ES2582231T3 - Composiciones de caucho que incluyen derivados de poliisobutileno funcionalizado con metal y métodos para preparar tales composiciones - Google Patents

Composiciones de caucho que incluyen derivados de poliisobutileno funcionalizado con metal y métodos para preparar tales composiciones Download PDF

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Abstract

Una composición que comprende: un caucho de dieno vulcanizable; y un derivado de anhídrido succínico de poliisobutileno funcionalizado con metal.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones de caucho que incluyen derivados de poliisobutileno funcionalizado con metal y metodos para preparar tales composiciones
Campo
La presente descripcion se refiere en general a una composicion de caucho. Mas particularmente, la presente descripcion se refiere a una composicion de caucho de aceite reducido que comprende un sustituto de aceite.
Antecedentes
En la industria de los neumaticos, las composiciones de caucho se modifican por ingeniena para tener un equilibrio de propiedades; por ejemplo, resistencia a la traccion, resistencia al desgarro, resistencia a la rodadura, traccion y manipulacion. Por lo general, modificar una composicion para mejorar una o mas de estas cualidades hace diffcil mantener al menos una de las demas cualidades. Aunque la mejora en cualidades tales como traccion, resistencia a la traccion, y resistencia al desgarro es altamente deseable, mantener una baja resistencia a la rodadura tambien es muy importante, particularmente con el aumento de los precios del combustible y otras preocupaciones en los ultimos anos. De ese modo, son altamente deseables aditivos que mejoren las caractensticas de traccion y/o de resistencia a la traccion y resistencia al desgarro de los neumaticos y que tambien mantengan un nivel comparable de resistencia a la rodadura.
Sumario
Una composicion incluye un caucho de dieno vulcanizable y un derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal. En una realizacion, la composicion tiene 15 phr o menos de aceite, incluyendo nada de aceite. En una realizacion, la composicion tambien incluye una carga de refuerzo.
Una composicion de banda de rodadura incluye una carga de refuerzo, un derivado de antndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal, una matriz de caucho, un aceite opcional, y uno o mas componentes seleccionados del grupo que consiste en negro de humo, agente de vulcanizacion, acelerador de vulcanizacion, resina adherente, antioxidante, acidos grasos, oxido de cinc, cera, peptizante, retardador de vulcanizacion, activador, aditivo de procesamiento, plastificante, pigmentos y antiozonante.
Un metodo de preparacion de una composicion de caucho incluye las etapas de: combinar un disolvente, una base, y un derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno y mezclar para formar la solucion A; anadir una fuente de iones metalicos a la solucion A y mezclar para formar un producto A, seleccionandose el metal del grupo que consiste en el grupo III y metales de transicion; conforme a lo cual el producto A incluye un derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal; y combinar el derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal con un caucho de dieno.
El documento WO-A-2007/070063 se refiere a una composicion de caucho para neumaticos que comprende un caucho tal como un caucho de bromobutilo y un polfmero de poliisobutileno funcionalizado con anhndrido succmico (PIBSA) como adyuvante de procesamiento. La composicion comprende ademas una carga, un aceite de procesamiento distinto del PIBSA y un sistema de vulcanizacion y se usa para la preparacion de bandas de rodadura. La composicion no comprende ninguna sal de aluminio.
El documento DE-A-199 41 166 describe una composicion de caucho que comprende un polibuteno(poliisobutileno) modificado que contiene unidades de repeticion de isobutileno en la cadena principal y esta funcionalizado por grupos anhndrido de acido. La composicion de caucho comprende ademas cargas, plastificantes, aceites y agentes de reticulacion y se usa para la preparacion de neumaticos. El poliisobutileno no se modifica con sales de aluminio.
El documento DE-A-103 21 734 desvela un proceso para la preparacion de derivados anionicos que tienen metal alcalino como contraion y que se basan en copolfmeros que tienen bloques que consisten en poliisobutileno funcionalizado con anhndrido succmico y monoesterificado con un componente de oxido de polialquileno. La invencion no desvela la presencia de ninguna sal de aluminio. El documento PL-A-273 943 se refiere a un aditivo para composiciones de caucho en el que el aditivo contiene una mezcla de aceites vegetales y sales de cinc de acidos grasos. La sal de aluminio no consta en los derivados de poliisobutileno.
Finalmente, JP-A-2006 063094 describe una composicion de caucho para bandas de rodadura que comprende 100 partes en peso de un componente de caucho, 10-60 phr de negro de humo, 5-40 phr de un aceite parafmico y que contiene ademas 0,1-50% en masa de 2-etilhexanoato de aluminio y al menos 0,1% en masa de un acido graso, cada uno basado en el aceite parafmico. La composicion de caucho tambien contiene 5-50 phr de sflice. Sin embargo, los derivados de poliisobutileno no se sugieren como plastificantes.
Descripcion detallada
La adicion del derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal a una composicion de caucho permite la eliminacion o la reduccion de la cantidad de aceite de procesamiento requerido en la composicion de caucho. La composicion es util en la fabricacion de artmulos de caucho tales como neumaticos con resistencia a la
rodadura reducida, traccion en humedo/nieve y blandura en invierno mejoradas, rigidez dinamica mejorada, resistencia a la traccion mejorada, facil manipulacion, y/o compatibilidad con mas estandares medioambientales, entre otras.
Se ha de entender en el presente documento que si se menciona un “intervalo” o “grupo” con respecto a una caracteristica particular de la presente invencion, por ejemplo, peso molecular, proporcion, porcentaje, y temperatura, se 5 refiere e incorpora explicitamente en el presente documento todos y cada uno de los miembros especficos y las combinaciones de subintervalos o subgrupos de los mismos. De ese modo, se ha de entender cualquier intervalo o grupo especificado como una forma abreviada de referirse a todos y cada uno de los miembros de un intervalo o grupo individualmente asi como a todos y cada uno de los posibles subintervalos o subgrupos incluidos en los mismos.
Como se usa en la presente descripcion, el termino “phr” se refiere a “partes en peso de un material respectivo por 10 100 partes en peso de la matriz de caucho”. La expresion “basicamente exento de” significa menos de un 1%.
Sin pretender imponer ninguna teoria, en las realizaciones, el derivado de anhidrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal contiene al menos tres especies principales (A, B y C). Es dificil purificarlas o separarlas, dado que pueden cambiar de una a otra una vez formadas y cuando se utilizan en las composiciones de caucho objeto. Sin pretender imponer ninguna teoria, se cree que cada especie es util en el compuesto de caucho.
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La cadena de poliisobutileno del derivado de anddrido succrnico de poliisobutileno funcionalizado con metal comprende generalmente de 4 a 2.000.000 de atomos de carbono, tal como de 8 a 100.000, de 16 a 10.000; y de 20 a 100 atomos de carbono.
El peso molecular promedio en peso del derivado de anhidrido succrnico de poliisobutileno funcionalizado con 5 metal puede ser, por ejemplo, de 500 a 100.000, tal como de 1000 a 50.000, de 500 a 10.000, o de 1000 a 5000. El peso molecular promedio en numero del derivado de anhidrido succrnico de poliisobutileno funcionalizado con metal puede ser, por ejemplo, de 250 a 100.000, tal como de 500 a 50.000, de 600 a 5000, o de 800 a 2500.
Sin pretender imponer ninguna teoria, en una realization, la cadena de poliisobutileno es de la estructura que se muestra a continuacion:
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El derivado de anhidrido succrnico de poliisobutileno funcionalizado con metal se puede preparar a partir de la reaccion de metatesis entre un donador de ion metalico y un anhidrido succrnico de poliisobutileno. Sin pretender imponer ninguna teoria, la reaccion es como se muestra a continuacion:
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en donde MlZm, es el donador metalico y M es el metal.
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En una realizacion de ejemplo, el donador metalico es sulfato de aluminio y potasio y, sin pretender imponer ninguna teoria, la reaccion transcurre como sigue a continuacion:
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En una realizacion, el derivado de anhidrido sucdnico de poliisobutileno se puede preparar a partir de la reaccion entre poliisobutileno con anhidrido maleico. Los poliisobutilenos se pueden obtener de acuerdo con metodos conocidos mediante polimerizacion cationica de isobutileno, donde permanece un doble enlace en la ultima unidad del monomero incorporada despues de la terminacion de la cadena del polimero, como se describe en DE-A 27 02 604 y EP-A 0 145 235. Tambien se pueden usar poliisobutilenos que provienen de una polimerizacion catalizada con BF3 como se describe en EP-A 0 628 575. Estos poliisobutilenos contienen una alta proporcion de grupos terminales vinilideno (- C(CH3)=CH2) y dimetilvinilo (-CH=C(CH3)2). Los poliisobutilenos que tienen insaturacion terminal tambien se pueden preparar mediante polimerizacion cationica viva de isobuteno, como se describe, por ejemplo, en “Carbocationic Macromolecular Engineering”, Kennedy y Ivan, Hauser Publishers, 1992, o en EP-A 713 883. La polimerizacion se inicia en este caso mediante moleculas iniciadoras adecuadas (inifers), en general haluros terciarios organicos tales como cloruro de meta o para-dicumilo, y un acido de Lewis tal como tetracloruro de titanio. El polimero terminado en halogeno formado se puede deshidrohalogenar por tratamiento con una base tal como terc-butoxido potasico o mediante tratamiento termico, formando grupos vinilideno (-CH2-C(CH3)=CH2) en los extremos de las moleculas. Como alternativa, el polimero terminado en halogeno se puede tratar con aliltrimetilsilano, como resultado de lo cual los extremos de las moleculas quedan terminados con grupos alilo (-CH2-CH=CH2), como se describe en EP-A 264 214. El iniciador se puede seleccionar de modo que la cadena de polimero crezca en una direccion o mas de una direccion por adicion de moleculas de isobuteno, dando como resultado polimeros lineales o con forma de estrella.
En diversas realizaciones, se puede usar poliisobutileno convencional, o poliisobutileno con alto contenido de metilvinilideno en la preparacion de los anhidridos sucdnicos de poliisobutileno. Se puede usar un proceso termico, de cloracion, por radicales libres, catalizado con acido, o cualquier otro proceso en esta preparacion. Algunos ejemplos espedficos de anhidridos sucdnicos de poliisobutileno adecuados son PIBSA producido termicamente (anhidrido sucdnico de poliisobutenilo) descrito en el documento de patente US-3.361.673; PIBSA producido por cloracion descrito en el documento de patente US-3.172.892; una mezcla de PIBSA termico y producido por cloracion descrito en el documento de patente US-3.912.764; PIBSA de alta proporcion de sucdnico descrito en el documento de patente US-4.234.435; PoliPIBSA descrito en los documentos de patente US-5.112.507 y US-5.175.225; PoIiPIBSA de alta
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proporcion de sucdnico descrito en los documentos de patente US-5.565.528 y US-5.616.668; PIBSA por radicales libres descrito en los documentos de patente US-5.286.799, US-5.319.030 y US-5.625.004; PIBSA preparado a partir de polibuteno de alto contenido en metilvinilideno descrito en los documentos de patente US-4.152.499, US-5.137.978 y US-5.137.980; PIBSA de alta proporcion de sucdnico preparado a partir de polibuteno de alto contenido de metilvinilideno descrito en el documento de publicacion de solicitud de patente europea EP-355 895; PIBSA terpolimero descrito en el documento de patente US-5.792.729; PIBSA acido sulfonico descrito en el documento de patente US- 5.777.025 y el documento de publicacion de solicitud de patente europea n.° EP-542 380; y PIBSA purificado descrito en el documento de patente US-5.523.417 y el documento de publicacion de solicitud de patente europea EP-602 863.
En realizaciones, el anhidrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal tambien se puede seleccionar de copolimeros de una olefina con un reactante acido insaturado que se conocen bien en la tecnica, por ejemplo, en los documentos de patente US-3.461.108; US-3.560.455; US-3.560.456; US-3.560.457; US-3.580.893; US- 3.706.704; US-3.729.450; US-3.729.451; y US-5.112.507.
PIBSA producido mediante proceso termico se caracteriza como un monomero que contiene un doble enlace en el producto. Los PIBSA producidos mediante un proceso de cloracion se caracterizan como monomeros que contienen un doble enlace, un anillo distinto de un anillo de anhidrido succmico, y/o cloro en el producto. Vease J. Weill y B. Sillion, “Reaction of Chlorinated Polyisobutene with Maleic Anhydride: Mechanism Catalysis by Dichloromaleic Anhydride”, Revue de l'Institut Francais du Petrole; Vol. 40, n.° 1, pags. 77-89 (enero-febrero, 1985).
La reaccion de polialquenos, tales como poliisobutenos, con anhidrido maleico, en presencia de un iniciador de radicales libres, puede dar como resultado un producto similar al que se produce mediante el proceso termico para PIBSA que es un aducto monomerico uno a uno, como se describe, por ejemplo, en el documento de patente US-3.367.864.
El anhidrido succmico de poliisobutileno tambien se puede obtener comercialmente. Por ejemplo, se puede tener PIBSA con el nombre comercial OLOA 15500 en Chevron Oronite Company LLC, 1301 McKinney Street, Houston, TX 77010 U.S.A. OLOA 15500 deriva de polibuteno con un peso molecular promedio en numero de 1000, y se puede producir mediante un proceso termico. El mdice de acido de OLOA 15500 es 92 segun se mide con OPM 556.
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Algunos donadores de metal adecuados pueden corresponder, por ejemplo, a la formula: MZm. Donde M es un metal, tal como aluminio, hierro o titanio; y donde Z se selecciona del grupo que consiste en sulfato, hidroxido, sulfato, y fosfato de potasio, y I y m son independientemente numeros enteros de 1 a 20. Por ejemplo, se conoce que el sulfato de aluminio y potasio es una fuente barata y eficaz de iones del metal aluminio. El aluminio es tambien no toxico y relativamente barato.
El metal del derivado de anhidrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal se puede seleccionar de metales de transicion y metales del grupo III de la tabla periodica. Algunos ejemplos espedficos incluyen aluminio, hierro y titanio.
En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, los derivados de anhidrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal se preparan a partir de reacciones entre PIBSA (OLOA 15500) y dodecahidrato de sulfato de aluminio y potasio.
La reaccion entre PIBSA y los iones metalicos adecuados se puede llevar a cabo a una temperatura que varia de 0°C a 300°C, durante un periodo de 48 horas a 0,5 horas. A continuacion, la mezcla de reaccion se puede colocar en un horno de vado de 25°C a 200°C para deshidratar de 1 hora a 1 mes.
Algunas cantidades a modo de ejemplo del derivado de anhidrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal estan en el intervalo de composicion de 0,1 phr a 100 phr, de 1 phr a 80 phr; o de 15 phr a 30 phr.
Un metodo a modo de ejemplo general para preparar una composicion de caucho incluye la preparacion del derivado de anhidrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal mediante el siguiente metodo. Combinar un disolvente, una base, y un anhidrido sucdnico de poliisobutileno y mezclar estos para formar una solucion A. Se anade una fuente de iones de metal, que puede estar en solucion, a la solucion Ay se mezcla para formar el producto A que contiene un derivado de poliisobutileno funcionalizado con metal. El derivado de poliisobutileno funcionalizado con metal se combina a continuacion con una composicion de caucho de dieno.
Un metodo a modo de ejemplo mas espedfico para preparar una composicion de caucho incluye sintetizar un derivado de anhidrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal y combinarlo con un caucho de dieno.
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En una etapa a modo de ejemplo se mezclan conjuntamente un disolvente, una base, y un antndrido succmico de poliisobutileno junto con un acido para formar una solucion A. Ejemplos de disolventes adecuados incluyen, aunque no de forma limitativa, agua, THF, acetona, acetonitrilo, DMF, DMSO, acido acetico, n-butanol, isopropanol, n- propanol, etanol, metanol, esteres, tales como acetato de isopropilo, cetonas, tales como metil isobutil cetona, y alcoholes tales como tetrahidropirano, diglime, 1,2-dimetoxieteno, 1,6-dimetoxihexano, 1,3-dioxano, 1,4-dioxano, anisol, etoxibenceno, y las mezclas de los mismos. Algunos ejemplos de bases incluyen, aunque no de forma limitativa, hidroxido sodico, hidroxido potasico, carbonato potasico, carbonato de calcio y amomaco.
En otra etapa del metodo a modo de ejemplo, se prepara una fuente de iones metalicos. Esto se puede realizar por adicion de una fuente de tales iones metalicos a un disolvente tal como agua y formacion de una solucion B. La fuente de iones metalicos puede ser, por ejemplo, las que se han descrito anteriormente que corresponden a la formula: MZm.
A continuacion se mezclan conjuntamente la solucion A y la solucion B para formar el producto A. Se puede usar agitacion y calentamiento para inducir a los iones metalicos de la solucion B a que se asocien con el antndrido succmico de poliisobutileno, creando de ese modo un derivado de antndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal que es insoluble en el disolvente. El producto A incluye el derivado de antndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal, y puede incluir otros residuos de reaccion, tales como sulfato potasico y/o agua. El producto A se puede lavar con agua pura y secar al vacm.
La matriz de caucho puede comprender cualquier elastomero polimerizable en solucion o polimerizable en emulsion, por ejemplo, homopolfmeros de dieno, y copolfmeros y terpolfmeros de monomeros de dieno conjugado con monomeros aromaticos de vinilo y trienos tales como mirceno. Algunos homopolfmeros de dieno a modo de ejemplo son los preparados a partir de diolefinas que tienen de 4 a 12 atomos de carbono. Algunos polfmeros aromaticos de vinilo a modo de ejemplo son los preparados a partir de monomeros que tienen de 8 a 20 atomos de carbono.
Algunos ejemplos espedficos de monomeros de dieno adecuados incluyen, aunque no de forma limitativa, 1,3- butadieno, isopreno (2-metil-1,3-butadieno), cis- y frans-piperileno (1,3- pentadieno), 2,3-dimetil-1,3-butadieno, 1,3-pentadieno, cis- y frans-1,3-hexadieno, cis- y frans-2-metil-1,3-pentadieno, cis- y frans-3-metil-1,3-
pentadieno, 4-metil-1,3-pentadieno, 2,4-dimetil-1,3-pentadieno y las mezclas de los mismos.
Se puede usar cualquier compuesto que comprenda al menos un grupo vinilo y al menos un grupo aromatico como el monomero aromatico de monovinilo. Algunos monomeros aromaticos de monovinilo incluyen, aunque no de forma limitativa, estireno, etilvinilbenceno, a-metil-estireno, 1-vinil naftaleno, 2-vinil naftaleno, vinil tolueno, metoxiestireno, terc-butoxiestireno y similares; asf como derivados de alquilo, cicloalquilo, arilo, alcarilo, y aralquilo de los mismos, en los que el numero total de atomos de carbono en el monomero es generalmente no mayor de 8; y las mezclas de los mismos. En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, el monomero aromatico de monovinilo comprende estireno.
En ciertas realizaciones a modo de ejemplo, el monomero de dieno conjugado y el monomero aromatico de vinilo se usan en proporciones en peso de 1:99 a 99:1 o de 15:85 a 85:15. La matriz de caucho puede tener un contenido de microestructura 1,2 que vana de 1 por ciento a 99 por ciento, o polfmeros, copolfmeros, o terpolfmeros que tienen un contenido de microestructura 1,2 de 1 a 99 por ciento, basado en el contenido de dieno de la matriz de caucho. Los copolfmeros pueden ser copolfmeros aleatorios, que resultan de la copolimerizacion simultanea de monomeros con agentes de aleatorizacion, como se conoce en la tecnica.
Opcionalmente, se pueden usar otros comonomeros de vinilo que se puedan polimerizar potencialmente en la matriz de caucho de la composicion. Tales comonomeros incluyen, aunque no de forma limitativa, (met)acrilatos de alquilo, tales como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo y similares; a-olefinas tales como etileno, propileno, 1-buteno y similares; haluros de vinilo, tales como bromuro de vinilo, cloroeteno (cloruro de vinilo), fluoruro de vinilo, yoduro de vinilo, 1,2-dibromoeteno, 1,1-dicloroeteno (cloruro de vinilideno),1,2-dicloroeteno y similares; esteres de vinilo, tales como acetato de vinilo; nitrilos a,p olefrnicamente insaturados, tales como acrilonitrilo y metacrilonitrilo; amidas a,p olefrnicamente insaturadas, tales como acrilamida, N-metil acrilamida, N,N-dimetilacrilamida, metacrilamida; vinilpiridina, acido metacnlico, acido itaconico, acido acnlico, y similares, y las mezclas de los mismos.
La matriz de caucho puede comprender cauchos tales como caucho natural, caucho sintetico y las mezclas de los mismos. Los expertos en la materia conocen bien tales cauchos e incluyen caucho de poliisopreno sintetico, caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de estireno-isopreno-butadieno, caucho de estireno-isopreno, caucho de butadieno-isopreno, polibutadieno, caucho de butilo, neopreno, caucho de etileno-propileno, caucho de etileno- propileno-dieno (EPDm), caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR), caucho de silicona, fluoroelastomeros, caucho acnlico de etileno, copolfmero de etileno y acetato de vinilo (EVA), cauchos de epiclorohidrina, cauchos de polietileno clorados, cauchos de polietileno clorosulfonados, caucho de nitrilo hidrogenado, caucho de tetrafluoroetileno-propileno, y similares, y las mezclas de los mismos.
La matriz de caucho, cuando se usa en neumaticos, mangueras, correas de transmision de potencia y otros productos industriales tiene una buena compatibilidad con cargas, tales como un negro de humo y sflice. Para conseguir una interaccion mejorada con las cargas, la matriz de caucho se puede funcionalizar con diversos compuestos, tales como aminas.
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Se puede preparar una matriz de caucho tal como un poKmero de dieno y recuperar de acuerdo con diversos metodos adecuados tales como operaciones discontinuas, semicontinuas o continuas. La polimerizacion tambien se puede llevar a cabo en diversos sistemas reactores de polimerizacion diferentes, que incluyen, aunque no de forma limitativa, polimerizacion en masa, polimerizacion en fase de vapor, polimerizacion en solucion, polimerizacion en suspension, polimerizacion por coordinacion y polimerizacion en emulsion. La polimerizacion se puede llevar a cabo usando un mecanismo de radicales libres, un mecanismo anionico o un mecanismo cationico. Un metodo a modo de ejemplo de polimerizacion es polimerizacion en emulsion con iniciadores de radicales libres usados habitualmente.
Se pueden usar diversos procedimientos y sistemas de reaccion para la polimerizacion del caucho. Por ejemplo, en operaciones discontinuas, el tiempo de polimerizacion de los monomeros de dieno puede variar segun se desee; puede variar, por ejemplo, de unos pocos minutos a varios dfas. La polimerizacion en procesos discontinuos se puede terminar cuando el monomero ya no se absorbe mas, o antes, si se desea, por ejemplo si la mezcla de reaccion se vuelve demasiado viscosa. En operaciones continuas, la mezcla de polimerizacion se puede hacer pasar a traves de un reactor de cualquier diseno adecuado. Las relaciones de polimerizacion en tales casos se ajustan de forma adecuada mediante la variacion del tiempo de residencia. Los tiempos de residencia pueden variar, por ejemplo, de 10 a 15 minutos a 24 o mas horas.
Para polimerizacion anionica, la inactivacion de la reaccion con un agente de terminacion funcional proporciona una forma de funcionalizacion de la matriz de caucho. Se puede seleccionar cualquier compuesto que proporcione funcionalizacion terminal (es decir, proteccion terminal) que sea reactivo con el resto de carbono-litio unido al polfmero para proporcionar un grupo funcional deseado. Algunos compuestos a modo de ejemplo incluyen cetiminas, cetona de Michler, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, pirrolidinonas 1-alquil sustituidas, pirrolidinonas 1-aril sustituidas, tetracloruro de estano, cloruro de tributil estano, dioxido de carbono, y similares y las mezclas de los mismos. Otros ejemplos de compuestos reactivos incluyen los terminadores que se describen en los documentos de patente con numeros US-5.521.309 y US-5.066.729, la materia objeto de los cuales, correspondiente a agentes de terminacion y reacciones de terminacion, se incorpora en el presente documento por referencia. Otros agentes de terminacion utiles pueden incluir los de la formula estructural (R)aZXb, donde Z es estano o silicio. R es uno o mas grupos hidroxilo; un alquilo que tiene de 1 a 20 atomos de carbono; un cicloalquilo que tiene de 3 a 20 atomos de carbono; un arilo que tiene de 6 a 20 atomos de carbono, o un aralquilo que tiene de 7 a 20 atomos de carbono. Por ejemplo, R puede incluir metilo, etilo, n-butilo, neofilo, fenilo, ciclohexilo o similar. X es un halogeno, tal como cloro o bromo, u -OH o alcoxi (-OR), “a” es un numero entero de 0 a 3, y “b” es un numero entero de 1 a 4, donde a + b = 4. Algunos ejemplos de tales agentes de terminacion incluyen tetracloruro de estano, cloruro de tributil estano, tricloruro de butil estano, tricloruro de butil silicio, asf como tetraetoxisilano, Si(OEt)4 y metil trifenoxisilano, MeSi(OPh)3. Se pueden seleccionar otros compuestos que sean reactivos con el resto de carbono-litio unido al polfmero para proporcionar un grupo funcional deseado.
Otra realizacion incluye la terminacion mediante una reaccion de acoplamiento con, por ejemplo, tetracloruro de estano u otro agente de acoplamiento tal como tetracloruro de silicio o esteres. Son deseables altos niveles de acoplamiento de estano con el fin de mantener una buena capacidad de procesamiento en la posterior fabricacion de los productos de caucho.
En una realizacion mostrada a modo de ejemplo, la matriz de caucho comprende una solucion de caucho SBR polieterizada producida por Firestone Synthetic (Akron, Ohio), que tiene las siguientes caractensticas: 23,5% de estireno, viscosidad de Mooney de 55 a 100°C, y un 11% de contenido de vinilo.
Se ha usado de forma conveniente aceite como adyuvante de formacion de compuesto y de procesamiento en las composiciones de caucho. Por ejemplo, a menudo se incluyen altos niveles de aceites aromaticos de procesamiento en las formulaciones de bandas de rodadura para aumentar las caractensticas de traccion en seco, como se describe, por ejemplo, en el documento de patente de US-4.861.131.
Ejemplos de aceites utiles en las composiciones de caucho que se describen en el presente documento incluyen, aunque no de forma limitativa, hidrocarburos aromaticos, naftalenicos, y/o parafrnicos extrafdos de ciertas fracciones del petroleo. Otros aceites utiles incluyen los que contienen menos de 3% en peso de compuestos aromaticos polidclicos (segun se mide mediante IP346) (“aceites de bajo contenido de PCA”). Tales aceites de bajo contenido de PCA se usan cada vez mas en un esfuerzo por reducir la cantidad de compuestos aromaticos polidclicos presentes en los cauchos usados en los neumaticos. Algunos aceites de bajo contenido de PCA disponibles en el mercado incluyen diversos aceites naftalenicos, solvatos de extraccion suave (mEs) y extractos aromaticos destilados tratados (TDAE).
En una diversidad de realizaciones a modo de ejemplo, el anhfdrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal se usa junto con el aceite, o se usa para reemplazar una parte del aceite, o se usa para reemplazar la totalidad del aceite. Como tal, las cantidades habituales de aceite pueden variar ampliamente de 0 phr a 100 phr, de 0 phr a 50 phr o de mas de 0 phr a 25 phr, o en algunos casos menos de 20 phr, o menos de 15 phr basado en 100 phr de matriz de caucho en la composicion. Sin embargo, la cantidad total del derivado de anhfdrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal y el aceite se debena controlar dentro del intervalo de 1 phr a 200 phr, tal como de 1 phr a 100 phr, de 5 phr a 50 phr, o de 15 phr a 30 phr basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion.
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En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, se uso un aceite aromatico disponible en el mercado con el nombre comercial de Mobilsol-90 (Mobil, Fairfax, VA) en una cantidad de 0-15 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion.
La composicion de ejemplo que se desvela en el presente documento tambien comprende una carga de sflice. Algunas cargas de sflice a modo de ejemplo incluyen, aunque no de forma limitativa, sflice amorfa precipitada, sflice humeda (acido siflcico hidratado), sflice seca (acido siflcico anhidro), sflice ahumada, y sflices hidratadas amorfas precipitadas de proceso humedo. Las sflices hidratadas amorfas precipitadas de proceso humedo se producen mediante una reaccion qmmica en agua, a partir de la que se precipitan en forma de partfculas esfericas ultrafinas. Estas pardculas primarias se asocian fuertemente formando agregados, que a su vez se combinan con menorfuerza formando aglomerados. Un tamano de partfcula a modo de ejemplo para la sflice es 3-500 nm, con un tamano de partfcula de agregado de 10 nm a 20 pm. Tambien se pueden usar sflices con otro tamano de pardcula.
La carga de sflice se puede seleccionar de cualquiera de las sflices disponibles habitualmente. Algunas de las sflices disponibles en el mercado que se pueden usar incluyen, aunque no de forma limitativa, Hi-Sil® 190, Hi- Sil® 210, Hi-Sil® 215, Hi-Sil® 233, Hi-Sil® 243, y similares, producidas por PPG Industries (Pittsburgh, Pa.). Tambien se encuentran disponibles diversas calidades comerciales utiles de diferentes sflices en Degussa Corporation (por ejemplo, VN2, VN3), Rhone Poulenc (por ejemplo, Zeosil® 1165 MP), y J.M. Huber Corporation.
La cantidad habitual de sflice, cuando se usa, vana de 5 phr a 200 phr, tal como de 10 phr a 150 phr, de 40 phr a 100 phr, y de 50 phr a 80 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho en la composicion.
En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, se uso una carga de SiO en una cantidad de 60-80 phr, tal como 70 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion. La carga de SiO fue una sflice amorfa hidratada, adquirida en pPg (Pittsburg, PA).
Para mejorar la dispersion de la carga y reducir la aglomeracion y reaglomeracion de los agregados de sflice, se puede usar un agente de acoplamiento con las cargas de sflice. Por lo general, un agente de acoplamiento tiene al menos dos grupos funcionales, uno de los cuales es reactivo con la superficie de la sflice tal como un grupo sililo, y otro que se une a la matriz de caucho tal como un grupo mercapto, amino, vinilo, epoxi o azufre. Algunos agentes de acoplamiento a modo de ejemplo incluyen, aunque no de forma limitativa, mercaptosilanos y polisulfuros de organosilano que tienen un promedio de 3,5 a 4 atomos de azufre en su puente polisulfurico. Por ejemplo, los bis-(3-trialcoxisililorgano) polisulfuros tales como tetrasulfuro de bis-(3-trietoxisilil-propilo), que se vende comercialmente como Si69 por Degussa tienen un promedio de aproximadamente 3,8 atomos de azufre en su puente polisulfurico. Se preve que tal polisulfuro pueda ser un donador de azufre, al liberar azufre libre durante la mezcla de alta cizalladura habitual de una composicion de caucho a una temperatura elevada tal como, por ejemplo, a temperaturas de 100°C y superiores. La pequena cantidad de azufre liberada puede estar disponible a continuacion para combinarse con y/o posiblemente vulcanizar parcialmente, una matriz basada en dieno.
En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, se uso un agente de acoplamiento de silano con el nombre comercial Si 69 en una cantidad de 5-15 phr, tal como 8 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion. Si 69 es tetrasulfuro de bis-(3-trietoxisilil propilo) adquirido en Degussa (Parsippany, NJ).
Se puede usar un adyuvante de dispersion de sflice tal como un agente de proteccion de sflice monofuncional junto con las cargas de sflice. Algunos ejemplos de adyuvante de dispersion de sflice incluyen agentes de hidrofobacion de sflice que reaccionan qmmicamente con los grupos silanol superficiales de las parflculas de sflice pero no son reactivos con el elastomero de la matriz y agentes que protegen ffsicamente los grupos silanol, para evitar la reaglomeracion (floculacion) de las parflculas de sflice despues de la formacion del compuesto. Algunos ejemplos espedficos de adyuvantes de dispersion de sflice incluyen alquil alcoxisilanos, glicoles (por ejemplo dietilenglicol o polietilenglicol), esteres de acidos grasos de azucares C5 y C6 hidrogenados y no hidrogenados (por ejemplo, oleatos de sorbitan, y similares), y derivados de polioxietileno de esteres de acidos grasos, entre otros. Tales adyuvantes de dispersion de sflice se pueden usar para reemplazar la totalidad o parte de los caros agentes de acoplamiento de sflice difuncionales, mientras que mejoran la capacidad de procesamiento de los compuestos de caucho cargados con sflice mediante la reduccion de la viscosidad del compuesto, el aumento del tiempo de prevulcanizacion, y la reduccion de la reaglomeracion de la sflice.
Sin pretender imponer ninguna teona particular, se cree que la combinacion de la carga de sflice y el derivado de antudrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con metal, en presencia de nada, o una cantidad minima de aceite, tal como mayor que cero pero menor que 10 phr, por ejemplo, 1-5 phr, o mayor que cero a 1 phr, da lugar a (1) una union caractenstica entre la carga de sflice y el grupo poliisobutileno; (2) una suspension caractenstica de las partfculas de la carga en la matriz de caucho; y/o (3) un intervalo diversificado de interacciones y estructuras en el material compuesto de caucho/sflice. El cambio de microestructura resultante se refleja en las propiedades de volumen del producto de caucho. Los artfculos de caucho tales como neumaticos preparados a partir de productos de caucho pueden exhibir propiedades inesperadas tales como resistencia a la rodadura reducida, traccion en humedo/nieve y blandura en invierno mejoradas, rigidez dinamica mejorada, resistencia a la traccion mejorada, manipulacion mejorada (capacidad de acodamiento), entre otras.
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En otro ejemplo, una composicion comprende (a) una carga de s^lice, (b) un derivado de antndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal, (c) una matriz de caucho, (d) un aceite opcional, y (e) uno o mas componentes seleccionados del grupo que consiste en negro de humo, agente de prevulcanizacion, acelerador de vulcanizacion, resina adhesiva, antioxidante, acidos grasos, oxido de cinc, cera, peptizante, retardador de vulcanizacion, activador, aditivo de procesamiento, plastificante, pigmentos y antiozonante. Se pueden fabricar diversos productos de caucho tales como neumaticos y una correa de transmision de potencia basandose en esta composicion.
Los terminos “caucho” y “elastomero”, si se usan en el presente documento, se pueden usar de forma intercambiable, a menos que se prescriba de otro modo. Las expresiones tales como “composicion de caucho”, “caucho compuesto” y “compuesto de caucho”, si se usan en el presente documento, se usan de forma intercambiable para referirse a “caucho que se ha mezclado o juntado con diversos ingredientes y materiales” y “formacion de compuesto de caucho” o “formacion de compuesto” se puede usar para referirse a la “mezcla de tales materiales”. Los expertos en la materia de la mezcla de caucho o la formacion de compuestos de caucho conocen bien tales terminos.
El negro de humo se usa como carga de refuerzo y proporciona o mejora normalmente buenas propiedades ffsicas para el caucho curado con azufre. Entre los negros de humo utiles se encuentran negro de horno, negros de canal y negros de lampara. Mas espedficamente, algunos ejemplos de negros de humo utiles incluyen negros de horno de superabrasion (SAF), negros de horno de abrasion elevada (HAF), negros de horno de extrusion rapida (FEF), negros de horno finos (FF), negros de horno de superabrasion intermedia (ISAF), negros de horno de semirrefuerzo (SRF), negros del canal de procesamiento medio, negros de canal de procesamiento duro y negros de canal conductores. Otros negros de humo que se pueden utilizar incluyen negros de acetileno. Tambien se puede usar una mezcla de dos o mas de los negros anteriores. Algunos negros de humo a modo de ejemplo incluyen N-110, N- 220, N-339, N-330, N-343, N-351, N-550, N-660, como se denominan mediante la norma AStM D-1765-82a.
La cantidad habitual de negro de humo puede variar ampliamente de 5 phr a 200 phr, tal como de 10 phr a 150 phr, y de 50 phr a 100 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho en la composicion.
Se utiliza una combinacion de sflice y negro de humo para reforzar fibras de diversos productos de caucho, incluyendo rodaduras para neumaticos.
Se pueden utilizar otras cargas en las composiciones desveladas como adyuvantes de procesamiento que incluyen, aunque no de forma limitativa, cargas minerales, tales como silicato de aluminio, silicato de calcio, silicato de magnesio, arcilla (silicato de aluminio hidratado), talco (silicato de magnesio hidratado), y mica asf como cargas no minerales tales como urea y sulfato sodico. Las micas pueden contener principalmente alumina, sflice y potasa, aunque tambien son utiles otras variantes.
En realizaciones mostradas a modo de ejemplo, se uso un antioxidante con el nombre comercial Santoflex 13 en una cantidad de 0,1-5 phr, tal como 0,95 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion. Santoflex 13 es N-(1,3-dimetilbutiI)-N'-fenil-p-fenilendiamina adquirido en Monsanto (St. Louis, MO).
Se puede usar un agente de vulcanizacion para curar las composiciones desveladas que comprenden una matriz de caucho y nanopartfculas de polnriero. Para una descripcion general de agentes de vulcanizacion adecuados, se puede consultar Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3a ed., Wiley lnterscience, N.Y. 1982, Vol. 20, pags. 365 a 468, particularmente “Agentes de vulcanizacion y materiales auxiliares”, pags. 390 a 402. Los agentes de vulcanizacion se pueden usar solos o en combinacion. En ciertas realizaciones, se puede emplear un agente de vulcanizacion basado en azufre o peroxido. Algunos ejemplos de agentes de vulcanizacion de azufre incluyen azufre soluble “fabricante de caucho”; azufre elemental (azufre libre); agentes de vulcanizacion donadores de azufre tales como polisulfuros de organosilano, disulfuros de amina, polisulfuros polimericos o aductos de azufre y olefina; y azufre polimerico insoluble. El agente de vulcanizacion de azufre puede ser azufre soluble o una mezcla de azufre polimerico soluble e insoluble.
La cantidad habitual de agente de vulcanizacion tal como azufre puede variar ampliamente de 0,1 phr a 10 phr, tal como de 0,5 phr a 5 phr, o de 1 phr a 4 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho en la composicion.
Se puede usar un acelerador de vulcanizacion junto con un agente de vulcanizacion para controlar el tiempo y/o la temperatura requeridos para la vulcanizacion y mejorar las propiedades del vulcanizado. Los aceleradores de vulcanizacion adecuados para su uso en las composiciones desveladas no se limitan de forma particular. Algunos ejemplos de aceleradores de vulcanizacion incluyen aceleradores de vulcanizacion que contienen tiazol, tales como 2- mercaptobenzotiazol, disulfuro de dibenzotiazilo, N-ciclohexil-2-benzotiazil-sulfenamida (CBS), N-terc-butil-2-benzotiazil sulfenamida (TBBS), y similares; aceleradores de vulcanizacion que contienen guanidina, tales como difenilguanidina (DPG) y similares; aminas; disulfuros; tiuramos; sulfenamidas; ditiocarbamatos; xantatos; ytioureas; entre otros.
Las composiciones desveladas se pueden formar en compuestos mediante metodos conocidos generalmente en la tecnica de formacion de compuestos de caucho, tales como mezcla del polfmero matriz de caucho, el derivado de anhfdrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal, y la carga de sflice con cantidades convencionales de diversos materiales de aditivo usados habitualmente, usando equipo y procedimientos de mezcla de caucho convencionales.
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Se puede producir un producto de caucho vulcanizado a partir de las composiciones que se describen en el presente documento mediante mezcla termomecanica de un polnriero matriz de caucho, el derivado de antudrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal, la carga de sflice, y diversos ingredientes secuencialmente etapa a etapa en una mezcladora de caucho, seguido de conformado y curado de la composicion. Por mezcla termomecanica se pretende indicar que se mezclan los diversos ingredientes de la composicion en condiciones de alta cizalladura, donde la composicion se calienta de forma autogena, con un aumento de la temperatura acompanante, como resultado de la mezcla debido principalmente a la cizalladura y a la friccion asociada a la composicion en la mezcladora de caucho.
Se pueden fabricar artmulos de caucho tales como neumaticos a partir de la composicion que se ha descrito anteriormente. Para este fin, se puede hacer referencia, por ejemplo, al documento de solicitud de patente US- 2004/0143064 A1.
Las composiciones que se describen en el presente documento se pueden usar para diversos fines. Por ejemplo, se puede usar para diversos compuestos de caucho, tales como compuestos para bandas de rodadura y bandas laterales de neumaticos u otros componentes del neumatico. Tales neumaticos se pueden construir, conformar, moldear y curar mediante diversos metodos que se conocen y seran facilmente evidentes para los expertos habituales en tal materia. En una realization, se carga un neumatico no vulcanizado moldeado en un molde de vulcanization y a continuation se vulcaniza para producir un neumatico, basado en la composicion y el procedimiento que se han descrito anteriormente.
Los siguientes ejemplos se incluyen para proporcionar directrices adicionales para los expertos en la materia. Los ejemplos proporcionados son meramente representativos del trabajo que contribuye a la ensenanza de la presente solicitud. Por lo tanto, no se pretende que estos ejemplos limiten la invention, como se define en las reivindicaciones anexas, de ningun modo.
Ejemplos
Smtesis de derivado de antudrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal: Ejemplo 1
A una botella de vidrio de 4 litros (un galon) se anadieron 4000 ml de agua, y 40 g de hidroxido sodico (99% de pureza de Aldrich). Despues de que se disolvio completamente el hidroxido sodico, se anadieron a la botella 500 g de antudrido succmico de poliisobutileno (con Mw = 1900, Mn = 1000 adquirido en Chevron Chemicals con el nombre comercial OLOA 15500, mdice de acido 95). A continuacion, la mezcla se mezclo vigorosamente a 90°C durante una hora. La solution resultante era una solution similar a leche. Esta solution se denomina solution A.
A una botella de vidrio de 2 litros de tamano (medio galon) se anadieron 2000 ml de agua y 238 g de dodecahidrato de sulfato de aluminio y potasio (+ 98% de pureza, de Aldrich). A continuacion, la mezcla se mezclo vigorosamente a 80°C durante una hora hasta que la solucion fue completamente transparente. Esta solucion se denomina solucion B.
A continuacion se combinaron la solucion A y la solucion B, mientras estaban aun calientes, con agitation vigorosa. La combination proporciono un material de tipo gel. Este material se lavo con agua desionizada ocho veces, y a continuacion se seco al vacfo a 65°C durante una noche. El producto final fue un material de tipo gel. Este material se pudo disolver facilmente en tolueno o mezclar en cauchos de dieno.
Ejemplos de aplicaciones de caucho
Se prepararon tres composiciones de caucho de control (Control 1A, Control A, y Control B) segun la formulation mostrada en las Tablas 1 y 2. Cada composicion de control correspondio al Ejemplo 1A, el Ejemplo Comparativo A y el Ejemplo Comparativo B.
La composicion de ejemplo (Ejemplo 1A) se preparo segun la formulacion de las Tablas 1 y 2, excepto en que se uso el material sintetizado del Ejemplo 1 (vease anteriormente) para reemplazar 15 phr del aceite aromatico. Los Ejemplos Comparativos A y B tambien se prepararon segun la formulacion de las Tablas 1 y 2, excepto en que se usaron jabon dilaurico de aluminio (en el Ejemplo Comparativo A) y jabon dietilhexanoico de aluminio (en el Ejemplo Comparativo B) para reemplazar 15 phr del aceite aromatico. En cada ejemplo, se amaso una mezcla de los ingredientes mediante el metodo enumerado en la Tabla 3. El derivado de antudrido de poliisobutileno funcionalizado con aluminio y los jabones de metal se anadieron en la etapa de relaminado. En todos los casos, el producto final se lamino y se moldeo a 165°C durante 15 minutos.
Se deberia observar que se contemplaron otros ejemplos comparativos, tales como poliisobutileno de acido succmico sin modificar y poliisobutileno lfquido. Sin embargo, la adicion de poliisobutileno de acido succmico sin modificar a la composicion de caucho afecto al curado resultante en una muestra con curado insuficiente, y de ese modo no produjo valores comparativos utiles en los ensayos llevados a cabo en los ejemplos de composiciones de caucho exhibidos en la Tabla 4. La adicion de poliisobutileno lfquido a la composicion de caucho da como resultado una composicion inestable que sangrara durante el almacenamiento. La inestabilidad hace que cambien las propiedades del compuesto. Por lo tanto, no se realizo ninguna de estas comparaciones potenciales.
Tabla 1 Composicion de la mezcla maestra
SBR1
100,00
Carga de s^lice precipitada2
70,00
Aceite aromatico3
30,00
Cera4
1,50
Acido estearico5
2,00
Santoflex 13 (antioxidantes)6
0,95
Si 69 (Agente de acoplamiento de silano)7
8,00
Tabla 2 Composicion de la mezcla final
Azufre
1,70
N-(ciclohexiltio) ftalimida (retardador)
0,25
Oxido de cinc
2,50
Ciclohexil-benzotiazol sulfenamida (acelerador)
1,50
Difenilguanidina (acelerador)
0,50
Tabla 3 Condiciones de mezcla
Mezcladora: Brabender de 300 g
Velocidad de agitacion: 60 rpm
Etapa de mezcla maestra
Temperature inicial
110°C
0 min
carga de polfmeros
0,5 min
carga de aceite y carga
5,0 min
cafda
Etapa de relaminado
Temperature inicial
110°C
0 min
carga de productos
5,0 min
cafda
Etapa de mezcla final
Temperatura inicial
75°C
0 s
carga de mezcla maestra
30 s
carga de agente y aceleradores de curado
75 s
cafda
1 23,5% de estireno, solucion polimerizada, viscosidad de Mooney a 100°C = 55, 11% de contenido de vinilo; disponible en Firestone Synthetic (Akron, OH) 2 Adquirido en PPG (Pittsburgh, PA) como sflice amorfa hidratada, nombre comercial Hi Sil 190G 3 Adquirido en Mobil (Fairfax, VA) con el nombre comercial Mobilsol 90 4 Adquirido en Aston Wax Corp. (Tilusville, PA) 5 Adquirido en Sherex Chemical (Dublin, OH) 6 Nombre qmmico: N-(1,3-dimetilbutiI)-N'-fenil-P-fenilen-diamina; adquirido en Monsanto (St. Louis, MO) con el nombre comercial 6PPD 7 Nombre qmmico: tetrasulfuro de bis-(3-trietoxi-silil propilo); adquirido en Degussa (Parsippany, NJ)
De las composiciones de caucho vulcanizado resultantes, la medida de la resistencia a la traccion, la resistencia al desgarro, y la perdida de histeresis proporcionaron los resultados que se muestran en la Tabla 4. La medida de la resistencia a la traccion se basa en las condiciones de la norma ASTM-D 412 a 22°C. La geometna de la especie de ensayo se tomo en forma de un anillo de 0,13 centimetros (0,05 pulgadas) de ancho y 0,191 centimetros (0,075 5 pulgadas) de grosor. La especie se sometio a ensayo con una longitud de calibracion espedfica de 2,5 centfmetros (1,0 pulgadas). La medida de la resistencia al desgarro se basa en las condiciones de la norma ASTM-D 624 a 170°C. La geometna de la especie fue en forma de un anillo mellado (ASTM-624-C). La especie se sometio a ensayo con una longitud de calibracion espedfica de 4,445 centfmetros (1,750 pulgadas). Las propiedades dinamicas se evaluaron nuevamente con un analizador dinamico de cizalladura oscilatorio - ARIS. La geometna de 10 la especie de ensayo se tomo en forma de una tira de una longitud de 30 mm y una anchura de 15 mm. Se emplearon las siguientes condiciones de ensayo: frecuencia de 5 Hz, 2% de traccion.
La Tabla 4 muestra tres composiciones de caucho de control (Control 1A, Control A, y Control B), un ejemplo de la composicion de caucho desvelada en el presente documento (Ejemplo 1A), y dos ejemplos de composicion de caucho comparativa (Ejemplos Comparativos A y B). Los ejemplos de control usan 30 phr de aceite aromatico, mientras que los 15 demas ejemplos usan 15 phr de un ingrediente modificado con metal para reemplazar 15 phr del aceite. Espedficamente, el Ejemplo 1A usa 15 phr de derivado de anhfdrido sucdnico de poliisobutileno funcionalizado con aluminio y los ejemplos comparativos reemplazan parte del aceite aromatico con un aditivo de jabon de aluminio, estos aditivos de jabon de aluminio son los objetos del documento de solicitud provisional de Estados Unidos con numero de serie 61/018,006.
Tabla 4
Ensayo de caucho: Control 1A Ejemplo 1A Control A Ejemplo Comparativo A Control B Ejemplo Comparativo B
SBR
100 100 100 100 100 100
Carga de sflice
70 70 70 70 70 70
Aceite aromatico
30 15 30 15 30 15
Funcionalizado con aluminio
15
Poliisobutileno
Derivado del Ejemplo 1
dilaurico
15
jabon de aluminio
dietilhexanoico
15
jabon de aluminio
MOONEY (130°C)
MLi+4(MU): 55,6 62,9 54 59,7 48 67,3
t5 (min): 49,57 33,18 53,67 26,3
R-Desgarro (170°C)1
Resistencia (N/mm) 15,6 14,8 16,8 17,3 15,4 15
Desplazamiento (%) 331 321 295 331 305,4 247,5
R-Traccion (100°C)2
M50 1,03 0,96 1,11 1,13 0,88 1,33
M300 6,54 6,00 6,18 7,14 5,38
Tb4 (Mpa) 7,55 8,54 6,54 8,89 6,93 7,98
Eb5 (%) 339 381 317,1 358,2 367 285
R-Traccion (23°C)
M50 1,38 1,17 1,3 1,48 1,07 1,59
M300 8,18 7,01 7,55 8,47 6,48 10,42
Tb (MPa) 19,7 20,82 16,95 20,23 16,13 17,53
Eb (%) 572 642 545,6 573,1 565 448
Tabla 4
Ensayo de caucho: Control 1A Ejemplo 1A Control A Ejemplo Comparativo A Control B Ejemplo Comparativo B
Barrido de temperatura3 0,5%, 5 Hz Traccion en humedo
G' (MPa) @ 60°C G" (MPa) @ 60°C tanS @ 60°C Stanley London 7,61 1,01 0,132 64 7,24 0,93 0,128 68 8,06 1,10 0,136 56,3 8.07 1.07 0,132 59,1 5,657 0,818 0,145 54,4 9,145 1,223 0,134 58,5
1
Las medidas R-Desgarro indican la resistencia al desgarro del compuesto.
2
Las medidas R-Traccion indican la resistencia a la traccion.
3
Los datos de barrido de temperatura indican resistencia a la rodadura.
4
Tb significa resistencia en la ruptura.
5
Eb significa elongacion en la ruptura.
6
G' es el modulo de almacenamiento.
7
G" es el modulo de perdida.
Aunque la invencion se hay sustrafdo escrita en realizaciones habituales, no se pretende que se limite a los detalles mostrados, dado que se pueden realizar diversas modificaciones y sustituciones sin apartarse de ningun modo del animo de la presente invencion. Como tal, se pueden realizar modificaciones y equivalentes adicionales de la invencion descrita en el presente documento a expertos en la materia usando solo experimentacion de 5 rutina, y se cree que la totalidad de tales modificaciones equivalentes esta dentro del animo y el alcance de la invencion que se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (16)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion que comprende: un caucho de dieno vulcanizable; y
    un derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal.
  2. 2. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el metal es aluminio, hierro o titanio.
  3. 3. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno
    funcionalizado con metal es un producto de reaccion de anhndrido succmico de poliisobutileno y dodecahidrato de sulfato de aluminio y potasio.
  4. 4. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal tiene un peso molecular promedio en peso de 500 a 100.000.
  5. 5. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el grupo poliisobutileno del derivado comprende de 4 a 64 atomos de carbono.
  6. 6. La composicion de la reivindicacion 1, en la que el metal es aluminio.
  7. 7. La composicion de la reivindicacion 1, en la que la cantidad del derivado de anhfdrido succmico de
    poliisobutileno funcionalizado con metal en la composicion vana de 15 phr a 30 phr, basado en 100 phr de mezcla de caucho en la composicion.
  8. 8. La composicion de la reivindicacion 1, que comprende ademas carga de sflice.
  9. 9. La composicion de la reivindicacion 8, en la que la carga de sflice comprende carga de sflice precipitada, carga de sflice ahumada, carga de sflice coloidal, o cualquier mezcla de las mismas, en la que el tamano de agregado de la sflice vana de 10 nm a 20 pm.
  10. 10. La composicion de la reivindicacion 8, en la que la cantidad de la carga de sflice vana de 50 phr a 80 phr, basado en 100 phr de matriz de caucho de la composicion.
  11. 11. La composicion de la reivindicacion 1, en la que la matriz de caucho comprende caucho de poliisopreno, caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de estireno-isopreno-butadieno, caucho de estireno-isopreno, caucho de butadieno-isopreno, polibutadieno, caucho de butilo, neopreno, caucho de etileno-propileno, caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM), caucho de acrilonitrilo-butadieno (NBR), caucho de silicona, los fluoroelastomeros, caucho acnlico de etileno, copolfmero de etileno y acetato de vinilo (EVA), cauchos de epiclorohidrina, cauchos de polietileno clorados, cauchos de polietileno clorosulfonados, caucho de nitrilo hidrogenado, caucho de tetrafluoroetileno-propileno o mezclas de los mismos.
  12. 12. Una composicion segun la reivindicacion 1, que es una composicion de banda de rodadura que comprende:
    (a) una carga de refuerzo,
    (b) un derivado de anhfdrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal,
    (c) una matriz de caucho,
    (d) un aceite opcional, y
    (e) uno o mas componentes seleccionados del grupo que consiste en negro de humo, agente de vulcanizacion, acelerador de vulcanizacion, resina adherente, antioxidante, acidos grasos, oxido de cinc, cera, peptizante, retardador de vulcanizacion, activador, aditivo de procesamiento, plastificante, pigmentos y antiozonante.
  13. 13. La composicion de la reivindicacion 12, en la que la carga de refuerzo incluye sflice.
  14. 14. Un neumatico que tiene una banda de rodadura, incluyendo la banda de rodadura la composicion de la reivindicacion 13.
  15. 15. Un metodo para preparar una composicion de caucho que comprende:
    combinar un disolvente, una base, y un derivado de anhfdrido succmico de poliisobutileno y mezclar para formar una solucion A;
    anadir una fuente de iones metalicos a la solucion A y mezclar para formar un producto A, seleccionandose el metal del grupo que consiste en el grupo III y metales de transicion, mediante lo cual el producto A incluye un derivado de anhfdrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal;
    combinarel derivado de anhndrido succmico de poliisobutileno funcionalizado con metal con un caucho de dieno.
  16. 16. El metodo de la reivindicacion 15 que comprende ademas anadir una carga de sflice.
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