亲 和力。 0079 虽然提供了多种技术方案以使得能够在液相中得到凝结和该增强无机填料在弹 性体基体中的良好分散。 0080 因此, 必须表面改性增强无机填料以在填料颗粒和弹性体颗粒之间产生必需的亲 和力。填料与弹性体凝结的能力源自其表面性质。 0081 事实上, 已经令人惊讶地观察到, 在水性分散体 (B) 内疏水增强无机填料的存在使 得水性分散体 (C) 能够凝结。 0082 对增强无机填料的改性 0083 为了使得根据本发明的未改性的增强无机填料疏水, 将一种或多种下式 (I) 。
42、的疏 水剂接支至颗粒 : 0084 En-F 0085 (式 I) 0086 其中 : 0087 -n 为等于 1 或 2 的整数, 0088 - 当 n 的值为 1 时, 则 F 为一价基团, 0089 - 当 n 的值为 2 时, 则 F 为二价基团, 0090 -E 代表能够物理和 / 或化学连接至填料的官能团, 在其结构中包括至少一个包含 1 至 18 个碳原子的烷基或亚烷基链, 其赋予基团 E 疏水性质, 0091 -F 代表可或可不物理和 / 或化学连接至二烯弹性体的基团。 0092 有利地, 疏水剂具有下述式 (II) : 0093 G(3-m)(L-K)mSi-L-n-F (I。
43、I) 0094 其中 : 0095 当 n 的值为 1 时, 则 F 表示如下定义的 K 基团, 且 m 为 0 至 2, 0096 和 0097 当 n 的值为 2 时, 则 F 表示氨基基团、 多硫化物 (Sx) 基团或环氧基团, 且 m 为 0 至 2, 0098 且其中 0099 G 基团彼此独立地选自氢原子、 C1-C18烃基基团, 所述 C1-C18烃基基团选自线性、 支 说 明 书 CN 103403033 A 9 8/16 页 10 化或环状的烷基基团、 芳烷基基团、 烷基芳基基团和芳基基团, 如苯基、 苄基、 环戊基、 环己 基、 烷氧基(R1O)-基团, 其中R1代表饱和的。
44、C1-C8烷基基团, 例如, 甲基、 乙基和异丙基基团, 优选至少一个甲基和乙基基团, 卤原子, 如氟、 氯、 溴和碘, 以及羟基基团, 0100 前提是至少一个 G 基团选自烷氧基基团、 氯原子或羟基基团。 0101 L 表示饱和的或不饱和的以及线性、 支化或环状的 C1-C18亚烷基基团, 优选 1 至 8 个碳原子, 例如亚甲基、 亚乙基、 亚异丙基、 正亚丁基、 亚十八烷基、 亚苯基、 亚环戊基和亚环 己基基团, 任选地包含氧原子, 0102 K 代表氢原子, 卤原子, 如氟、 氯、 溴和碘, 或选自氨基基团、 聚氨基烷基基团、 巯基 基团、 环氧基团、 羟基基团、 乙烯基基团、 丙烯。
45、酰氧基基团、 甲基丙烯酰氧基基团、 SCN 基团 或 R(CO)S- 基团的官能团, 其中 R 为 C1-C18烷基基团。 0103 优选 m=0。 0104 因此, 根据本发明的第一具体实施方案, 疏水剂具有下述式 (III) : 0105 G3Si-L-K (III) 0106 其中 G、 L 和 K 如上定义。 0107 因此, 根据本发明的第二具体实施方案, 疏水剂具有下述式 (IV) : 0108 G3Si-L-2-F(IV) 0109 其中 G、 L 和 F 如上定义。 0110 优选疏水剂选自 : 氯三甲基硅烷、 氯三乙基硅烷、 氯三丙基硅烷、 溴三甲基硅烷、 溴 三乙基硅烷、 。
46、溴三丙基硅烷、 氟三甲基硅烷、 甲氧基三甲基硅烷、 甲氧基三乙基硅烷、 甲氧基 三丙基硅烷、 氯三甲基硅烷、 二氯二甲基硅烷、 三氯甲基硅烷、 溴三甲基硅烷、 二溴二甲基硅 烷、 三溴甲基硅烷、 甲氧基三甲基硅烷、 二甲氧基二甲基硅烷、 三甲氧基甲基硅烷、 四甲氧基 硅烷、 三甲氧基丙基硅烷、 三甲氧基辛基硅烷、 三甲氧基十六烷基硅烷、 二甲氧基二丙基硅 烷、 三乙氧基甲基硅烷、 三乙氧基丙基硅烷、 三乙氧基辛基硅烷、 二乙氧基二甲基硅烷、 辛烯 基二甲基氯硅烷、 (- 氨基丙基 ) 三甲氧基硅烷、 (- 氨基丙基 ) 三乙氧基硅烷、 (- 羟 基丙基 ) 三丙氧基硅烷、 (- 巯基丙基 ) 。
47、三乙氧基硅烷、 (- 氨基丙基 ) 二甲基乙氧基 硅烷、 (- 氨基丙基 ) 二羟基甲氧基硅烷、 ( 缩水甘油基丙基 ) 三甲氧基硅烷、 -(N- 氨 基乙基 ) 氨基丙基 三乙氧基硅烷、 (- 甲基丙烯酰氧基丙基 ) 三乙氧基硅烷、 (- 甲基 丙烯酰氧基丙基 ) 三甲氧基硅烷、 (- 巯基乙基 ) 三乙氧基硅烷、 -(N- 氨基乙基 ) 丙 基 三甲氧基硅烷、 (N- 甲基氨基丙基 ) 三甲氧基硅烷、 (- 氰硫基丙基 ) 三乙氧基硅烷、 双-(3-三乙氧基巯丙基)硅烷四硫化物、 乙烯基三乙氧基硅烷、 乙烯基苯基甲基硅烷、 乙烯 基二甲基甲氧基硅烷、 二乙烯基二甲氧基硅烷、 二乙烯基乙基二。
48、甲氧基硅烷、 二甲基乙烯基 氯硅烷以及它们的混合物。 0111 在已知的烷氧基硅烷多硫化物化合物中, 应特别提及具有式(C2H5O)3Si(CH2)3S22 的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物 (缩写为 “TESPT” ) , 特别地由Degussa以商品名 “Si69” 售出, 其为多硫化物 Sx的商业混合物形式, x 的平均值为接近 4。 0112 根据本发明的一个优选的实施方案, 疏水剂选自辛烯基二甲基氯硅烷、 双 (3- 三 乙氧基甲硅烷基丙基 ) 四硫化物以及它们的混合物。 0113 根据本发明, 当根据本发明的未改性的填料为二氧化硅时, 硅烷所带有的烷氧基 基团之一或卤原子将。
49、与在二氧化硅表面存在的硅烷醇基团反应。 说 明 书 CN 103403033 A 10 9/16 页 11 0114 有利地, 填料为疏水化的二氧化硅。 0115 优选地, 一旦附接至增强无机填料, 疏水剂包含至多 30 个碳原子, 更特别地, 1 至 25 个碳原子。 0116 在本发明的意义范围内, 应理解疏水化的填料意指带有足够的疏水剂的增强无机 填料, 以使得填料与弹性体能够凝结。 0117 优选地, 疏水化的填料特征在于, 一旦疏水剂附接至填料, 疏水度大于或等于疏水 剂带有的 0.29 碳原子 /nm2填料表面积。 0118 优选地, 疏水度为 0.29 至 0.73 碳原子 /nm2。