ES2208704T3 - Mezclas de compuestos de organosilano y su uso. - Google Patents
Mezclas de compuestos de organosilano y su uso.Info
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Abstract
LA INVENCION TRATA DE MEZCLAS DE ORGANOSILANOS Y ALQUILALCOXISILANOS QUE CONTIENEN AZUFRE, SU UTILIZACION EN MEZCLAS DE CAUCHO Y MASAS DE MOLDEO VULCANIZADAS Y LOS MEZCLAS ASI OBTENIDAS.
Description
Mezclas de compuestos de organosilano y su
uso.
La invención se refiere a mezclas de compuestos
de organosilano, a su uso en mezclas de caucho y masas de moldeo
vulcanizables y sus mezclas.
Se conoce el uso de organosilanos en combinación
con sustancias de carga claras, especialmente ácidos silícicos
precipitados en mezclas de caucho (1). Mediante el intercambio
parcial o también completo de la sustancia de carga de negro de
carbono por esta combinación, se pueden conseguir actualmente,
especialmente en el sector de los neumáticos, unas mejoras no
desdeñables de las propiedades del vulcanizado. Para ello, se puede
mencionar el desarrollo de mezclas de caucho estables a la
inversión que se han mostrado ventajosas especialmente en
neumáticos OTR pesados con largos tiempos de calentamiento (2). Por
ello, el uso de ácidos silícicos en combinación con
bis(trietoxisililpropil)tetrasulfano conduce sobre
todo a la reducción de la formación de calor en los neumáticos,
especialmente en neumáticos de camiones, bajo carga (3). El uso
actualmente más importante y nuevo de este sistema se refiere a la
reducción de la resistencia de rodadura (4) de neumáticos mediante
el intercambio del negro de carbono, con la ventaja de un ahorro de
combustible.
Muchas solicitudes y patentes recientes tienen
como tema esta propiedad especialmente importante, acompañada de
una reducción de la producción de sustancias nocivas. Se pueden
mencionar los documentos de las solicitudes EP-A1
0447066, EP-A1 0620250 y US-PS
5.227.425.
En ellas se muestra que el uso de ácido silícico
junto con bis(trietoxisililpropil)tetrasulfano, en
lugar del negro de carbono como sustancia de carga, conduce a una
reducción importante de la resistencia de rodadura y de propiedades
de los neumáticos igualmente importantes, tales como la resistencia
al resbalamiento en húmedo y la resistencia a la fricción.
Se encontró entonces que las mezclas de
bis(trialcoxisililalquilos)polisulfanos con
alquiltrialcoxisilanos frente al uso de
bis(trialcoxisililpropil)polisulfano como único
compuesto de organosilano, conducen a efectos sinérgicos,
especialmente claras mejoras de la resistencia al desgarre
progresivo y del comportamiento a la fatiga de la mezcla de caucho,
que por lo demás, tienen un cuadro de valores casi idéntico.
Objeto de la invención son mezclas que se
componen de compuestos de organosilano según las fórmulas
generales:
(I)[(RO)_{3}Si(CH_{2})_{3}S_{x}]_{2}
y
(II)(R'O)_{3}Si(CH_{2})_{y}-CH_{3}
en
donde:
R = significa alquilo de cadena lineal o
ramificada con 1-8 átomos de C, preferentemente con
1-4 átomos de C
x = significa 1-4,
preferentemente 1-3
R' = significa alquilo de cadena lineal o
ramificada con 1-8 átomos de C, preferentemente con
1-4 átomos de C
pudiendo ser
R = R' o R \neq R'
y = 1-19, preferentemente
1-6
y la proporción de compuesto según la fórmula (I)
en la mezcla es de 70 a 95% en peso y a su vez la proporción de
silano según la fórmula (II) es de 5 a 30% en peso.
Se prefieren especialmente mezclas compuestas de
bis(trialcoxisililpropil)tetrasulfano o -disulfano y
trialcoxipropilsilano, en donde el resto alcoxi significa
CH_{3}O-, C_{2}H_{5}O-.
En general estas mezclas encuentran uso en masas
de moldeo y mezclas de caucho vulcanizables que, eventualmente,
contienen junto con negro de carbono, sustancias de carga claras
que se emplean normalmente en el sector del caucho.
Para ello pueden enumerarse sustancias de carga
oxídicas y silicáticas de base natural, como por ejemplo, arcillas
y cretas silíceas o sustancias de carga sintéticas como los ácidos
silícicos y silicatos obtenidos por precipitación.
Las sustancias de carga sintéticas se emplean de
forma preferentemente de acuerdo con la invención.
Otro objeto de la invención es, por tanto,
mezclas de los organosilanos (I) y (II) con una o varias de las
sustancias de carga claras mencionadas.
Estas contienen 30 a 95% en peso de sustancia de
carga, referido a la cantidad total de los compuestos de
organosilano.
Se emplean preferentemente sustancias de carga
silicáticas y ácidos silícicos precipitados que muestran en su
superficie grupos silanol con capacidad de reacción y poseen una
superficie específica de entre 1 y 200 m^{2}/g (ISO 5794/ID),
especialmente cuando el valor DBP (ASTM D 2414) se mide con 150 a
300 ml/100 g.
La reacción entre la superficie de la sustancia
de carga y los grupos alcoxi de los compuestos de organosilano
transcurre de forma completa o parcial a una temperatura
correspondiente (documentos de patente US-PS
4.297.146, US-PS 5.116.886), o bien sólo se
completa, en todo caso, durante la preparación de las masas de
moldeo o de la mezcla de caucho.
La cantidad total de compuestos de organosilano
en las masas de moldeo o en la mezcla de caucho asciende a 0,1 hasta
20% en peso, referido a la cantidad de sustancia de carga clara. Si
también se incorpora por mezcla una sustancia de carga clara con
una mayor proporción en peso de compuestos de organosilano, hay que
añadir a la mezcla a vulcanizar una proporción correspondiente de
sustancia de carga silicática o de ácido silícico, cuyas
superficies pueden reaccionar entonces con los compuestos de
organosilano que todavía no han reaccionado.
En muchos casos se emplea como sustancia de carga
adicional un negro de carbono empleado normalmente, eventualmente
también en mezcla con los compuestos de organosilano (I) y (II).
Cuya cantidad asciende de 0 hasta 150 partes por 100 partes de
polímero.
La sustancia de carga clara, especialmente el
ácido silícico precipitado, se emplea preferentemente en este uso,
en una cantidad de 10 a 250, preferentemente 25 a 80 partes,
referido a 100 partes de polímero, eventualmente añadiendo de 1 a
20 partes de negro de carbono.
La cantidad total de sustancias de carga no
debería sobrepasar 250 partes en peso.
Es ventajoso emplear la sustancia de carga, bien
con los compuestos de organosilano (I) y (II), modificados o no, en
forma granulada o de perlas.
De acuerdo con la invención, las nuevas mezclas
se emplean con o sin contenido en sustancia de carga, en masas de
moldeo y mezclas de caucho vulcanizables. En este caso, se trata de
elastómeros naturales y sintéticos reticulables con los
aceleradores convencionales y azufre, estirados en aceite o no, como
polímero unidad o en mezcla con otros cauchos, como p. ej., caucho
natural, caucho de butadieno, caucho de isopreno, caucho de
butadieno-estireno, caucho de
butadieno-acrilonitrilo, caucho de butilo,
terpolímeros de etilenos, propilenos y dienos no conjugados.
Además, para las mezclas de caucho con los cauchos mencionados se
pueden utilizar los siguientes cauchos adicionales:
Caucho de carboxilo, caucho epoxídico, trans
poli(pentenamero), caucho de butilo halogenado, caucho de
2-cloro-butadieno, copolímeros de
etileno-acetato de vinilo, eventualmente también
derivados químicos del caucho natural, así como cauchos naturales
modificados.
Se emplea preferentemente un SBR preparado según
el procedimiento de polimerización en solución, mezclado con otros
cauchos de dienos, con no menos de 30 partes por 100 partes del
otro caucho.
Son componentes de las masas de moldeo y mezclas
de caucho vulcanizables, los agentes auxiliares convencionales,
tales como plastificantes, estabilizadores, activadores, pigmentos,
antioxidantes y coadyuvantes de la elaboración en las dosis
convencionales.
Las mezclas se preparan con los agregados de
mezcla convencionales de la industria de la goma, tales como
mezclador interno y laminador.
Las mezclas de organosilano de acuerdo con la
invención encuentran empleo en todos los usos del caucho, como p.
ej., neumáticos, bandas transportadoras, juntas, correas
trapezoidales, mangas, etc. y conducen a mejores resistencias al
desgarre progresivo y al comportamiento a la fatiga del material
vulcanizado, también cuando la cantidad total de la mezcla no es
mayor que la cantidad de tetrasulfano en la mezcla de
comparación.
Normas de ensayo utilizadas en los ejemplos:
En los ejemplos de aplicación se utilizan los
siguientes productos químicos:
(Tabla pasa a página
siguiente)
Los compuestos de acuerdo con la invención
muestran frente a Si 69 puro, una clara mejora en la resistencia al
desgarre progresivo y en el comportamiento a la fatiga (propagación
de grietas), en los otros casos, muestran aproximadamente el mismo
cuadro de valores.
Como en el Ejemplo 1, los compuestos de acuerdo
con la invención muestran frente a Si 69 puro, valores claramente
mejores en la resistencia al desgarre progresivo y en el
comportamiento de propagación de grietas de De Mattia, en los otros
casos muestran en gran parte el mismo cuadro de valores.
Como en los ejemplos anteriores, los compuestos
de acuerdo con la invención muestran frente a Si 69 puro, una clara
ventaja en De Mattia y en la resistencia al desgarre
progresivo.
Claims (11)
1. Mezclas que constan de compuestos de
organosilano según las fórmulas generales
(I)[(RO)_{3}Si(CH_{2})_{3}S_{x}]_{2}
y
(II)(R'O)_{3}Si(CH_{2})_{y}-CH_{3}
en
donde:
R = significa alquilo de cadena lineal o
ramificada con 1-8 átomos de C
x = significa 1-4
R' = significa alquilo de cadena lineal o
ramificada con 1-8 átomos de C
pudiendo ser
R = R' o R \neq R'
y = 1-19, preferentemente
1-6
y la proporción de compuesto según la fórmula (I)
en la mezcla es de 70 a 95% en peso y a su vez la proporción de
silano según la fórmula (II) es de 5 a 30% en peso.
2. Mezclas según la reivindicación 1,
caracterizadas porque contienen adicionalmente una sustancia
de carga silicática u oxídica en una cantidad de 30 a 95% en peso,
referido a la cantidad total de los compuestos de organosilano.
3. Mezclas según la reivindicación 2,
caracterizadas porque la sustancia de carga silicática es un
ácido silícico precipitado con una superficie específica entre 1 y
200 m^{2}/g (ISO 5794/D).
4. Mezclas según la reivindicación 3,
caracterizadas porque el ácido silícico posee una estructura
determinada como valor DBP (ASTM D 2414) de 150 a 300 ml/100 g.
5. Mezclas según la reivindicación 1,
caracterizadas porque contienen adicionalmente negro de
carbono en una cantidad de 30 a 95% en peso, referido a la cantidad
total de compuestos de organosilano.
6. Mezclas según las reivindicaciones 2 a 5,
caracterizadas porque las sustancias de carga o el negro de
carbono han reaccionado al menos en parte en la superficie con los
compuestos de organosilano (I) y (II).
7. Uso de las mezclas según las reivindicaciones
1 a 6, en masas de moldeo y mezclas de caucho vulcanizables.
8. Uso de las mezclas según la reivindicación 7,
en mezclas de caucho vulcanizables basadas en SBR en solución.
9. Uso de las mezclas según la reivindicación 7,
en mezclas de caucho vulcanizables basadas en SBR en emulsión.
10. Masas de moldeo y mezclas de caucho
vulcanizables que contienen 10 a 250 partes de una sustancia de
carga silicática y 0 a 150 partes de negro de carbono, referidas a
100 partes de polímero, y 0,1 a 20 partes de compuestos de
organosilano, referidas a 100 partes de la sustancia de carga
silicática, caracterizadas porque contienen mezclas según la
reivindicación 1.
11. Masas de moldeo y mezclas de caucho
vulcanizables según la reivindicación 10, caracterizadas
porque contienen mezclas como las descritas en las reivindicaciones
2 a 6.
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