JP2008524104A - Process for producing chemically modified fillers - Google Patents

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Abstract

2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の官能基化剤および疎水化剤の特定の組み合わせを使用し、そしてこの充填材を化学処理した後にこの懸濁液のpHを上昇させることによって化学修飾充填材を生成するための改良されたプロセスが記載される。本発明は、特に、少なくとも低減した炭素含有量およびメルカプト含有量もしくは最低の炭素含有量およびメルカプト含有量、少なくとも低減したシラン変換指数もしくは最低のシラン変換指数、ならびに少なくとも低減した標準強化指数もしくは最低の標準強化指数を有する、粒状もしくは非晶質の充填材を生成するためのプロセスを提供する。A specific combination of functionalizing agent and hydrophobizing agent in an aqueous suspension of inorganic oxide having a pH of 2.5 or less is used, and the pH of the suspension is adjusted after chemical treatment of the filler. An improved process for producing chemically modified fillers by raising is described. In particular, the present invention provides at least a reduced carbon content and mercapto content or lowest carbon content and mercapto content, at least a reduced silane conversion index or lowest silane conversion index, and at least a reduced standard strengthening index or lowest A process for producing a granular or amorphous filler having a standard reinforcement index is provided.

Description

(発明の説明)
本発明は、化学修飾充填材を作製するための方法に関する。より具体的には、本発明は、少なくとも低減した炭素含有量およびメルカプト含有量もしくは最低の炭素含有量およびメルカプト含有量、少なくとも低減したシラン変換指数もしくは最低のシラン変換指数、ならびに少なくとも低減した標準強化指数もしくは最低の標準強化指数を有する、粒状もしくは非晶質の充填材を生成するためのプロセスに関する。さらに、本発明は、少なくとも低減した炭素含有量および硫黄含有量もしくは最低の炭素含有量および硫黄含有量、少なくとも低減したシラン変換指数もしくは最低のシラン変換指数、ならびに少なくとも低減した300%伸び時の標準引張り応力もしくは最低の300%伸び時の標準引張り応力を有する、粒状もしくは非晶質の充填材を生成するためのプロセスに関する。さらに、本発明は、ポリマー組成物を生成する(例えば、ゴム混合における)効率、および重合生成物もしくは硬化生成物(例えば、タイヤだが、これに限定されない)の性能を改善する、疎水化および官能基化した充填材(以後「修飾充填材」という)を生成するためのプロセスに関する。
(Description of the invention)
The present invention relates to a method for making a chemically modified filler. More specifically, the present invention provides at least reduced carbon content and mercapto content or lowest carbon content and mercapto content, at least reduced silane conversion index or lowest silane conversion index, and at least reduced standard enhancement. It relates to a process for producing a granular or amorphous filler having an index or a minimum standard strengthening index. Furthermore, the present invention provides at least a reduced carbon content and sulfur content or minimum carbon content and sulfur content, at least a reduced silane conversion index or minimum silane conversion index, and at least a reduced 300% elongation standard. It relates to a process for producing a granular or amorphous filler having a tensile stress or a standard tensile stress at a minimum 300% elongation. In addition, the present invention provides hydrophobization and functionality that improves the efficiency of producing polymer compositions (eg, in rubber mixing) and the performance of polymerized or cured products (eg, but not limited to tires). The present invention relates to a process for producing a base filler (hereinafter “modified filler”).

ポリマー組成物の生成において、ポリマーの物理的性質を改善するために強化充填材を組み込むことは一般的である。そのような充填材の表面は、しばしば、ポリマー組成物内の充填材の反応性、ひいては二次元および三次元の結合を増大させるように修飾される。カーボンブラックおよび他の強化充填材を天然ゴムおよび合成ゴムに組み込んで硬化ゴム加硫物の物理的性質を高めることは、ゴム産業において従来行われている。そのようなポリマー組成物を強化するために使用される充填材としては、天然充填材および合成充填材が挙げられる。   In the production of polymer compositions, it is common to incorporate reinforcing fillers to improve the physical properties of the polymer. The surface of such fillers is often modified to increase the reactivity of the fillers in the polymer composition and thus the two-dimensional and three-dimensional bonds. It has been conventional in the rubber industry to incorporate carbon black and other reinforcing fillers into natural and synthetic rubbers to enhance the physical properties of cured rubber vulcanizates. Fillers used to reinforce such polymer compositions include natural fillers and synthetic fillers.

ゴム産業で使用される主要な非ブラック充填材のうちの1つは、非晶質の沈降シリカである。このシリカを含む充填材は、改善した引張強度、耐引裂き性、および耐摩滅性をゴム加硫物に与えるために使用される。シリカ充填材はまた、カーボンブラックと組み合わせて、乗用車のタイヤおよび道路以外で使用されるタイヤ(例えば、採掘および伐採の作業用のタイヤ、ならびに道路建設機材用のタイヤ)の最大走行距離を得るために使用される。そのような応用は、すでに十分に確立されている。単独の強化充填材として使用される場合、ゴム中で十分に分散しておらず、そして/または結合していないシリカ充填材は、カーボンブラックのみの使用によって得られる全般的な性能の改善を提供しない。これは、タイヤ(例えば、タイヤトレッド)に対して用いられるゴム加硫物で最も容易に観察される。   One of the major non-black fillers used in the rubber industry is amorphous precipitated silica. This silica-containing filler is used to provide rubber vulcanizates with improved tensile strength, tear resistance, and abrasion resistance. Silica filler can also be combined with carbon black to obtain maximum mileage for passenger car tires and tires used outside roads (eg, tires for mining and logging operations, and tires for road construction equipment). Used for. Such applications are already well established. When used as a sole reinforcing filler, silica fillers that are not well dispersed and / or bonded in the rubber provide improved overall performance obtained by using carbon black alone. do not do. This is most easily observed with rubber vulcanizates used for tires (eg, tire treads).

種々のカップリング剤(例えば、チタネート、ジルコネートおよびシラン)が、ゴム加硫物の性能を改善するために充填材がポリマー組成物(例えば、ゴム)に組み込まれる際のそのような充填材との使用について提案されてきた。そのような使用について提案される種々の有機シランカップリング剤の中には、メルカプトアルキルトリアルコキシシラン(例えば、メルカプトプロピルトリメトキシシラン)がある。メルカプトアルキルトリアルコキシシランの高コスト、ニートな材料に関連する刺激臭、ならびにそれらをゴム組成物へと混合するために必要とされる時間およびエネルギーは、シリカを含む充填材の、大量のゴムの応用における主要な強化充填材としてのより一般的な使用を妨げてきた。   Various coupling agents (eg, titanates, zirconates and silanes) may be used with such fillers when the filler is incorporated into a polymer composition (eg, rubber) to improve the performance of the rubber vulcanizate. It has been proposed for use. Among the various organosilane coupling agents proposed for such use are mercaptoalkyltrialkoxysilanes (eg, mercaptopropyltrimethoxysilane). The high cost of mercaptoalkyltrialkoxysilanes, the pungent odors associated with neat materials, and the time and energy required to mix them into the rubber composition are the same as the bulk of rubber containing fillers containing silica. It has prevented the more general use as the primary reinforcing filler in applications.

シリカ充填材に対するカップリング剤としてアルコキシシランを使用することにおける1つの欠点は、それらが排出気体を生ずることである。特に、アルコキシ基の加水分解は、アルコールの放出を生じ、その一部が周囲のエラストマーマトリックス中に保持されることになる。周囲のエラストマーマトリックス中に保持されるアルコール部分は、結果として形成されるゴム物品の表面欠陥を形成し得、かつ/または押し出し成形およびタイヤ成形中のトレッドの寸法安定性を損ない得る、有孔のゾーン(porous zone)またはブリスターを生じ得る。このアルコールの発生および気体排出は、アルコキシシランカップリング剤と混合されたエラストマーから製造される製品の耐用期間を通して続く。   One drawback in using alkoxysilanes as coupling agents for silica fillers is that they produce exhaust gases. In particular, hydrolysis of alkoxy groups results in the release of alcohol, a portion of which will be retained in the surrounding elastomeric matrix. The alcohol portion retained in the surrounding elastomeric matrix may form surface defects in the resulting rubber article and / or impair the dimensional stability of the tread during extrusion and tire molding. Can produce a zone or blister. This generation and outgassing of alcohol continues throughout the life of a product made from an elastomer mixed with an alkoxysilane coupling agent.

ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドが、メルカプトアルキルトリアルコキシシランの代わりに使用され得る。ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドを使用するシリカ充填ゴム組成物の調製は、一般的に、狭い操作温度範囲内で実施される必要がある。この混合温度は、シリカ−シラン反応が迅速に起こるのに十分に高いが、カップリング剤のポリスルファン官能基の不可逆的な熱分解、およびゴム混合物の早期硬化(スコーチ)を避けるのに十分にすべきである。これらの制限は、生産量の低減およびゴムマトリックス中のシリカの許容され得る分散を達成するための費用の増大を生じ得る。   Bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides can be used in place of mercaptoalkyltrialkoxysilanes. The preparation of silica-filled rubber compositions using bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides generally needs to be carried out within a narrow operating temperature range. This mixing temperature is high enough for the silica-silane reaction to occur rapidly, but is sufficient to avoid irreversible thermal decomposition of the polysulfane functionality of the coupling agent and premature curing (scorch) of the rubber mixture. Should be. These limitations can result in reduced production and increased costs to achieve acceptable dispersion of silica in the rubber matrix.

1重量%より高い炭素含有量、0.15重量%より高いメルカプト含有量、少なくとも0.3のシラン変換指数(以下に説明される)、および4以上の標準強化指数(同じく以下に説明される)によって特徴付けられる、改良された修飾充填材(例えば、粒状もしくは非晶質の無機酸化物)が調製され得ることがここで見出された。さらに、1重量%より高い炭素含有量、0.1重量%より高い硫黄含有量、少なくとも0.3のシラン変換指数(以下に説明される)、および7以上の300%伸び時の標準引張り応力(同じく以下に説明される)によって特徴付けられる改良された充填材(例えば、粒状もしくは非晶質の無機酸化物)が調製され得ることが見出された。本発明の修飾充填材は、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中で官能基化剤と疎水化剤との特定の組み合わせを利用し、この修飾充填材の酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理してこの懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させることにより、生成され得る。   Carbon content higher than 1 wt%, mercapto content higher than 0.15 wt%, silane conversion index of at least 0.3 (described below), and standard strengthening index of 4 or higher (also described below) It has now been found that improved modified fillers characterized by (e.g. granular or amorphous inorganic oxides) can be prepared. In addition, a carbon content higher than 1% by weight, a sulfur content higher than 0.1% by weight, a silane conversion index of at least 0.3 (described below), and a standard tensile stress at 300% elongation of 7 or more It has been found that improved fillers (eg, granular or amorphous inorganic oxides) characterized by (also described below) can be prepared. The modified filler of the present invention utilizes a specific combination of a functionalizing agent and a hydrophobizing agent in an aqueous suspension of an inorganic oxide having a pH of 2.5 or less. It can be produced by treating the suspension with an acid neutralizing agent to raise the pH of the suspension to the range of 3.0-10.

本明細書中で使用される場合、官能基化剤は、無機酸化物をその無機酸化物が使用されるポリマー組成物に共有結合させ得る反応性化学物質である。疎水化剤は、無機酸化物のその無機酸化物が使用される有機ポリマー組成物に対する親和性を上昇させながら、その無機酸化物の水に対する親和性の低下をもたらす程度まで無機酸化物と結合および/または会合し得る化学物質である。   As used herein, a functionalizing agent is a reactive chemical that can covalently bond an inorganic oxide to the polymer composition in which the inorganic oxide is used. The hydrophobizing agent binds to the inorganic oxide to the extent that it causes a decrease in the affinity of the inorganic oxide for water while increasing the affinity of the inorganic oxide for the organic polymer composition in which the inorganic oxide is used. A chemical substance that can associate.

上記少なくとも7以上の300%伸び時の標準引張り応力(すなわち、STS@300%)は、ゴム組成物の改善された強化を示す。改善された強化は、その製品の機械的耐久性の改善と解釈でき、これは、引裂き強度の向上、硬度の向上および耐磨耗性の向上によって証明される。改善された特性に加えて、修飾充填材は、ポリマー組成物に組み込まれるためにより少ない時間およびエネルギーを必要とするという利点を有する。   The standard tensile stress at 300% elongation of at least 7 or above (ie STS @ 300%) indicates improved reinforcement of the rubber composition. Improved reinforcement can be interpreted as an improvement in the mechanical durability of the product, which is evidenced by an increase in tear strength, an increase in hardness and an increase in wear resistance. In addition to improved properties, the modified filler has the advantage of requiring less time and energy to be incorporated into the polymer composition.

上記少なくとも4以上の標準強化指数(SRI)は、充填材−ポリマー組成物の成分間の相互作用もしくは結合の改変を示している。特に、充填材とポリマーとの間、および/またはポリマーとポリマーとの間には、充填材と充填材との間の所定量の相互作用に関して通常存在するよりも強い相互作用がある。別の言い方をすると、充填材と充填材との間には、充填材とポリマーとの間、および/またはポリマーとポリマーとの間の所定量の相互作用に関して通常存在するよりも弱い相互作用がある。ゴム組成物中のこれらの相互作用の適切な改善が、より良いタイヤ性能(例えば、改善されたトレッド磨耗寿命、より低い転がり抵抗、より良い雪上牽引、およびより低い騒音発生)を生ずることが報告された。改善された特性に加えて、修飾充填材は、ポリマー組成物に組み込まれるためにより少ない時間およびエネルギーを必要とするという利点を有する。   The standard reinforcement index (SRI) of at least 4 above indicates an interaction or bond modification between the components of the filler-polymer composition. In particular, there is a stronger interaction between the filler and the polymer and / or between the polymer and the polymer than is normally present for a given amount of interaction between the filler and the filler. In other words, there is a weaker interaction between filler and filler than is normally present for a given amount of interaction between filler and polymer and / or between polymer and polymer. is there. Appropriate improvements in these interactions in rubber compositions are reported to result in better tire performance (eg, improved tread wear life, lower rolling resistance, better snow traction, and lower noise generation). It was done. In addition to improved properties, the modified filler has the advantage of requiring less time and energy to be incorporated into the polymer composition.

(発明の詳細な説明)
実施例以外、または他に指定される場合以外、本明細書中で使用される、量、比率、範囲などを表す数字はすべて、すべての場合において、用語「約」により修飾されると理解されるべきである。
(Detailed description of the invention)
It is understood that all numbers representing amounts, ratios, ranges, etc., as used herein, are modified in all cases by the term “about” unless otherwise specified or otherwise specified. Should be.

本発明の修飾充填材は、1重量%より高い、もしくは少なくとも1.5重量%の、もしくは少なくとも2.0%の炭素含有量;0.15重量%より高い、もしくは少なくとも0.3重量%、もしくは少なくとも0.5重量%のメルカプト含有量;少なくとも0.3、もしくは少なくとも0.4、もしくは少なくとも0.5のシラン変換指数、および少なくとも4.0、もしくは少なくとも4.5、もしくは少なくとも5.0の標準強化指数を有するような充填材(すなわち、無機酸化物)を生ずる任意の方法により生成され得る。本発明の修飾充填材はまた、少なくとも6.2、もしくは少なくとも7.0、もしくは少なくとも7.5、もしくは少なくとも8.0の、300%伸び時の引張り応力によって特徴付けられ得る。さらに、本発明の修飾充填材は、1重量%より高い、もしくは少なくとも1.5重量%の、もしくは少なくとも2.0重量%の炭素含有量;0.1重量%より高い、もしくは少なくとも0.3重量%の、もしくは少なくとも0.6重量%の硫黄含有量;少なくとも0.3、もしくは少なくとも0.4、もしくは少なくとも0.5のシラン変換指数、および少なくとも7.0、もしくは少なくとも7.5、もしくは少なくとも8.0の、300%伸び時の標準引張り応力を有する充填材(すなわち、無機酸化物)を生ずる任意の方法によって生成され得る。本発明の修飾充填材は、さらに、20〜350m/g、もしくは40〜300m/g、もしくは100〜200m/gのBrunauer−Emmett−Teller(BET)一点表面積、5〜10の、もしくは5.5〜9.5の、もしくは6.0〜9.0のpH、もしくは6.5〜7.5のpH、または製品のpHは、記載された範囲を含め、これらの値の任意の組み合わせの範囲に及び得る;30パーセント未満の、もしくは25パーセント未満の、もしくは20パーセント未満(例えば、15%)のソックスレー抽出し得る炭素百分率によって特徴付けられ得る。修飾充填材の上記特性を決定するための方法は、実施例15および実施例35に記載される。 The modified filler of the present invention has a carbon content higher than 1% by weight, or at least 1.5% by weight, or at least 2.0%; higher than 0.15% by weight, or at least 0.3% by weight, Or a mercapto content of at least 0.5% by weight; a silane conversion index of at least 0.3, or at least 0.4, or at least 0.5, and at least 4.0, or at least 4.5, or at least 5.0. Can be produced by any method that yields a filler (ie, an inorganic oxide) having a standard reinforcement index of The modified filler of the present invention may also be characterized by a tensile stress at 300% elongation of at least 6.2, or at least 7.0, or at least 7.5, or at least 8.0. Further, the modified filler of the present invention has a carbon content of greater than 1% by weight, or at least 1.5% by weight, or at least 2.0% by weight; greater than 0.1% by weight, or at least 0.3% A sulfur content of wt%, or at least 0.6 wt%; a silane conversion index of at least 0.3, or at least 0.4, or at least 0.5, and at least 7.0, or at least 7.5, or It can be produced by any method that yields a filler (ie, inorganic oxide) having a standard tensile stress at 300% elongation of at least 8.0. Modified filler of the present invention, further, 20~350m 2 / g, or 40 to 300 m 2 / g, or 100 to 200 m 2 / g of Brunauer-Emmett-Teller (BET) single point surface area of 5 to 10, or A pH of 5.5 to 9.5, or 6.0 to 9.0, or a pH of 6.5 to 7.5, or the pH of the product is any of these values, including the stated range. The range of combinations can range; it can be characterized by a percent Soxhlet extractable carbon of less than 30 percent, or less than 25 percent, or less than 20 percent (eg, 15%). Methods for determining the above properties of the modified filler are described in Example 15 and Example 35.

当業者に公知の広範な種々の充填材が、本発明の修飾充填材を調製するために使用され得る。適切な充填材としては、沈降シリカ、コロイドシリカまたはそれらの混合物から選択される無機酸化物が挙げられ得るが、これらに限定されない。さらに、無機酸化物は、種々の成形プロセス、混合プロセス、または被覆プロセス(射出成形、積層、トランスファー成形、圧縮成形、ゴム混合、被覆(例えば、浸漬、刷毛塗り、ナイフ塗布、ローラー塗り、シルクスクリーン塗装、プリント、スプレー塗りなど)、キャスティングなどが挙げられるが、これらに限定されない)における使用に適した物質であり得る。   A wide variety of fillers known to those skilled in the art can be used to prepare the modified fillers of the present invention. Suitable fillers can include, but are not limited to, inorganic oxides selected from precipitated silica, colloidal silica, or mixtures thereof. In addition, inorganic oxides can be used in various molding processes, mixing processes, or coating processes (injection molding, lamination, transfer molding, compression molding, rubber mixing, coating (eg, dipping, brushing, knife coating, roller coating, silkscreening). The material may be suitable for use in (including but not limited to painting, printing, spraying, etc.), casting and the like.

非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材を生ずるために使用される無機酸化物は、ゴムと混合するために一般に使用される種類の沈降シリカであり得る。市販されている種々のシリカ物質が、本発明に使用され得る。代替の非限定的な実施形態において、このシリカとしては、名称210、243などを有するHi−Silという商標でPPG Industriesから市販されているシリカ;Rhone−Poulencから入手可能な、例えば、名称Z1165MPおよびZ165GRのシリカ;およびDegussa AGから入手可能な、例えば、名称VN2およびVN3などのシリカが挙げられ得る。   In a non-limiting embodiment, the inorganic oxide used to produce the modified filler of the present invention can be a type of precipitated silica commonly used for mixing with rubber. Various commercially available silica materials can be used in the present invention. In an alternative non-limiting embodiment, the silica includes silica commercially available from PPG Industries under the trademark Hi-Sil with names 210, 243, etc .; available from Rhone-Poulenc, for example, the names Mention may be made of silica of Z165GR; and silicas available from Degussa AG, for example the names VN2 and VN3.

本発明の修飾充填材を生成するために使用される沈降シリカは、当業者に公知の種々の方法によって調製され得る。非限定的な実施形態において、この沈降シリカは、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸ナトリウム)の溶液からの酸性沈殿によって調製され得る。沈降シリカを調製する方法は、シリカの所望の特性(例えば、所与の利用のために必要とされる、表面積および粒径)に基づいて選択され得る。   The precipitated silica used to produce the modified filler of the present invention can be prepared by various methods known to those skilled in the art. In a non-limiting embodiment, the precipitated silica can be prepared by acidic precipitation from a solution of silicate (eg, sodium silicate). The method of preparing the precipitated silica can be selected based on the desired properties of the silica, such as the surface area and particle size required for a given application.

本発明の代替の非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材を調製するのに使用される沈降シリカのBET表面積は、一般的に、50m/g〜1000m/g、もしくは100m/g〜500m/gの範囲内にある。 In alternate non-limiting embodiments of the present invention, BET surface area of the precipitated silica used to prepare the modified filler of the present invention are generally, 50m 2 / g~1000m 2 / g or 100 m, It exists in the range of 2 / g-500m < 2 > / g.

代替の非限定的な実施形態において、修飾充填材を形成するために使用される沈降シリカは、乾燥工程に先立つ製造段階からの水性懸濁液の形態(例えば、沈殿中に形成されるスラリー、または再液化した濾過ケーク)であり得る;あるいは、この懸濁液は、乾燥させたシリカを水性溶媒および/または有機溶媒中に再分散させることにより形成され得る。水性懸濁液および/または有機懸濁液中の親水性沈降シリカの濃度は重大ではなく、1重量%〜90重量%の範囲内にあり得るか、あるいは、親水性沈降シリカの濃度は、1重量%〜50重量%、または1重量%〜20重量%の範囲内にあり得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the precipitated silica used to form the modified filler is in the form of an aqueous suspension from the manufacturing stage prior to the drying process (e.g., a slurry formed during precipitation, Or a reliquefied filter cake); alternatively, the suspension can be formed by redispersing the dried silica in an aqueous and / or organic solvent. The concentration of hydrophilic precipitated silica in the aqueous and / or organic suspension is not critical and can be in the range of 1% to 90% by weight or the concentration of hydrophilic precipitated silica is 1 It can be in the range of wt% to 50 wt%, or 1 wt% to 20 wt%.

シラン変換指数は、式T/(T+T+T)によって定義され得る。T、TおよびTの値は、固体状態29Si NMRによって決定され、反応したシランユニットを表し得る。このシラン変換指数は、隣接するSi原子上のシランの反応または架橋、およびシラン同士の反応または架橋の程度の指標を提供し得る。一般に、指数の数字が大きいほど、シラン、シリカ表面および隣接するシランの間の架橋量が多くなる。Tは、1つの部位において、シリカ表面または別のシランに化学的に結合したシランユニットを表す。Tは、2つの部位において、シリカ表面上のSi原子および1つの隣接するシランか、2つの隣接するシランか、または2つの隣接する表面Si原子(すなわち部分的に架橋した構造)に化学的に結合したシランユニットを表す。Tは、3つの部位において、シリカ表面上の1つのSi原子および2つの隣接するシランか、2つのSi原子および1つのシランか、または3つのシランユニットに化学的に結合したシランユニットを表す。 The silane conversion index can be defined by the formula T 3 / (T 1 + T 2 + T 3 ). The values of T 1 , T 2 and T 3 are determined by solid state 29 Si NMR and may represent reacted silane units. This silane conversion index can provide an indication of the degree of reaction or crosslinking of silanes on adjacent Si atoms and the reaction or crosslinking of silanes. In general, the higher the index number, the greater the amount of crosslinking between the silane, the silica surface and the adjacent silane. T 1 represents a silane unit chemically bonded to the silica surface or another silane at one site. T 2 is chemically bonded to the Si atom on the silica surface and one adjacent silane, two adjacent silanes, or two adjacent surface Si atoms (ie, a partially crosslinked structure) at two sites. Represents a silane unit bonded to T 3 represents one Si atom and two adjacent silanes on the silica surface, two Si atoms and one silane, or a silane unit chemically bonded to three silane units at three sites .

シラン変換指数に匹敵する有機金属反応物変換指数が、ジルコネートおよび/またはチタネート(単独またはシランと組み合せて)と無機酸化物との反応または架橋、およびそれら自体の反応または架橋の程度の指標を提供するために、カップリング剤の技術分野の当業者によって開発され使用され得ると考えられる。   Organometallic reactant conversion index comparable to silane conversion index provides an indication of the extent of reaction or crosslinking of zirconate and / or titanate (alone or in combination with silane) with inorganic oxides and their own reaction or crosslinking To do so, it is believed that it can be developed and used by one skilled in the art of coupling agents.

標準強化指数は、標準混合プロトコルを使用して決定され得る。本明細書中に記載される標準混合プロトコルは、遊離している、すなわち結合していないカップリング剤のゴムバッチへの添加を含まない。典型的に、そのようなカップリング剤のゴムバッチへの添加は、コンパウンダーにより混合するために、より長い時間を必要とし得る。   The standard enhancement index can be determined using a standard mixing protocol. The standard mixing protocol described herein does not involve the addition of free or unbound coupling agent to the rubber batch. Typically, the addition of such a coupling agent to a rubber batch may require a longer time to mix with the compounder.

300%伸び時の標準引張り応力は、標準混合プロトコルを使用して決定され得る。本明細書中に記載される標準混合プロトコルは、遊離している、すなわち結合していないカップリング剤のゴムバッチへの添加を含まない。典型的に、そのようなカップリング剤のゴムバッチへの添加は、コンパウンダーにより混合するためにより多くの時間を必要とし得る。   The standard tensile stress at 300% elongation can be determined using a standard mixing protocol. The standard mixing protocol described herein does not involve the addition of free or unbound coupling agent to the rubber batch. Typically, the addition of such a coupling agent to a rubber batch may require more time to mix with a compounder.

修飾充填材が存在し得る有機ポリマー組成物(例えば、プラスチックおよび/または樹脂)としては、本質的に任意の有機プラスチックおよび/または樹脂が挙げられる。この定義に含まれるものが、ゴムコンパウンドである。そのようなポリマーは、Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,Fourth Edition,1996,Volume 19,pp 881−904に記載されており、この文献の記載は、本明細書中に参考として援用される。非限定的な実施形態において、修飾充填材は、ポリマーまたはその重合可能な成分と混合され得、このポリマーまたは重合可能な成分の物理的形態は、任意の液体もしくは混合可能な形態(例えば、溶液、懸濁液、ラテックス、分散物など)である。修飾充填材を含むポリマー組成物は、当該技術分野で公知の任意の方法により、粉砕され、混合され、成形され、そして硬化されて、ポリマー物品を形成し得る。非限定的な実施形態において、このポリマー物品は、ポリマー100部に対し10〜150部の修飾充填材がその物品中に分配され得る。適切なポリマーとしては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴムコンパウンド、およびエラストマーの特性を有する他のポリマーが挙げられ得るが、これらに限定されない。   Organic polymer compositions (eg, plastics and / or resins) in which a modified filler can be present include essentially any organic plastic and / or resin. Included in this definition is a rubber compound. Such polymers are described in Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, 1996, Volume 19, pp 881-904, the description of which is incorporated herein by reference. In a non-limiting embodiment, the modified filler can be mixed with the polymer or polymerizable component thereof, and the physical form of the polymer or polymerizable component can be any liquid or miscible form (eg, solution Suspensions, latexes, dispersions, etc.). The polymer composition comprising the modified filler can be pulverized, mixed, molded and cured by any method known in the art to form a polymer article. In a non-limiting embodiment, the polymer article can have 10-150 parts modified filler dispensed in the article for every 100 parts of polymer. Suitable polymers can include, but are not limited to, thermoplastics, thermosetting resins, rubber compounds, and other polymers having elastomeric properties.

これらのポリマーとしては、アルキド樹脂、油変成アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、天然油(例えば、アマニ油、キリ油、ダイズ油)、エポキシド、ナイロン、熱可塑性ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリカーボネート(すなわち、熱可塑性および熱硬化性)、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンコポリマーおよびエチレンプロピレンターポリマー、アクリル系(アクリル酸、アクリレート、メタクリレート(mathacrylate)、アクリルアミド、それらの塩、ハロゲン化水素(hydrohalide)などのホモポリマーおよびコポリマー)、フェノール樹脂、ポリオキシメチレン(ホモポリマーおよびコポリマー)、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリスルフィドゴム、ニトロセルロース、ビニルブチレート、ビニル(塩化ビニルおよび/または酢酸ビニルを含むポリマー)、エチルセルロース、酢酸セルロース、および酪酸セルロース、ビスコースレーヨン、シェラック、蝋、エチレンコポリマー(例えば、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレンアクリレートコポリマー)、有機ゴムなどが挙げられ得る。   These polymers include alkyd resins, oil-modified alkyd resins, unsaturated polyesters, natural oils (eg, linseed oil, tung oil, soybean oil), epoxides, nylon, thermoplastic polyesters (eg, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate). , Polycarbonate (ie, thermoplastic and thermosetting), polyethylene, polybutylene, polystyrene, polypropylene, ethylene propylene copolymer and ethylene propylene terpolymer, acrylic (acrylic acid, acrylate, methacrylate, acrylamide, salts thereof, halogen Homopolymers and copolymers such as hydrohalides), phenolic resins, polyoxymethylenes (homopolymers and copolymers) , Polyurethane, polysulfone, polysulfide rubber, nitrocellulose, vinyl butyrate, vinyl (polymer containing vinyl chloride and / or vinyl acetate), ethyl cellulose, cellulose acetate, and cellulose butyrate, viscose rayon, shellac, wax, ethylene copolymer (for example , Ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene acrylate copolymer), organic rubber and the like.

ポリマー組成物中に使用され得る修飾充填材の量は、変化し得る。非限定的な実施形態において、修飾充填材の量は、プラスチック組成物の総重量に基づき、5重量%〜70重量%であり得る。例えば、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)コポリマー中に使用される修飾充填材の典型的な量は、30重量%〜60重量%であり得、アクリロニトリル−スチレン−アクリレートコポリマー中では、5重量%〜20重量%であり得、脂肪族ポリケトン中では、15重量%〜30重量%であり得、アルキド樹脂(塗料およびインク用)中では、30重量%〜60重量%であり得、熱可塑性オレフィン中では、10重量%〜30重量%であり得、エポキシ樹脂中では、5重量%〜20重量%であり得、エチレン酢酸ビニルコポリマー中では、60重量%までであり得、エチレン酢酸エチルコポリマー中では、80重量%までであり得、液晶ポリマー(LCP)中では、30重量%〜70重量%であり得、フェノール樹脂中では、30重量%〜60重量%であり得、ポリエチレン中のその量は、40重量%より多量であり得る。   The amount of modified filler that can be used in the polymer composition can vary. In a non-limiting embodiment, the amount of modified filler can be 5% to 70% by weight based on the total weight of the plastic composition. For example, typical amounts of modified fillers used in ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) copolymers can be from 30 wt% to 60 wt%, and in acrylonitrile-styrene-acrylate copolymers, from 5 wt% to In aliphatic polyketones, from 15% to 30% by weight, in alkyd resins (for paints and inks), from 30% to 60% by weight in thermoplastic olefins Can be from 10% to 30% by weight, in epoxy resins from 5% to 20% by weight, in ethylene vinyl acetate copolymers up to 60% by weight, in ethylene ethyl acetate copolymers 80% by weight, in liquid crystal polymer (LCP), 30% to 70% by weight, in phenolic resin Obtained was 30 wt% to 60 wt%, the amount in the polyethylene may be a large amount than 40% by weight.

非限定的な実施形態において、このポリマーは、有機ゴムであり得る。そのようなゴムの非限定的な例としては、天然ゴム;ブタジエンならびにその同族体および誘導体(例えば:シス−1,4−ポリイソプレン;3,4−ポリイソプレン;シス−1,4−ポリブタジエン;トランス−1,4−ポリブタジエン;1,2−ポリブタジエン)の単独重合から形成されるゴム、ならびに、ブタジエンならびにその同族体および誘導体と、エチレン性不飽和を含む1つ以上の共重合可能なモノマー(例えば、スチレンおよびその誘導体、ビニル−ピリジンおよびその誘導体、アクリロニトリル、イソブチレンおよびアルキル置換アクリレート(例えば、メチルメタクリレート))との共重合から形成されるゴムが挙げられ得るが、これらに限定されない。さらなる非限定的な例としては、種々の百分率のスチレンおよびブタジエンを含み、所望の場合は、ブタジエンの種々の異性体を使用する、スチレン−ブタジエンコポリマーゴム(以後、「SBR」);スチレンポリマーと、イソプレンポリマーと、ブタジエンポリマーとのターポリマー、およびそれらの種々の異性体;アクリロニトリルベースのコポリマーゴム組成物およびターポリマーゴム組成物;ならびにイソブチレンベースのゴム組成物;または、それらの混合物が挙げられ得、これらは、例えば、米国特許第4,530,959号;同第4,616,065号;同第4,748,199号;同4,866,131号;4,894,420号;4,925,894号;同第5,082,901号;および同第5,162,409号に記載される通りである。   In a non-limiting embodiment, the polymer can be an organic rubber. Non-limiting examples of such rubbers include natural rubber; butadiene and homologues and derivatives thereof (eg: cis-1,4-polyisoprene; 3,4-polyisoprene; cis-1,4-polybutadiene; Rubbers formed from the homopolymerization of trans-1,4-polybutadiene; 1,2-polybutadiene), and one or more copolymerizable monomers containing ethylenic unsaturation with butadiene and its homologues and derivatives Examples include, but are not limited to, rubbers formed from copolymerization with styrene and its derivatives, vinyl-pyridine and its derivatives, acrylonitrile, isobutylene and alkyl-substituted acrylates such as methyl methacrylate. Further non-limiting examples include styrene-butadiene copolymer rubber (hereinafter “SBR”), including various percentages of styrene and butadiene, and using various isomers of butadiene, if desired; Terpolymers of isoprene and butadiene polymers, and various isomers thereof; acrylonitrile-based copolymer rubber compositions and terpolymer rubber compositions; and isobutylene-based rubber compositions; or mixtures thereof. Obtained, for example, U.S. Pat. Nos. 4,530,959; 4,616,065; 4,748,199; 4,866,131; 4,894,420; 4,925,894; 5,082,901; and 5,162,409. It is as mounting.

適切な有機ポリマーの非限定的な例としては、エチレンと、他の高級αオレフィン(例えば、プロピレン、ブテン−1およびペンテン−1)とジエンモノマーとのコポリマーが挙げられ得る。これらの有機ポリマーは、ブロックポリマー、ランダムポリマーまたはシーケンシャルポリマーであり得、当該技術分野において公知の方法(例えば、乳化重合プロセス(例えば、e−SBR)もしくは溶液重合プロセス(例えば、s−SBR)であるが、これらに限定されない)によって調製され得る。本発明において使用するためのポリマーのさらなる非限定的な例としては、部分的にもしくは完全に官能基化したポリマー(結合ポリマーもしくは星型(star−branched)ポリマーが挙げられる)が挙げられ得る。官能基化有機ゴムのさらなる非限定的な例としては、ポリクロロプレン、クロロブチルおよびブロモブチルゴム、ならびに臭素化イソブチレン−co−パラメチルスチレンゴムが挙げられ得る。非限定的な実施形態において、有機ゴムは、ポリブタジエン、s−SBRおよびそれらの混合物であり得る。   Non-limiting examples of suitable organic polymers may include copolymers of ethylene, other higher alpha olefins (eg, propylene, butene-1 and pentene-1) and diene monomers. These organic polymers can be block polymers, random polymers or sequential polymers and can be obtained by methods known in the art (eg, emulsion polymerization processes (eg, e-SBR) or solution polymerization processes (eg, s-SBR)). But not limited thereto). Additional non-limiting examples of polymers for use in the present invention can include partially or fully functionalized polymers, including bound polymers or star-branched polymers. Additional non-limiting examples of functionalized organic rubbers can include polychloroprene, chlorobutyl and bromobutyl rubbers, and brominated isobutylene-co-paramethylstyrene rubbers. In a non-limiting embodiment, the organic rubber can be polybutadiene, s-SBR, and mixtures thereof.

非限定的な実施形態において、本ポリマー組成物は、硬化可能なゴムであり得る。用語「硬化可能なゴム」は、天然ゴム、ならびにその種々の未処理形態および再生形態、ならびに種々の合成ゴムを含むことが意図される。代替の非限定的な実施形態において、硬化可能なゴムとしては、SBRとブタジエンゴム(BR)との組み合せ、SBRとBRと天然ゴムとの組み合わせ、ならびに有機ゴムとして上記に開示した物質の他の任意の組み合わせが挙げられ得る。本発明の記載において、用語「ゴム」、「エラストマー」および「ゴム状エラストマー」は、そうでないと示されない限り、交換可能に使用され得る。用語「ゴム組成物」、「混合ゴム」および「ゴムコンパウンド」は、種々の成分および物質とブレンドまたは混合したゴムをいうために交換可能に使用され、そのような用語は、ゴム混合またはゴム混合技術分野の当業者に周知である。   In a non-limiting embodiment, the polymer composition can be a curable rubber. The term “curable rubber” is intended to include natural rubber, as well as various raw and reclaimed forms thereof, and various synthetic rubbers. In an alternative non-limiting embodiment, the curable rubber may include a combination of SBR and butadiene rubber (BR), a combination of SBR, BR and natural rubber, and other materials disclosed above as organic rubbers. Any combination may be mentioned. In the description of the present invention, the terms “rubber”, “elastomer” and “rubbery elastomer” may be used interchangeably unless otherwise indicated. The terms “rubber composition”, “mixed rubber” and “rubber compound” are used interchangeably to refer to a rubber blended or mixed with various ingredients and materials, such terms are used for rubber mixing or rubber mixing. Well known to those skilled in the art.

本発明の修飾充填材は、当業者に公知の種々の方法を使用して調製され得る。代替の非限定的な実施形態において、この修飾充填材は、それぞれ米国特許第5,908,660号および同第5,919,298号に開示される通りの、疎水性シリカおよびヒュームドシリカを調製するための工程Aのみ、もしくは工程AおよびBの両方を、以下の変更を加えて使用することにより調製され得、この関連する開示は、本明細書中に参考として援用される。使用される酸の量は、水性懸濁液中で2.5以下のpH、もしくは2.0以下のpH、もしくは1.0以下のpH、もしくは0.5以下のpHを生じ;使用される修飾する化学物質は、メルカプト有機金属反応物と硫黄を含まない有機金属化合物(本明細書において、以後、非硫黄性有機金属化合物という)との組み合せであり、メルカプト有機金属反応物と非硫黄性有機金属化合物との重量比は、少なくとも0.05:1、もしくは0.05:1〜10:1、もしくは0.1:1〜5:1、もしくは0.2:1〜2:1、もしくは0.5:1〜1:1であり、この重量比は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間の範囲に及び得;そして、化学処理反応が完了した後、酸性(加えられたかまたはハロゲン化有機金属化合物の加水分解によってインサイチューで生じた)が中和される。非限定的な実施形態において、化学処理反応を完了した後、得られた水性懸濁液のpHは、3〜10のpHの範囲に上げられる。中和剤は、酸性溶液のpHを上昇させるために当該技術分野において公知であるような広範な種々の物質から選択され得る。この中和剤は、修飾充填材の特性が、悪影響を受けないように選択されるべきである。適切な中和剤の非限定的な例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および炭酸水素ナトリウムが挙げられ得るが、これらに限定されない。別の非限定的な実施形態において、この修飾充填材の中和は、噴霧乾燥中に気体のアンモニアを水溶液に加えることにより達成され得る。   The modified filler of the present invention can be prepared using various methods known to those skilled in the art. In an alternative non-limiting embodiment, the modified filler comprises hydrophobic silica and fumed silica, as disclosed in US Pat. Nos. 5,908,660 and 5,919,298, respectively. Step A for preparation alone or both steps A and B can be prepared using the following modifications, the relevant disclosures of which are hereby incorporated by reference. The amount of acid used results in a pH of 2.5 or lower, or a pH of 2.0 or lower, or a pH of 1.0 or lower, or a pH of 0.5 or lower in an aqueous suspension; used The modifying chemical is a combination of a mercapto organometallic reactant and a sulfur-free organometallic compound (hereinafter referred to as a non-sulfur organometallic compound). The weight ratio to the organometallic compound is at least 0.05: 1, or 0.05: 1 to 10: 1, or 0.1: 1 to 5: 1, or 0.2: 1 to 2: 1, or 0.5: 1 to 1: 1, and this weight ratio can range between any combination of these values, including the stated values; and, after the chemical treatment reaction is complete, acidic (Added or halogenated organometallic compounds Generated in situ) it is neutralized by hydrolysis. In a non-limiting embodiment, after completing the chemical treatment reaction, the pH of the resulting aqueous suspension is raised to a pH range of 3-10. The neutralizing agent can be selected from a wide variety of materials as are known in the art for raising the pH of acidic solutions. This neutralizing agent should be selected so that the properties of the modified filler are not adversely affected. Non-limiting examples of suitable neutralizing agents can include, but are not limited to, sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, and sodium bicarbonate. In another non-limiting embodiment, neutralization of the modified filler can be accomplished by adding gaseous ammonia to the aqueous solution during spray drying.

工程(A)において使用される酸は、有機酸および/または無機酸を含めた広範な種々の酸から選択され得る。非限定的な実施形態において、酸触媒は、無機酸触媒であり得る。適切な酸触媒の非限定的な例としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、およびベンゼンスルホン酸が挙げられ得るが、これらに限定されない。1種の酸触媒または2種以上の酸触媒の混合物が、所望により使用され得る。非限定的な実施形態において、有機金属反応物がクロロシランである場合、触媒量の酸は、クロロシランの加水分解によって、またはクロロシランと無機酸化物のヒドロキシルとの直接的な反応によってインサイチュで生じ得る。   The acid used in step (A) can be selected from a wide variety of acids including organic and / or inorganic acids. In a non-limiting embodiment, the acid catalyst can be an inorganic acid catalyst. Non-limiting examples of suitable acid catalysts can include, but are not limited to, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and benzenesulfonic acid. One acid catalyst or a mixture of two or more acid catalysts may be used as desired. In a non-limiting embodiment, when the organometallic reactant is chlorosilane, a catalytic amount of acid can be generated in situ by hydrolysis of chlorosilane or by direct reaction of chlorosilane with an inorganic oxide hydroxyl.

工程(A)が実施される温度は重大ではなく、20℃〜250℃の範囲内であり得るが、望ましい場合は、それよりもやや低い温度もしくはやや高い温度が使用され得る。この反応温度は、使用される反応物(例えば、有機金属化合物、酸、および使用される場合は、共溶媒)に依存する。非限定的な実施形態において、工程(A)は、30℃〜150℃の範囲の温度で実施される。別の非限定的な実施形態において、工程(A)は、工程(A)で使用されるスラリーの還流温度にて実施され得る。   The temperature at which step (A) is carried out is not critical and can be in the range of 20 ° C to 250 ° C, although slightly lower or slightly higher temperatures can be used if desired. The reaction temperature depends on the reactants used (eg, organometallic compound, acid, and cosolvent, if used). In a non-limiting embodiment, step (A) is performed at a temperature in the range of 30 ° C to 150 ° C. In another non-limiting embodiment, step (A) can be performed at the reflux temperature of the slurry used in step (A).

上記の反応において、修飾する化学物質もしくはカップリング剤は、メルカプト有機金属化合物の代わりの官能基化剤と非硫黄性有機金属化合物の代わりの疎水化剤との組み合わせであり得る。この官能基化剤と疎水化剤との組み合わせは、メルカプト有機金属化合物と非硫黄性有機金属化合物との組み合せについて特定された同じ重量比で使用され得る。官能基化剤が含み得る反応性基の非限定的な例としては、ビニル、エポキシ、グリシドキシおよび(メタ)アクリルオキシが挙げられるが、これらに限定されない。さらなる非限定的な例としては、スルフィド基、ポリスルフィド基、およびメルカプト基が挙げられ得るが、但し、これらは、本明細書中に含まれる化学式IおよびVIによって表される反応物と会合していない。疎水化剤としては、適切な物質として、天然もしくは合成の油脂、および化学式II、III、IV、Vによって表される非硫黄性有機金属化合物などの化学物質、ならびにそのような疎水化剤の混合物が挙げられ得るが、これらに限定されない。   In the above reaction, the modifying chemical or coupling agent can be a combination of a functionalizing agent instead of a mercapto organometallic compound and a hydrophobizing agent instead of a non-sulfur organometallic compound. This combination of functionalizing agent and hydrophobizing agent can be used at the same weight ratio specified for the combination of mercapto organometallic compound and non-sulfur organometallic compound. Non-limiting examples of reactive groups that the functionalizing agent can include include, but are not limited to, vinyl, epoxy, glycidoxy and (meth) acryloxy. Further non-limiting examples can include sulfide groups, polysulfide groups, and mercapto groups, provided that these are associated with the reactants represented by Formulas I and VI included herein. Absent. Hydrophobizing agents include, as suitable materials, natural or synthetic oils and fats, and chemicals such as non-sulfur organometallic compounds represented by Formulas II, III, IV, V, and mixtures of such hydrophobizing agents Can be mentioned, but is not limited thereto.

無機酸化物の酸性水性懸濁液を、メルカプト有機金属化合物と非硫黄性有機金属化合物(例えば、非硫黄有機ケイ素化合物)との組み合わせと接触させる最初の工程は、さらに、無機酸化物とのそれらの反応を促進するのに十分な量の水混和性溶媒を加える工程を包含し得る。この溶媒は、疎水性硫黄化合物と非硫黄性有機金属化合物との組合せと、親水性無機酸化物との相互作用を加速させる相間移動剤として作用し得る。代替の比限定的な実施形態において、水混和性有機溶媒が使用される場合、この水混和性有機溶媒の量は、水性懸濁液の少なくとも5重量%、または水性懸濁液の15重量%〜50重量%、もしくは20重量%〜30重量%を構成し得、あるいは、この重量%は、記載された値を含めたこれらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。適切な水混和性溶媒の非限定的な例としては、エタノール、イソプロパノール、およびテトラヒドロフランなどのアルコールが挙げられ得るが、これらに限定されない。非限定的な実施形態において、イソプロパノールは、水混和性有機溶媒として使用され得る。   The initial step of contacting the acidic aqueous suspension of the inorganic oxide with a combination of a mercapto organometallic compound and a non-sulfur organometallic compound (eg, a non-sulfur organosilicon compound) further comprises those with the inorganic oxide. Adding a sufficient amount of a water-miscible solvent to promote the reaction. This solvent can act as a phase transfer agent that accelerates the interaction between the combination of the hydrophobic sulfur compound and the non-sulfur organometallic compound and the hydrophilic inorganic oxide. In an alternative ratio limiting embodiment, when a water miscible organic solvent is used, the amount of the water miscible organic solvent is at least 5% by weight of the aqueous suspension, or 15% by weight of the aqueous suspension. May constitute -50 wt%, or 20 wt% -30 wt%, or the wt% may vary between any combination of these values, including the stated values. Non-limiting examples of suitable water-miscible solvents can include, but are not limited to, alcohols such as ethanol, isopropanol, and tetrahydrofuran. In a non-limiting embodiment, isopropanol can be used as a water miscible organic solvent.

代替の非限定的な実施形態において、界面活性剤は、水混和性有機溶媒と組み合せてか、または水混和性有機溶媒の代わりに、メルカプト有機金属化合物および非硫黄性化合物による無機酸化物の化学修飾を促進するのに十分な量で、最初の工程で使用され得る。この界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、またはそのような界面活性剤の混合物から選択され得る。この界面活性剤は、得られた化学修飾された無機酸化物の性能に対し、その意図される使用に有害な影響を有しないように選択され得る。代替の非限定的な実施形態において、使用される場合、この界面活性剤は、水性懸濁液の0.05重量%〜10重量%、もしくは0.1重量%〜5重量%、もしくは0.1重量%〜3重量%の量で存在し得、またはこの重量%は、記載された値を含めこれらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the surfactant is combined with a water miscible organic solvent or in place of a water miscible organic solvent instead of inorganic oxide chemistry with mercapto organometallic compounds and non-sulfur compounds. It can be used in the first step in an amount sufficient to facilitate modification. This surfactant may be selected from nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, or a mixture of such surfactants. The surfactant can be selected so that it does not have a detrimental effect on the performance of the resulting chemically modified inorganic oxide for its intended use. In an alternative non-limiting embodiment, when used, the surfactant is 0.05% to 10%, or 0.1% to 5%, or 0. It can be present in an amount of 1% to 3% by weight, or this weight% can vary between any combination of these values, including the stated value.

適切な界面活性剤の非限定的な例としては、アルキルフェノールポリグリコールエーテル(例えば、p−オクチルフェノールポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル、p−ノニルフェノールポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル)、アルキルポリエチレングリコールエーテル(例えば、ドデシルポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル)、ポリグリコール(例えば、ポリエチレングリコール2000)、アルキルトリメチルアンモニウム塩(例えば、塩化セチルトリメチルアンモニウム、または臭化セチルトリメチルアンモニウム)、ジアルキルジメチルアンモニウム塩(例えば、塩化ジラウリルジメチルアンモニウム)、アルキルベンジルトリメチルアンモニウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩(例えば、p−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、p−ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム)、硫酸水素アルキル(例えば、硫酸水素ラウリル)、および硫酸アルキル(例えば、硫酸ラウリル)が挙げられ得るが、これらに限定されない。非限定的な実施形態において、この界面活性剤としては、アリル末端ブロックされたポリエチレンオキシドを有する、ポリシロキサンポリマーまたはポリシロキサンコポリマーが挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable surfactants include alkylphenol polyglycol ethers (eg, p-octylphenol polyethylene glycol (20 units) ether, p-nonylphenol polyethylene glycol (20 units) ether), alkyl polyethylene glycol ethers (eg, , Dodecyl polyethylene glycol (20 units) ether), polyglycol (eg, polyethylene glycol 2000), alkyltrimethylammonium salt (eg, cetyltrimethylammonium chloride or cetyltrimethylammonium bromide), dialkyldimethylammonium salt (eg, dichloride chloride) Lauryldimethylammonium), alkylbenzyltrimethylammonium salts, alkylbenzenesulfonates (eg If, sodium p- dodecylbenzenesulfonate, p- nonyl sodium benzenesulfonate), alkyl hydrogen sulfate (e.g., hydrogen sulfate lauryl), and alkyl sulfates (such as, but lauryl sulfate) may include, but are not limited to. In a non-limiting embodiment, the surfactant can include a polysiloxane polymer or polysiloxane copolymer having an allyl endblocked polyethylene oxide.

非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材を生成するために使用されるメルカプト有機金属化合物は、以下に図示する式I:   In a non-limiting embodiment, the mercapto organometallic compound used to produce the modified filler of the present invention is represented by formula I:

Figure 2008524104
によって表され得、ここで、Mはケイ素であり得、Lは、ハロゲンまたは−ORであり得、Qは、水素、C〜C12アルキル、またはハロ置換C〜C12アルキルであり得、Rは、C〜C12アルキレンであり得、Rは、C〜C12アルキル、または2個〜12個の炭素原子を含むアルコキシアルキルであり得、上記ハロゲンもしくは(ハロ)基は、クロロ、ブロモ、ヨード、またはフルオロであり、そして、nは、1、2または3であり得る。さらなる非限定的な実施形態において、Rは、C〜Cアルキレン(例えば、メチレン、エチレン、およびプロピレン)であり得、Rは、C〜Cアルキル(例えば、メチルおよびエチル)であり得、Lは−ORであり得、そしてnは3であり得る。別の非限定的な実施形態において、2個のメルカプト基を有するメルカプト有機金属反応物が使用され得る。
Figure 2008524104
Where M can be silicon, L can be halogen or —OR 7 , Q is hydrogen, C 1 -C 12 alkyl, or halo-substituted C 1 -C 12 alkyl. R 6 can be C 1 -C 12 alkylene, R 7 can be C 1 -C 12 alkyl, or alkoxyalkyl containing 2 to 12 carbon atoms, the halogen or (halo) The group can be chloro, bromo, iodo, or fluoro, and n can be 1, 2, or 3. In further non-limiting embodiments, R 6 can be C 1 -C 3 alkylene (eg, methylene, ethylene, and propylene) and R 7 is C 1 -C 4 alkyl (eg, methyl and ethyl). L can be -OR 6 and n can be 3. In another non-limiting embodiment, a mercapto organometallic reactant having two mercapto groups can be used.

代替の非限定的な実施形態において、メルカプト基がブロックされている、すなわち、メルカプトの水素原子が別の基によって置換されている、メルカプト有機金属化合物が使用され得る。これらのブロックされたメルカプト有機金属化合物は、単結合により硫黄と直接結合している、不飽和のへテロ原子または炭素を有し得る。ブロック基の非限定的な例としては、チオカルボン酸エステル、ジチオカルバミン酸エステル、チオスルホン酸エステル、チオ硫酸エステル、チオリン酸エステル、チオホスホン酸エステル、チオホスフィン酸エステルなどが挙げられ得るが、これらに限定されない。   In an alternative non-limiting embodiment, a mercapto organometallic compound may be used in which the mercapto group is blocked, ie, the mercapto hydrogen atom is replaced by another group. These blocked mercapto organometallic compounds may have unsaturated heteroatoms or carbons that are bonded directly to sulfur by a single bond. Non-limiting examples of blocking groups may include, but are not limited to, thiocarboxylic acid esters, dithiocarbamic acid esters, thiosulfonic acid esters, thiosulfuric acid esters, thiophosphoric acid esters, thiophosphonic acid esters, thiophosphinic acid esters, and the like. .

非限定的な実施形態において、充填材をポリマーと結合させるための混合物の反応が望ましい場合、脱ブロック剤が、ブロックされたメルカプト有機金属化合物を脱ブロックするために混合物中に存在し得る。水および/またはアルコールが混合物中に存在する場合は、加水分解もしくはアルコール分解によってブロック基を除去して対応するメルカプト有機金属化合物を遊離させることを開始し、促進するために、触媒(例えば、第三級アミン、ルイス酸、またはチオール)が使用され得る。そのような化合物(例えば、ブロックされたメルカプトシラン)を調製し、使用するための種々の手順が、当該技術分野において公知であり、それらの手順としては、PCT出願番号WO99/09036、ならびに米国特許第3,692,812号、および同第3,922,436号に開示された手順が挙げられ得、これらの文献の関連する部分が、本明細書中に参考として援用される。   In a non-limiting embodiment, a deblocking agent can be present in the mixture to deblock the blocked mercapto organometallic compound when reaction of the mixture to bind the filler to the polymer is desired. If water and / or alcohol is present in the mixture, a catalyst (e.g., a first catalyst) may be used to initiate and promote the removal of the blocking group by hydrolysis or alcoholysis to liberate the corresponding mercaptoorganometallic compound. Tertiary amines, Lewis acids, or thiols) can be used. Various procedures for preparing and using such compounds (eg, blocked mercaptosilanes) are known in the art, including those described in PCT application number WO 99/09036, as well as US patents. The procedures disclosed in US Pat. Nos. 3,692,812 and 3,922,436 may be mentioned, and relevant portions of these documents are incorporated herein by reference.

適切なメルカプト有機金属化合物の非限定的な例としては、メルカプトメチルトリメトキシシラン、メルカプトエチルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトメチルトリエトキシシラン、メルカプトエチルトリプロポキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、(メルカプトメチル)ジメチルエトキシシラン、(メルカプトメチル)メチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、およびそれらの混合物が挙げられ得るが、これらに限定されない。代替の非限定的な実施形態において、このメルカプト有機金属化合物としては、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルトリエトキシシラン、またはこれらの混合物が挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable mercapto organometallic compounds include mercaptomethyltrimethoxysilane, mercaptoethyltrimethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptomethyltriethoxysilane, mercaptoethyltripropoxysilane, mercaptopropyltriethoxysilane. , (Mercaptomethyl) dimethylethoxysilane, (mercaptomethyl) methyldiethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, and mixtures thereof, but are not limited to these. In an alternative non-limiting embodiment, the mercapto organometallic compound can include mercaptopropyltrimethoxysilane, mercaptopropyltriethoxysilane, or mixtures thereof.

適切なブロックされたメルカプトシランの非限定的な例としては、、チオ酢酸2−トリエトキシシリル−1−エチル、チオオクタン酸3−トリメトキシ−シリル−1−プロピル、ビス−(3−トリエトキシシリル−1−プロピル)−メチルジチオホスホネート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルジメチルチオホスフィネート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルメチルチオスルフェート、3−トリエトキシシリル−1−プロピルトルエンチオスルホネート、およびこれらの混合物が挙げられ得るが、これらに限定されない。   Non-limiting examples of suitable blocked mercaptosilanes include 2-triethoxysilyl-1-ethyl thioacetate, 3-trimethoxy-silyl-1-propyl thiooctanoate, bis- (3-triethoxysilyl- 1-propyl) -methyldithiophosphonate, 3-triethoxysilyl-1-propyldimethylthiophosphinate, 3-triethoxysilyl-1-propylmethylthiosulfate, 3-triethoxysilyl-1-propyltoluenethiosulfonate, and Mixtures of these may be mentioned, but are not limited to these.

上記の反応において、修飾する化学物質もしくはカップリング剤は、ビス−(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドの代わりの官能基化剤と、非硫黄性有機金属化合物の代わりの疎水化剤との組合せであり得る。官能基化剤と疎水化剤との組み合せは、ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドと非硫黄性有機金属化合物との組み合せについて特定された同じ重量比で使用され得る。官能基化剤が含み得る反応性基の非限定的な例としては、ビニル、エポキシ、グリシドキシ、および(メタ)アクリルオキシが挙げられ得るが、これらに限定されない。さらなる非限定的な例としては、スルフィド基、ポリスルフィド基、およびメルカプト基が挙げられ得るが、但し、これらは、本明細書中に含まれる化学式IおよびVIによって表される反応物と会合していない。疎水化剤としては、適切な物質として、天然もしくは合成の油脂、ならびに化学式II、III、IV、Vによって表される非硫黄性有機金属化合物、ならびにそのような疎水化剤の混合物などの化学物質が挙げられ得るが、これらに限定されない。   In the above reaction, the modifying chemical or coupling agent may be a combination of a functionalizing agent instead of bis- (alkoxysilylalkyl) polysulfide and a hydrophobizing agent instead of a non-sulfur organometallic compound. . The combination of functionalizing agent and hydrophobizing agent can be used at the same weight ratio specified for the combination of bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide and non-sulfur organometallic compound. Non-limiting examples of reactive groups that the functionalizing agent may include include, but are not limited to, vinyl, epoxy, glycidoxy, and (meth) acryloxy. Further non-limiting examples can include sulfide groups, polysulfide groups, and mercapto groups, provided that these are associated with the reactants represented by Formulas I and VI included herein. Absent. As hydrophobizing agents, suitable substances include chemicals such as natural or synthetic oils and fats, and non-sulfur organometallic compounds represented by the formulas II, III, IV, V, and mixtures of such hydrophobizing agents. Can be mentioned, but is not limited thereto.

沈降シリカの酸性水性懸濁液を、ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドと非硫黄性有機金属化合物(例えば、非硫黄有機ケイ素化合物)との組み合わせと接触させる最初の工程は、さらに、沈降シリカとのそれらの反応を加速するのに十分な量の水混和性溶媒を加える工程を包含し得る。この溶媒は、疎水性硫黄化合物と非硫黄性有機金属化合物との組合せと、親水性無機酸化物との相互作用を加速させる相間移動剤として作用し得る。代替の非限定的な実施形態において、水混和性有機溶媒が使用される場合、この水混和性有機溶媒の量は、水性懸濁液の少なくとも5重量%、または水性懸濁液の15重量%〜50重量%、もしくは20重量%〜30重量%を構成し得、あるいは、この重量%は、記載された値を含めこれらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。適切な水混和性溶媒の非限定的な例としては、エタノール、イソプロパノール、およびテトラヒドロフランなどのアルコールが挙げられ得るが、これらに限定されない。非限定的な実施形態において、イソプロパノールは、水混和性有機溶媒として使用され得る。   The initial step of contacting the acidic aqueous suspension of precipitated silica with a combination of a bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide and a non-sulfur organometallic compound (eg, a non-sulfur organosilicon compound) is further performed with the precipitated silica. Adding a sufficient amount of a water miscible solvent to accelerate the reactions can be included. This solvent can act as a phase transfer agent that accelerates the interaction between the combination of the hydrophobic sulfur compound and the non-sulfur organometallic compound and the hydrophilic inorganic oxide. In an alternative non-limiting embodiment, when a water miscible organic solvent is used, the amount of the water miscible organic solvent is at least 5% by weight of the aqueous suspension, or 15% by weight of the aqueous suspension. May constitute -50 wt%, or 20 wt% -30 wt%, or the wt% may vary between any combination of these values, including the stated values. Non-limiting examples of suitable water-miscible solvents can include, but are not limited to, alcohols such as ethanol, isopropanol, and tetrahydrofuran. In a non-limiting embodiment, isopropanol can be used as a water miscible organic solvent.

代替の非限定的な実施形態において、界面活性剤は、水混和性有機溶媒と組み合せてか、または水混和性有機溶媒の代わりに、ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドおよび非硫黄性化合物による無機酸化物の化学修飾を促進するのに十分な量で、最初の工程で使用され得る。この界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、またはそのような界面活性剤の混合物から選択され得る。この界面活性剤は、得られる化学修飾された無機酸化物の性能に対し、その意図される使用についての有害な影響を有しないように選択され得る。代替の非限定的な実施形態において、使用される場合、この界面活性剤は、水性懸濁液の0.05重量%〜10重量%、もしくは0.1重量%〜5重量%、もしくは0.1重量%〜3重量%の量で存在し得、またはこの重量%は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the surfactant can be combined with a water miscible organic solvent or in place of a water miscible organic solvent, inorganic oxidation with bis (alkoxysilylalkyl) polysulfides and non-sulfuric compounds. It can be used in the first step in an amount sufficient to facilitate chemical modification of the product. This surfactant may be selected from nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, or a mixture of such surfactants. This surfactant may be selected so that it does not have a detrimental effect on its intended use on the performance of the resulting chemically modified inorganic oxide. In an alternative non-limiting embodiment, when used, the surfactant is 0.05% to 10%, or 0.1% to 5%, or 0. It can be present in an amount of 1% to 3% by weight, or this weight% can vary between any combination of these values, including the stated value.

適切な界面活性剤の非限定的な例としては、アルキルフェノールポリグリコールエーテル(例えば、p−オクチルフェノールポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル、p−ノニルフェノールポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル)、アルキルポリエチレングリコールエーテル(例えば、ドデシルポリエチレングリコール(20ユニット)エーテル)、ポリグリコール(例えば、ポリエチレングリコール2000)、アルキルトリメチルアンモニウム塩(例えば、塩化セチルトリメチルアンモニウム、または臭化セチルトリメチルアンモニウム)、ジアルキルジメチルアンモニウム塩(例えば、塩化ジラウリルジメチルアンモニウム)、アルキルベンジルトリメチルアンモニウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩(例えば、p−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、p−ノニルベンゼンスルホン酸ナトリウム)、硫酸水素アルキル(例えば、硫酸水素ラウリル)、硫酸アルキル(例えば、硫酸ラウリル)が挙げられ得るが、これらに限定されない。非限定的な実施形態において、この界面活性剤としては、アリル末端ブロックされたポリエチレンオキシドを有する、ポリシロキサンポリマーまたはポリシロキサンコポリマーが挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable surfactants include alkylphenol polyglycol ethers (eg, p-octylphenol polyethylene glycol (20 units) ether, p-nonylphenol polyethylene glycol (20 units) ether), alkyl polyethylene glycol ethers (eg, , Dodecyl polyethylene glycol (20 units) ether), polyglycol (eg, polyethylene glycol 2000), alkyltrimethylammonium salt (eg, cetyltrimethylammonium chloride or cetyltrimethylammonium bromide), dialkyldimethylammonium salt (eg, dichloride chloride) Lauryldimethylammonium), alkylbenzyltrimethylammonium salts, alkylbenzenesulfonates (eg If, sodium p- dodecylbenzenesulfonate, p- nonyl sodium benzenesulfonate), alkyl hydrogen sulfate (e.g., hydrogen sulfate lauryl), alkyl sulfates (e.g., although lauryl sulfate) may include, but are not limited to. In a non-limiting embodiment, the surfactant can include a polysiloxane polymer or polysiloxane copolymer having an allyl endblocked polyethylene oxide.

非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材を生成するために使用されるビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドとしては、米国特許第3,873,489号、および同第5,580,919号に記載されているものが挙げられ得、この関連する開示が、本明細書中に参考として援用され、このビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドは、以下の式VI:
Z−alk−Sn’−alk−Z VI
によって表され得、ここで、alkは、1個〜18個、もしくは1個〜6個、もしくは2個〜3個の炭素原子を有する二価の炭化水素ラジカルであり得;n’は、2〜12、もしくは2〜6、もしくは3〜4の整数であり得、そしてZは:
In a non-limiting embodiment, bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides used to produce the modified fillers of the present invention include US Pat. Nos. 3,873,489, and 5,580, 919, the relevant disclosure of which is incorporated herein by reference, the bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfide can be represented by the following formula VI:
Z-alk-S n ′ -alk-Z VI
Where alk can be a divalent hydrocarbon radical having 1 to 18, or 1 to 6, or 2 to 3 carbon atoms; n ′ is 2 Can be an integer of -12, or 2-6, or 3-4, and Z is:

Figure 2008524104
であり得、ここで、Rは、1個〜4個の炭素原子を有するアルキル基、またはフェニルであり得、そしてR’は、1個〜8個、もしくは1個〜4個、もしくは1個〜2個の炭素原子を有するアルコキシ基、5個〜8個の炭素原子を有するシクロアルコキシ基、または1個〜8個の炭素原子を有する直鎖もしくは分枝鎖のアルキルメルカプト基であり得る。R基およびR’基は、同じであっても異なってもよい。二価のalk基は、直鎖もしくは分枝鎖であって、飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、または環状炭化水素基であり得る。非限定的な実施形態において、式VI中のn’の80%が2であることを必要とする、米国特許第5,580,919号に開示された高純度の有機シランジスルフィドが使用され得る。
Figure 2008524104
Where R can be an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or phenyl, and R ′ can be 1 to 8, or 1 to 4, or 1 It can be an alkoxy group having ˜2 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 5-8 carbon atoms, or a linear or branched alkyl mercapto group having 1-8 carbon atoms. The R group and R ′ group may be the same or different. The divalent alk group may be a straight chain or branched chain, a saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon group, or a cyclic hydrocarbon group. In a non-limiting embodiment, a high purity organosilane disulfide disclosed in US Pat. No. 5,580,919, which requires that 80% of n ′ in Formula VI be 2, can be used. .

適切なビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドの非限定的な例としては:トリアルコキシ基がトリメトキシ、トリエトキシ、トリ(メチルエトキシ)、トリプロポキシ、トリブトキシなどからトリオクチルオキシまでであり得る、ビス(2−トリアルコキシシリルエチル)−ポリスルフィドが挙げられ得、このポリスルフィドは、ジスルフィド、トリスルフィド、テトラスルフィド、ペンタスルフィド、およびヘキサスルフィドであり得る。対応するビス(3−トリアルコキシシリルプロピル)−、ビス(3−トリアルコキシシリルイソブチル)、−ビス(4−トリアルコキシシリルブチル)−などからビス(6−トリアルコキシシリルヘキシル)ポリスルフィドまでもまた、使用され得る。非限定的な実施形態において、ビス(3−トリメトキシシリル−プロピル)ポリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリル−プロピル)ポリスルフィド、およびビス(3−トリプロポキシシリル−プロピル)ポリスルフィド;例えば、ジスルフィド、トリスルフィド、およびテトラスルフィドを含む有機シランが使用され得る。   Non-limiting examples of suitable bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides include: Bis (2) where the trialkoxy group can be from trimethoxy, triethoxy, tri (methylethoxy), tripropoxy, tributoxy, etc. to trioctyloxy -Trialkoxysilylethyl) -polysulfides, which can be disulfides, trisulfides, tetrasulfides, pentasulfides, and hexasulfides. From the corresponding bis (3-trialkoxysilylpropyl)-, bis (3-trialkoxysilylisobutyl), -bis (4-trialkoxysilylbutyl)-and the like to bis (6-trialkoxysilylhexyl) polysulfide, Can be used. In non-limiting embodiments, bis (3-trimethoxysilyl-propyl) polysulfide, bis (3-triethoxysilyl-propyl) polysulfide, and bis (3-tripropoxysilyl-propyl) polysulfide; Organosilanes including sulfides and tetrasulfides can be used.

適切なビス−(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドのさらなる非限定的な例は、上記の米国特許第3,873,489号の第6欄5行目〜55行目、および米国特許第5,580,919号の第11欄11行目〜41行目に記載されている。そのような化合物の非限定的な代表例には:
3,3’−ビス(トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、
3,3’−ビス(トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、
2,2’−ビス(トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、
3,3’−ビス(トリメトキシシリルプロピル)トリスルフィド、
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、
3,3’−ビス(トリブトキシシリルプロピル)ジスルフィド、
3,3’−ビス(トリメトキシシリルプロピル)ヘキサスルフィド、および
3,3’−ビス(トリオクトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ならびにそれらの混合物がある。最も好ましい化合物は、3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(TESPT)である。
Further non-limiting examples of suitable bis- (alkoxysilylalkyl) -polysulfides include US Pat. No. 3,873,489, column 6, lines 5 to 55, and US Pat. No. 5,580. 919, column 11, line 11 to line 41. Non-limiting representative examples of such compounds include:
3,3′-bis (trimethoxysilylpropyl) disulfide,
3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide,
3,3′-bis (trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide,
2,2′-bis (triethoxysilylethyl) tetrasulfide,
3,3′-bis (trimethoxysilylpropyl) trisulfide,
3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) trisulfide,
3,3′-bis (tributoxysilylpropyl) disulfide,
There are 3,3′-bis (trimethoxysilylpropyl) hexasulfide and 3,3′-bis (trioctoxysilylpropyl) tetrasulfide, and mixtures thereof. The most preferred compound is 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (TESPT).

TESPTは、Si−69という商用名でDegussa Corp.から入手可能である。TESPTは、
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)モノスルフィド
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド
3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、および平均3.5のスルフィドを有する高級スルフィド同族体の混合物であることが報告されている。
TESPT is a commercial name of Si-69 under the name of Degussa Corp. Is available from TESPT is
3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) monosulfide 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) disulfide 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) trisulfide 3,3′-bis (triethoxy Silylpropyl) tetrasulfide, and a mixture of higher sulfide homologs with an average of 3.5 sulfides.

代替の非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材を生成するために使用され得る非硫黄性有機金属化合物としては、少なくとも1つの非硫黄性有機金属化合物、または:
式II:
MX(4−a) II
によって表される有機金属化合物、
式III:
2c+2Si(c−1) III
によって表される有機金属化合物、
式IV:
2dSi IV
によって表される有機金属化合物および
式V:
(R Si)NR (3−k)
によって表される有機金属化合物
からなる群から選択される非硫黄性有機金属化合物の混合物が挙げられ得、ここで、各Mは、独立して、ケイ素、チタンまたはジルコニウムであり得;各Rは、独立して、1個〜18個の炭素原子の炭化水素基であり得、あるいは、Rは、1個〜12個の炭素原子を有する有機官能性炭化水素基であり得、ここで、例えば、この官能性は、アミノ、カルボン酸、カルビノールエステルまたはアミドであり得;各Xは、独立して、ハロゲン、アミノ、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、および1個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基からなる群から選択され得、aは、整数1、2または3であり得;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり得るが、但し、R置換基の少なくとも50モル%は、1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり得、cは、整数2〜10,000であり得;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり得、そしてdは、整数3〜20であり得;各Rは、独立して、水素、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり得、そしてkは、1または2であり得;そして、ハロゲンもしくは(ハロ)基は、クロロ、ブロモ、ヨード、またはフルオロから選択され得る。式II、III、IVおよびV中に示される置換基の定義において、そうではないと示されない限り、同じ記号は、同じ意味を有する。
In an alternative non-limiting embodiment, the non-sulfur organometallic compound that can be used to produce the modified filler of the present invention includes at least one non-sulfur organometallic compound, or:
Formula II:
R 1 a MX (4-a) II
An organometallic compound represented by
Formula III:
R 2 2c + 2 Si c O (c-1) III
An organometallic compound represented by
Formula IV:
R 3 2d Si d O d IV
An organometallic compound represented by the formula V:
(R 2 3 Si) k NR 4 (3-k) V
And a mixture of non-sulfur organometallic compounds selected from the group consisting of organometallic compounds represented by: wherein each M may independently be silicon, titanium or zirconium; each R 1 Can independently be a hydrocarbon group of 1 to 18 carbon atoms, or R 1 can be an organofunctional hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, where For example, the functionality can be amino, carboxylic acid, carbinol ester or amide; each X is independently halogen, amino, alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and one May be selected from the group consisting of acyloxy groups having ˜12 carbon atoms, a may be an integer 1, 2 or 3; each R 2 is independently halo, hydroxy, or 1-18 Charcoal containing carbon atoms While may be a hydrogen group, provided that at least 50 mole% of the R 2 substituent may be a hydrocarbon group containing 1 to 18 carbon atoms, c is an integer 2 to 10,000 obtained; Each R 3 can independently be halo, hydroxy, or a hydrocarbon group containing 1 to 18 carbon atoms, and d can be an integer from 3 to 20; each R 4 can be independently Hydrogen, or a hydrocarbon group containing 1 to 18 carbon atoms, and k can be 1 or 2; and a halogen or (halo) group is chloro, bromo, iodo, or It may be selected from fluoro. In the definitions of substituents shown in formulas II, III, IV and V, the same symbols have the same meanings unless otherwise indicated.

代替の非限定的な実施形態において、式II中の各Rは、飽和もしくは不飽和の一価の炭化水素基、または置換もしくは非置換の一価の炭化水素基であり得る。Rは、アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、イソ−ブチル、t−ブチル、n−ブチル、ペンチル、ヘキシル、へプチル、オクチル、ノニル、デシル、およびドデシル);アルケニル基(例えば、ビニル、アリル、およびヘキセニル);置換アルキル基(例えば、クロロメチル、3,3,3−トリフルオロプロピル、および6−クロロヘキシル);シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル、およびシクロオクチル);アリール基(例えば、フェニル、およびナフチル);および置換アリール基(例えば、ベンジル、トリル、およびエチルフェニル)であり得る。 In an alternative non-limiting embodiment, each R 1 in Formula II can be a saturated or unsaturated monovalent hydrocarbon group, or a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group. R 1 is an alkyl group (eg, methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, iso-butyl, t-butyl, n-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, and dodecyl); an alkenyl group (Eg, vinyl, allyl, and hexenyl); substituted alkyl groups (eg, chloromethyl, 3,3,3-trifluoropropyl, and 6-chlorohexyl); cycloalkyl groups (eg, cyclohexyl, and cyclooctyl); Can be aryl groups (eg, phenyl and naphthyl); and substituted aryl groups (eg, benzyl, tolyl, and ethylphenyl).

さらなる代替の非限定的な実施形態において、式II中のXがハロゲンである場合、ハロゲンはクロロであり得;Xがアルコキシ基である場合、Xは、メトキシ、エトキシ、およびプロポキシであり得;Xがアシルオキシ基である場合、Xはアセトキシであり得る。別の非限定的な実施形態において、各Xは、クロロおよびメトキシから選択され得る。   In a further alternative non-limiting embodiment, when X in Formula II is a halogen, the halogen can be chloro; when X is an alkoxy group, X can be methoxy, ethoxy, and propoxy; When X is an acyloxy group, X can be acetoxy. In another non-limiting embodiment, each X can be selected from chloro and methoxy.

上記の有機金属化合物の粘度は、非限定的であり、流体の粘度からガムの粘度の範囲に及び得る。一般的に、より大きな分子量の有機金属化合物は、化学修飾工程の酸性条件によって切断されて、親水性の無機酸化物と反応できるはずである。   The viscosity of the organometallic compound is non-limiting and can range from fluid viscosity to gum viscosity. In general, higher molecular weight organometallic compounds should be cleaved by the acidic conditions of the chemical modification step to react with hydrophilic inorganic oxides.

非限定的な実施形態において、式III、IVおよびVにおいて、R、R、およびRの各々は、Rについて記載された炭化水素基と同じであり得る。本発明の目的のために、有機金属反応物は有機ケイ素反応物である場合は、ケイ素は金属であると見なされる。 In non-limiting embodiments, in Formulas III, IV, and V, each of R 2 , R 3 , and R 4 can be the same as the hydrocarbon group described for R 1 . For the purposes of the present invention, silicon is considered a metal when the organometallic reactant is an organosilicon reactant.

さらなる非限定的な実施形態において、非硫黄性有機金属化合物は、式II、III、IV、Vによって表され得るか、または、それらの有機金属化合物の混合物であり得、ここで、各Mはケイ素であり得る。非限定的な実施形態において、この非硫黄性有機金属化合物は、式IIによって表され得、ここで、RはC〜Cアルキルであり得、Xはクロロであり得、そしてaは2であり得る。 In further non-limiting embodiments, the non-sulfur organometallic compound can be represented by Formulas II, III, IV, V, or can be a mixture of those organometallic compounds, where each M is It can be silicon. In a non-limiting embodiment, the non-sulfur organometallic compound can be represented by Formula II, where R 1 can be C 1 -C 6 alkyl, X can be chloro, and a is Can be 2.

適切な有機ケイ素化合物の非限定的な例としては、ジエチルジクロロシラン、アリルメチルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、フェニルエチルジエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルメチルジクロロシラン、トリメチルブトキシシラン、sym−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、トリビニルトリメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、ペンチルメチルジクロロシラン、ジビニルジプロポキシシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキセニルメチルジクロロシラン、ヘキセニルジメチルクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、トリビニルトリメチルシクロトリシラザン、3〜約20のジメチルシロキシユニットを含むポリジメチルシロキサン、および25℃にて1mPa・s〜1000mPa・sの範囲内の見掛け粘度を有する、トリメチルシロキシまたはヒドロキシジメチルシロキシで末端がブロックされたポリ(ジメチルシロキサン)ポリマーから選択される化合物およびこれらの化合物の混合物が挙げられ得るが、これらに限定されない。   Non-limiting examples of suitable organosilicon compounds include diethyldichlorosilane, allylmethyldichlorosilane, methylphenyldichlorosilane, phenylethyldiethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropylmethyldichlorosilane, trimethylbutoxysilane , Sym-diphenyltetramethyldisiloxane, trivinyltrimethylcyclotrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, hexaethyldisiloxane, pentylmethyldichlorosilane, divinyldipropoxysilane, vinyldimethylchlorosilane, vinylmethyldichlorosilane, vinyldimethylmethoxysilane , Trimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, methylto Ethoxysilane, hexamethyldisiloxane, hexenylmethyldichlorosilane, hexenyldimethylchlorosilane, dimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, hexamethyldisilazane, trivinyltrimethylcyclotrisilazane, 3 to about 20 Selected from polydimethylsiloxanes containing dimethylsiloxy units and poly (dimethylsiloxane) polymers end-blocked with trimethylsiloxy or hydroxydimethylsiloxy having an apparent viscosity in the range of 1 mPa · s to 1000 mPa · s at 25 ° C. Compounds, and mixtures of these compounds, but are not limited to these.

適切な有機チタン化合物の非限定的な例としては、チタン酸テトラ(C〜C18)アルコキシ、メチルトリエトキシチタン(iv)、メチルチタン(iv)トリイソプロポキシド、メチルチタン(iv)トリブトキシド、メチルチタン(iv)トリ−t−ブトキシド、イソプロピルチタン(iv)トリエトキシド、ブチルチタン(iv)トリブトキシド、ブチルチタン(iv)トリブトキシド、フェニルチタン(iv)トリイソプロポキシド、フェニルチタン(iv)トリブトキシド、フェニルチタン(iv)トリイソブトキシド、[Ti(CHPh)(NC10)]および[Ti(CHSiMe(NEt]が挙げられ得るが、これらに限定されない。 Non-limiting examples of suitable organotitanium compounds, tetra titanate (C 1 ~C 18) alkoxy, methyl triethoxy titanium (iv), methyl titanium (iv) triisopropoxide, methyl titanium (iv) tri Butoxide, methyl titanium (iv) tri-t-butoxide, isopropyl titanium (iv) triethoxide, butyl titanium (iv) tributoxide, butyl titanium (iv) tributoxide, phenyl titanium (iv) triisopropoxide, phenyl titanium (iv) ) Tributoxide, phenyltitanium (iv) triisobutoxide, [Ti (CH 2 Ph) 3 (NC 5 H 10 )] and [Ti (CH 2 SiMe 3 ) 2 (NEt 2 ) 2 ]. It is not limited to these.

適切な有機ジルコニウム化合物の非限定的な例としては、テトラ(C〜C18)アルコキシジルコネート、フェニルジルコニウム(iv)トリクロリド、メチルジルコニウム(iv)トリクロリド、エチルジルコニウム(iv)トリクロリド、プロピルジルコニウム(iv)トリクロリド、メチルジルコニウム(iv)トリブロミド、エチルジルコニウム(iv)トリブロミド、プロピルジルコニウム(iv)トリブロミド、クロロトリペンチルジルコニウム(iv)が挙げられ得るが、これらに限定されない。代替の非限定的な実施形態において、有機チタン化合物について上記した化合物と類似したジルコニウム化合物およびその逆もまた、企図される。 Non-limiting examples of suitable organozirconium compounds include tetra (C 1 -C 18 ) alkoxyzirconate, phenylzirconium (iv) trichloride, methylzirconium (iv) trichloride, ethylzirconium (iv) trichloride, propylzirconium ( iv) trichloride, methylzirconium (iv) tribromide, ethylzirconium (iv) tribromide, propylzirconium (iv) tribromide, chlorotripentylzirconium (iv) may be mentioned but are not limited thereto. In an alternative non-limiting embodiment, zirconium compounds similar to those described above for organotitanium compounds and vice versa are also contemplated.

上記の化学修飾プロセスにおいて使用されるメルカプト有機金属化合物および非硫黄性有機金属化合物の量は、1重量%よりも多い炭素含有量、0.15重量%よりも多いメルカプト含有量、少なくとも0.3のシラン変換指数、および少なくとも4.0の標準強化指数によって特徴付けられる修飾充填材を生成するのに十分な量であり得る。そのような量は、本明細書において、カップリング量、すなわち、充填材と結合して、この修飾充填材をポリマー組成物と結合させ得るのに十分な量をいう。   The amount of mercapto organometallic compound and non-sulfur organometallic compound used in the chemical modification process described above is greater than 1 wt% carbon content, greater than 0.15 wt% mercapto content, at least 0.3%. Sufficient to produce a modified filler characterized by a silane conversion index of 5 and a standard reinforcement index of at least 4.0. Such an amount herein refers to a coupling amount, ie, an amount sufficient to bind to the filler and allow the modified filler to bind to the polymer composition.

代替の非限定的な実施形態において、メルカプト有機シランと非硫黄性有機金属化合物との重量比は、少なくとも0.05:1、もしくは0.05:1〜10:1、もしくは0.1:1〜5:1、もしくは0.2:1〜2:1、もしくは0.5:1〜1:1に変化し得るか、または、この重量比は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。個々の有機金属反応物は、一緒にもしくは任意の順序で逐次的に加えられ得る。非限定的な実施形態において、この有機金属反応物は、無機酸化物粒子上で反応のために利用可能なヒドロキシル基に対して、過剰な有機金属ユニットを提供する量で存在し得る。このプロセスに加えられる有機金属反応物の量の上限は、重大ではない。過剰なメルカプト有機金属化合物および非硫黄性有機金属化合物は、濾過、蒸留、溶媒を用いた洗浄、または他の公知の分離技術によって除去され得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the weight ratio of mercaptoorganosilane to non-sulfur organometallic compound is at least 0.05: 1, or 0.05: 1 to 10: 1, or 0.1: 1. Can vary from ˜5: 1, or from 0.2: 1 to 2: 1, or from 0.5: 1 to 1: 1, or the weight ratio of these values, including the stated values It can vary between any combination. Individual organometallic reactants can be added together or sequentially in any order. In a non-limiting embodiment, the organometallic reactant may be present in an amount that provides an excess of organometallic units relative to the hydroxyl groups available for reaction on the inorganic oxide particles. The upper limit on the amount of organometallic reactant added to the process is not critical. Excess mercapto organometallic compounds and non-sulfur organometallic compounds can be removed by filtration, distillation, solvent washing, or other known separation techniques.

代替の非限定的な実施形態において、メルカプト有機金属反応物は、メルカプト有機金属化合物と、異なる硫黄含有有機金属化合物との組み合せにより、少なくとも1:1より大きな、もしくは1.01:1、もしくは1.01:1〜100:1、もしくは5:1〜50:1、もしくは10:1〜30:1のメルカプト有機金属化合物と硫黄含有有機金属化合物との重量比で置換され得、この重量比は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。一般に、充填材含有ゴムの加硫においてカップリング剤として作用し得る任意の硫黄含有有機金属化合物(式Iによって表されるメルカプト有機金属化合物以外)は、本発明における使用に適し得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the mercapto organometallic reactant is at least greater than 1: 1, or 1.01: 1, or 1 by a combination of a mercapto organometallic compound and a different sulfur-containing organometallic compound. .01: 1 to 100: 1, or 5: 1 to 50: 1, or 10: 1 to 30: 1 of a mercapto organometallic compound and a sulfur-containing organometallic compound, which can be substituted by weight ratio, Can vary between any combination of these values, including the stated values. In general, any sulfur-containing organometallic compound (other than the mercapto organometallic compound represented by Formula I) that can act as a coupling agent in the vulcanization of the filler-containing rubber may be suitable for use in the present invention.

適切な硫黄含有有機金属化合物の非限定的な例としては、本明細書において先に記載されたようなビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドが挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable sulfur-containing organometallic compounds may include bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides as previously described herein.

上記の化学修飾プロセスにおいて使用されるビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドおよび非硫黄性有機金属化合物の量は、1重量%よりも多い炭素含有量、0.1重量%よりも多い硫黄含有量、少なくとも0.3のシラン変換指数、および少なくとも7.0の300%伸び時の標準引張り応力によって特徴付けられる修飾充填材を生成するのに十分な量である。そのような量は、本明細書において、カップリング量、すなわち、充填材と結合して、この修飾充填材をポリマー組成物と結合させ得るのに十分な量をいう。   The amount of bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide and non-sulfur organometallic compound used in the chemical modification process described above is greater than 1 wt% carbon content, greater than 0.1 wt% sulfur content, at least An amount sufficient to produce a modified filler characterized by a silane conversion index of 0.3 and a standard tensile stress at 300% elongation of at least 7.0. Such an amount herein refers to a coupling amount, ie, an amount sufficient to bind to the filler and allow the modified filler to bind to the polymer composition.

代替の非限定的な実施形態において、ビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドと非硫黄性有機金属化合物との重量比は、少なくとも0.05:1、もしくは0.05:1〜10:1、もしくは0.1:1〜5:1、もしくは0.2:1〜2:1(例えば、0.5:1〜1:1)で変化し得、または、この重量比は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。個々の有機金属反応物は、一緒にもしくは任意の順序で逐次的に加えられ得る。非限定的な実施形態において、この有機金属反応物は、無機酸化物粒子上で反応のために利用可能なヒドロキシル基に対して、過剰な有機金属ユニットを提供する量で存在し得る。このプロセスに加えられる有機金属反応物の量の上限は、重大ではない。過剰なビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドおよび非硫黄性有機金属化合物は、濾過、蒸留、溶媒を用いた洗浄、または他の公知の分離技術によって除去され得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the weight ratio of bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide to non-sulfur organometallic compound is at least 0.05: 1, or 0.05: 1 to 10: 1, or 0. .1: 1 to 5: 1, or 0.2: 1 to 2: 1 (eg 0.5: 1 to 1: 1), or this weight ratio includes the stated values , And can vary between any combination of these values. Individual organometallic reactants can be added together or sequentially in any order. In a non-limiting embodiment, the organometallic reactant may be present in an amount that provides an excess of organometallic units relative to the hydroxyl groups available for reaction on the inorganic oxide particles. The upper limit on the amount of organometallic reactant added to the process is not critical. Excess bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide and non-sulfur organometallic compounds can be removed by filtration, distillation, washing with a solvent, or other known separation techniques.

代替の非限定的な実施形態において、ビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドは、ビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドと、異なる硫黄含有有機金属化合物との組み合せにより置換され得、このビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィドと硫黄含有有機金属化合物の重量比は、少なくとも1:1より大きな、すなわち1.01:1、もしくは1.01:1〜100:1、もしくは5:1〜50:1、もしくは10:1〜30:1であり得るかまたはこの重量比は、記載された値を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。一般に、充填材含有ゴムの加硫においてカップリング剤として作用し得る任意の硫黄含有有機金属化合物(式VIによって表されるビス(アルコキシルシリルアルキル)ポリスルフィド以外)は、本発明における使用に適し得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide can be replaced by a combination of a bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide and a different sulfur-containing organometallic compound, the bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide And the weight ratio of the sulfur-containing organometallic compound is at least greater than 1: 1, ie 1.01: 1, or 1.0: 1 to 100: 1, or 5: 1 to 50: 1, or 10: 1. It can be 30: 1 or this weight ratio can vary between any combination of these values, including the stated values. In general, any sulfur-containing organometallic compound (other than the bis (alkoxylsilylalkyl) polysulfide represented by Formula VI) that can act as a coupling agent in the vulcanization of the filler-containing rubber may be suitable for use in the present invention.

適切な硫黄含有有機金属化合物の非限定的な例としては、本明細書において上記に記載したメルカプト有機金属反応物が挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable sulfur-containing organometallic compounds can include the mercapto organometallic reactants described hereinabove.

代替の非限定的な実施形態において、化学修飾プロセスが本質的に完了した後、修飾された無機酸化物の水性懸濁液のpHは、2.5以下の処理pHから、3.0〜10.0、もしくは3以上、もしくは4以上、もしくは5以上、もしくは6以上であって、10以下、もしくは9以下、もしくは8以下、もしくは7以下のpHへと上昇させ得る。この水性懸濁液のpHは、記載されたレベルを含め、これらのレベルの任意の組み合せの間で変化し得る。このpHは、加えられたかまたは生じた酸性を中和して5.0〜10.0のpHを(乾燥後に)有する最終製品を生成するために上昇させ得る。   In an alternative non-limiting embodiment, after the chemical modification process is essentially complete, the pH of the aqueous suspension of the modified inorganic oxide is 3.0 to 10 from a treatment pH of 2.5 or less. 0.0, or 3 or more, or 4 or more, or 5 or more, or 6 or more, and can be raised to a pH of 10 or less, 9 or less, or 8 or less, or 7 or less. The pH of the aqueous suspension can vary between any combination of these levels, including the levels described. This pH can be raised to neutralize the added or generated acidity to produce a final product having a pH of 5.0-10.0 (after drying).

代替の非限定的な実施形態において、修飾された無機酸化物は、濾過および乾燥によって、もしくは修飾された無機酸化物の水性懸濁液を水不混和有機溶媒と、1対1よりも大きな、または5対1よりも大きな溶媒と無機酸化物との重量比で接触させることにより、回収され得る。溶媒相中で回収される修飾された無機酸化物は、さらなる処理なしで使用されてもよく、または乾燥されてもよい。非限定的な実施形態において、本発明は、水不混和性溶媒中に修飾充填材のスラリーを含む組成物を含み得る。このスラリー中の修飾充填材の濃度は、このスラリーの総重量に基づき、1重量%〜90重量%の範囲に及び得る。   In an alternative non-limiting embodiment, the modified inorganic oxide is greater than one to one by filtration and drying, or an aqueous suspension of the modified inorganic oxide with a water-immiscible organic solvent, Alternatively, it can be recovered by contacting at a weight ratio of solvent and inorganic oxide greater than 5: 1. The modified inorganic oxide recovered in the solvent phase may be used without further treatment or may be dried. In a non-limiting embodiment, the present invention can include a composition comprising a slurry of modified filler in a water immiscible solvent. The concentration of the modified filler in the slurry can range from 1% to 90% by weight based on the total weight of the slurry.

適切な水不混和性有機溶媒の非限定的な例としては、低分子量のシロキサン(例えば、ヘキサメチルジシロキサン流体、オクタメチルシクロテトラシロキサン流体、ジフェニルテトラメチルジシロキサン流体、およびトリメチルシロキシで末端ブロックされたポリジメチルシロキサン流体が挙げられるが、これらに限定されない)が挙げられ得る。シロキサンが溶媒として使用される場合、シロキサンは、溶媒としても無機酸化物との反応物としても作用し得る。適切な水不混和性有機溶媒のさらなる非限定的な例としては、芳香族炭化水素(例えば、トルエンおよびキシレン;ヘプタンおよび他の脂肪族炭化水素溶媒;シクロアルカン(例えば、シクロヘキサン);エーテル(例えば、ジエチルエーテルおよびジブチルエーテル);ハロ炭化水素溶媒(例えば、塩化メチレン、クロロホルム、塩化エチレン、およびクロロベンゼン);ならびに、ケトン(例えば、メチルイソブチルケトン)が挙げられ得る。   Non-limiting examples of suitable water-immiscible organic solvents include low molecular weight siloxanes (eg, hexamethyldisiloxane fluid, octamethylcyclotetrasiloxane fluid, diphenyltetramethyldisiloxane fluid, and endblocks with trimethylsiloxy Non-limiting polydimethylsiloxane fluids). When siloxane is used as a solvent, the siloxane can act both as a solvent and as a reactant with an inorganic oxide. Further non-limiting examples of suitable water-immiscible organic solvents include aromatic hydrocarbons (eg, toluene and xylene; heptane and other aliphatic hydrocarbon solvents; cycloalkanes (eg, cyclohexane); ethers (eg, , Diethyl ether and dibutyl ether); halohydrocarbon solvents (eg, methylene chloride, chloroform, ethylene chloride, and chlorobenzene); and ketones (eg, methyl isobutyl ketone).

代替の非限定的な実施形態において、疎水性粒状無機酸化物の水性懸濁液を接触させるために使用され得る水不混和性有機溶媒は、その水不混和性有機溶媒中に溶解した1つ以上の物質を含んでいても含んでいなくてもよい。そのような物質の非限定的な例としては、1種以上のゴム、油、カップリング剤、酸化防止剤および加硫促進剤が挙げられ得る、これらに限定されないが。   In an alternative non-limiting embodiment, the water-immiscible organic solvent that can be used to contact the aqueous suspension of the hydrophobic particulate inorganic oxide is one dissolved in the water-immiscible organic solvent. The above substances may or may not be included. Non-limiting examples of such materials can include, but are not limited to, one or more rubbers, oils, coupling agents, antioxidants and vulcanization accelerators.

本発明の化学修飾充填材の少なくとも1つの利点は、ポリマー(例えば、ゴム組成物)と混合される場合に、アルコールの発生が実質的に抑制され得ることである。シリカ粒子と本発明のカップリング剤との反応は、本発明の化学修飾充填材およびアルコール副産物を生じ得る。例えば、エトキシシランは、シリカと反応して、エタノールの副産物を生成する。本発明のプロセスは、アルコキシ基の本質的に完全な加水分解をもたらし得る条件下の水性環境において実施され得る。カップリング剤とシリカとの反応で生成されたアルコール副産物は、水相に保持され得る。化学修飾充填材は、水相(上記のアルコールを含む)から単離されて、充填材によるアルコールの実質的な遊離がないことをもたらし得る。非限定的な実施形態において、この充填材は、4000ppm未満のアルコールを放出し得る。別の非限定的な実施形態において、この充填材は、従来の量でゴム組成物と混合され得、この混合ゴム組成物は、アルコールの実質的な遊離がないことをもたらし得る。さらなる非限定的な実施形態において、この混合ゴム組成物は、4000ppm未満のアルコールを放出し得る。非限定的な実施形態において、このゴム組成物は、ゴム組成物100部につき10〜150部の充填材を含む。「アルコールの実質的な遊離がないこと」および類似した語句は、充填材および/またはゴム組成物が、アルコールを放出し続けないことを意味する;充填材および/またはゴム組成物からのアルコールの放出はいずれも、物理的に閉じ込められたアルコールが、そこから漏れ出る結果である。   At least one advantage of the chemically modified filler of the present invention is that the generation of alcohol can be substantially suppressed when mixed with a polymer (eg, a rubber composition). Reaction of the silica particles with the coupling agent of the present invention can yield the chemically modified filler and alcohol by-product of the present invention. For example, ethoxysilane reacts with silica to produce an ethanol byproduct. The process of the invention can be carried out in an aqueous environment under conditions that can result in essentially complete hydrolysis of the alkoxy group. Alcohol by-products produced by the reaction of the coupling agent with silica can be retained in the aqueous phase. Chemically modified fillers can be isolated from the aqueous phase (including the alcohols described above), resulting in no substantial liberation of alcohol by the filler. In a non-limiting embodiment, the filler can release less than 4000 ppm alcohol. In another non-limiting embodiment, the filler can be mixed with the rubber composition in conventional amounts, and the mixed rubber composition can result in no substantial liberation of alcohol. In a further non-limiting embodiment, the mixed rubber composition can release less than 4000 ppm alcohol. In a non-limiting embodiment, the rubber composition comprises 10 to 150 parts of filler per 100 parts of rubber composition. “There is no substantial liberation of alcohol” and similar phrases mean that the filler and / or rubber composition does not continue to release the alcohol; of the alcohol from the filler and / or rubber composition. Any release is the result of physically entrapped alcohol leaking out of it.

非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材と混合され、ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドが存在しないゴム組成物は、従来の充填材を有しかつビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドが存在するゴム組成物よりも少なくとも20%少ないアルコールを放出し得る。   In a non-limiting embodiment, the rubber composition mixed with the modified filler of the present invention and free of bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide has a conventional filler and the presence of bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide. May release at least 20% less alcohol than the rubber composition.

非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材(粉体、粒体、ペレット、スラリー、水性懸濁液、または溶媒懸濁液として)は、ベース物質(すなわち、製造されるべく既製品中に使用される物質)と組み合わされて、マスターバッチと呼ばれる混合物を形成し得る。マスターバッチにおいて、修飾充填材は、最終製品中よりも高い濃度で存在し得る。この混合物のアリコートは、ポリマー組成物(例えば、プラスチック、ゴム、および被覆組成物)へと非常に少量のこのような添加物を均一に分散させることを促進するために、混合作業中に、生産サイズの量に加えられ得る。   In a non-limiting embodiment, the modified filler of the present invention (as a powder, granule, pellet, slurry, aqueous suspension, or solvent suspension) is a base material (ie ready-made to be manufactured). In combination) to form a mixture called a masterbatch. In the masterbatch, the modified filler can be present at a higher concentration than in the final product. An aliquot of this mixture is produced during the mixing operation to facilitate uniform dispersion of very small amounts of such additives into polymer compositions (eg, plastics, rubbers, and coating compositions). Can be added to the amount of size.

別の非限定的な実施形態において、修飾充填材は、エマルジョンおよび/または溶液ポリマー(例えば、溶液スチレン/ブタジエンを含む有機ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム、またはそれらの混合物)と合わされてマスターバッチを形成し得る。さらなる非限定的な実施形態において、有機ゴムと、水不混和性溶媒と、修飾充填材と、必要に応じ、プロセスオイルとの組み合わせを含むマスターバッチが形成され得る。そのような製品は、ゴム生産者によってタイヤ製造業者へと供給され得る。タイヤ製造業者にとってのマスターバッチを使用する少なくとも1つの利点は、この修飾充填材がゴム中に均一に分散され得ることであり、これが混合ゴムを生成するための混合時間を実質的に低減または最小限にし得る。代替の非限定的な実施形態において、このマスターバッチは、ゴム100部に対して、10〜150部(phr)の修飾シリカ、すなわち20〜130phr、もしくは30〜100phr、もしくは50〜80phrのシリカを含み得る。   In another non-limiting embodiment, the modified filler is combined with an emulsion and / or solution polymer (eg, organic rubber (SBR) containing solution styrene / butadiene, polybutadiene rubber, or mixtures thereof) to form a masterbatch. Can be formed. In a further non-limiting embodiment, a masterbatch can be formed that includes a combination of an organic rubber, a water immiscible solvent, a modified filler, and optionally a process oil. Such products can be supplied by the rubber producer to the tire manufacturer. At least one advantage of using a masterbatch for tire manufacturers is that the modified filler can be uniformly dispersed in the rubber, which substantially reduces or minimizes the mixing time to produce the mixed rubber. Can be limited. In an alternative non-limiting embodiment, the masterbatch contains 10 to 150 parts (phr) of modified silica, ie 20 to 130 phr, or 30 to 100 phr, or 50 to 80 phr silica, per 100 parts rubber. May be included.

本発明の代替の非限定的な実施形態において、ポリマー物品は、ポリマー100部に対して、10〜150部の修飾充填材、もしくはポリマー100部に対して、20〜130部、もしくは30〜100部、もしくは50〜80部の修飾充填材をその中に分散させたものであり得る。修飾充填材の量は、記載された範囲を含め、これらの値の任意の組み合わせの間で変化し得る。本明細書中で記載される場合、ポリマーは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、および有機ゴムから選択され得る。非限定的な実施形態において、ポリマーは、硬化可能な有機ゴムであり得る。   In an alternative non-limiting embodiment of the present invention, the polymer article is 10 to 150 parts modified filler for 100 parts polymer, or 20 to 130 parts, or 30 to 100 parts for 100 parts polymer. Part, or 50-80 parts of modified filler may be dispersed therein. The amount of modified filler can vary between any combination of these values, including the stated ranges. As described herein, the polymer may be selected from thermoplastic resins, thermosetting resins, and organic rubbers. In a non-limiting embodiment, the polymer can be a curable organic rubber.

本発明の修飾充填材と組み合わせて使用するのに適した硬化可能なゴムの非限定的な例は、ゴム化学の当業者に周知であり、加硫可能なゴム、および硫黄により硬化可能なゴムが挙げられ得るが、これらに限定されない。さらなる非限定的な実施形態において、この硬化可能なゴムとしては、機械用ゴム物品のために典型的に使用される物質が挙げられる。   Non-limiting examples of curable rubbers suitable for use in combination with the modified fillers of the present invention are well known to those skilled in rubber chemistry and are vulcanizable rubber and sulfur curable rubber. Can be mentioned, but is not limited thereto. In a further non-limiting embodiment, the curable rubber includes materials typically used for mechanical rubber articles.

別の非限定的な実施形態において、本発明の修飾充填材は、バンバリーミキサー、またはゴム圧延機においてのような従来の手段によって、約100°Fと約400°F(38℃〜200℃)との間の温度にて、加硫可能なゴム組成物を調製するために使用される未硬化のゴムエラストマーと混合され得る。代替の非限定的な実施形態において、加硫可能なゴム組成物は、加硫可能なゴムポリマー100部に基づき、10〜150部の修飾充填材、または、20〜130phr、もしくは30〜100phr、もしくは50〜80phrの修飾充填材を含み得る。存在し得る他の従来のゴム添加物の非限定的な例としては、従来の硫黄硬化系もしくは過酸化物硬化系が挙げられるが、これらに限定されない。   In another non-limiting embodiment, the modified filler of the present invention is about 100 ° F. and about 400 ° F. (38 ° C. to 200 ° C.) by conventional means such as in a Banbury mixer or rubber mill. Can be mixed with uncured rubber elastomers used to prepare vulcanizable rubber compositions. In an alternative non-limiting embodiment, the vulcanizable rubber composition is based on 100 parts vulcanizable rubber polymer, 10-150 parts modified filler, or 20-130 phr, or 30-100 phr, Alternatively, 50-80 phr modified filler may be included. Non-limiting examples of other conventional rubber additives that may be present include, but are not limited to, conventional sulfur cure systems or peroxide cure systems.

非限定的な実施形態において、硫黄硬化系は、0.5〜5部の硫黄、2〜5部の酸化亜鉛、および0.5〜5部の加硫促進剤を含み得る。さらなる非限定的な実施形態において、過酸化物硬化系は、1〜4部の過酸化物(例えば、過酸化ジクミル)を含み得る。広範な種々の他の従来のゴム添加物もまた、使用され得る。そのような添加物の非限定的な例としては、他の充填材(例えば、カーボンブラック)、油、可塑剤、加硫促進剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、ゾーン安定剤(zone stabilizer)、有機酸(例えば、ステアリン酸、安息香酸、またはサリチル酸など)、他の活性化剤、増量剤、および着色顔料が挙げられ得るが、これらに限定されない。個々の混合レシピは、個々の調製される加硫物により変化する;しかし、そのようなレシピは、ゴム混合技術分野の当業者に周知である。   In a non-limiting embodiment, the sulfur cure system can include 0.5-5 parts sulfur, 2-5 parts zinc oxide, and 0.5-5 parts vulcanization accelerator. In a further non-limiting embodiment, the peroxide cure system can include 1 to 4 parts peroxide (eg, dicumyl peroxide). A wide variety of other conventional rubber additives can also be used. Non-limiting examples of such additives include other fillers (eg, carbon black), oils, plasticizers, vulcanization accelerators, antioxidants, thermal stabilizers, light stabilizers, zone stabilizers. (Zone stabilizer), organic acids (such as stearic acid, benzoic acid, or salicylic acid), other activators, extenders, and color pigments may be mentioned, but are not limited to these. Individual mixing recipes vary with the particular vulcanizate prepared; however, such recipes are well known to those having skill in the rubber mixing art.

本発明の化学修飾充填材の別の利点は、高温におけるその安定性、および/または、少なくとも2分の1分〜60分間混合される場合、少なくとも200℃までの温度にてその充填材と混合されるゴムの硬化が存在しないことであり得る。代替の非限定的な実施形態において、混合プロセスは、バッチで、または連続的に実施され得る。本発明の非限定的な実施形態において、ゴム組成物、および化学修飾された組成物の少なくとも一部が、混合経路の最初の部分に連続的に供給されてブレンドが生成され得、このブレンドが、この混合経路の第二の部分へと連続的に供給され得る。   Another advantage of the chemically modified filler of the present invention is its stability at high temperatures and / or mixing with the filler at temperatures up to at least 200 ° C. when mixed for at least one-half to 60 minutes. There may be no cure of the rubber being made. In alternative non-limiting embodiments, the mixing process can be performed in batches or continuously. In a non-limiting embodiment of the present invention, at least a portion of the rubber composition and the chemically modified composition can be continuously fed to the first part of the mixing path to produce a blend, which blend is Can be continuously fed to the second part of the mixing path.

本発明の化学修飾充填材と混合されたゴム組成物は、従来の充填材およびビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドと混合される、従来の硫黄加硫結合の性能特性に勝る改善された性能特性をもたらし得る。改善された特性としては、より高い300%モジュラス、より高い300%対100%モジュラスの比率、より低いΔG’、および60℃におけるより低い正接δが挙げられ得る。   The rubber composition mixed with the chemically modified filler of the present invention has improved performance characteristics over conventional sulfur vulcanized bond performance characteristics mixed with conventional fillers and bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfides. Can bring Improved properties may include a higher 300% modulus, a higher 300% to 100% modulus ratio, a lower ΔG ′, and a lower tangent δ at 60 ° C.

本発明の別の利点は、所望の硬化反応速度、ならびに本発明の化学修飾充填材および特定の硬化成分と混合したゴムの物理的性質を達成する能力であり得る。非限定的な実施形態において、この所望の硬化反応速度としては、混合生成物が少なくとも6.5mPaの300%モジュラス(ASTM D412−98aに従って決定)を有する、2.5分より長いスコーチ時間、および30分より短い硬化時間(それぞれ、ASTM D5289−95に従って決定される、TS2およびTC90)が挙げられ得る。これらの硬化反応速度および物理的性質は、1種以上の硬化成分が含まれる場合に達成可能であり得る。適切な硬化成分としては、当業者に公知の広範な種々の物質(例えば、加硫促進剤、および遅延剤が挙げられ得るが、これらに限定されない。   Another advantage of the present invention may be the ability to achieve the desired cure kinetics, as well as the physical properties of the rubber mixed with the chemically modified filler of the present invention and certain curing components. In a non-limiting embodiment, the desired cure reaction rate includes a scorch time greater than 2.5 minutes, wherein the mixed product has a 300% modulus of at least 6.5 mPa (determined according to ASTM D412-98a), and Mention may be made of cure times shorter than 30 minutes (TS2 and TC90, respectively, determined according to ASTM D5289-95). These curing kinetics and physical properties may be achievable when one or more curing components are included. Suitable curing components can include, but are not limited to, a wide variety of materials known to those skilled in the art, such as vulcanization accelerators and retarders.

適切な加硫促進剤組成物の非限定的な例としては、以下が挙げられ得る:
ベンゾチアゾール、例えば:
2−メルカプトベンゾチアゾール、
2−メルカプトベンゾチアゾール亜鉛、
2,2−ジチオビスベンゾチアゾール、
2−モルホリノチオベンゾチアゾール、
2−(4−モルホリノチオ)−ベンゾチアゾール、
2−(4−モルホリノジチオ)−ベンゾチアゾール、
2−(4−モルホリノチオ)−5−メチルベンゾチアゾール、
2−(4−モルホリノチオ)−5−クロロベンゾチアゾール、
2−(2,6−ジメチル−4−モルホリノチオ)−ベンゾチアゾール、
2−(3,6−ジメチル−4−モルホリノチオ)−ベンゾチアゾール、
2,2’−ジベンゾチアゾールジスルフィド、および
2−メルカプトベンゾチアジルジスルフィド;
ベンゾチアゾールスルフェンアミド、例えば:
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、
N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、
N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、
N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、
N,N−ジエチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、
N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、および
N−オキシジエチレンチオカルバミル−N−オキシジエチレンスルフェンアミド;
ジチオカルバメート、例えば:
ジメチルジチオカルバミン酸ビスマス、
ジメチルジチオカルバミン酸銅、
ジエチルジチオカルバミン酸カドミウム、
ジアミルジチオカルバミン酸鉛、
ジメチルジチオカルバミン酸鉛、
ジエチルジチオカルバミン酸セレン、
ジメチルジチオカルバミン酸セレン、
ジエチルジチオカルバミン酸テルル、
ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、
ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、
ジアミルジチオカルバミン酸亜鉛、
ジ−n−ブチルジチオカルバミン酸亜鉛、
ジメチルペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、
ペンタメチレンジチオカルバミン酸ピペリジニウム、
2−ベンゾチアジル−N,N−ジエチルジチオカルバメート、ならびに
ジメチルジチオカルバミン酸ジメチルアンモニウム;
チオモルホリン、例えば:
4,4’−ジチオジモルホリン、
4−メルカプトモルホリン、
4−メルカプト−2,6−ジメチルモルホリン、
4−[(4−モルホリニルチオ)チオメチル]モルホリン(4−[(4−morpholinylthio)thixomethyl]morpholine)、
2,6−ジメチルモルホリンジスルフィド(2,6−dimethylmorpholine sisulfide)、
メチルモルホリンジスルフィド、
プロピル2,6−ジメチルモルホリンジスルフィド、
アルキルモルホリンジスルフィド、および
フェニルモルホリンジスルフィド;
チオ尿素、例えば:
トリメチルチオ尿素、
1,3−ジエチルチオ尿素、
1,3−ジブチルチオ尿素、
N,N’−ジブチルチオ尿素、
ジメチルエチルチオ尿素、
ジフェニルチオ尿素、および
テトラメチルチオ尿素;
ザンテート、例えば:
イソプロピルキサントゲン酸ナトリウム、
イソプロピルキサントゲン酸亜鉛、および
ジブチルキサントゲン酸亜鉛;
チウラムスルフィド、例えば:
テトラメチルチウラムモノスルフィド、
テトラメチルチウラムジスルフィド、
テトラエチルチウラムジスルフィド、
テトラブチルチウラムジスルフィド、
テトラベンジルチウラムジスルフィド、
ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド、
ジメチルジフェニルチウラムジスルフィド、および
ジペンタメチレンチウラムモノスルフィド;ならびに
アミン、例えば:
シクロヘキシルエチルアミン、
ジブチルアミン、
アセトアルデヒド−アニリン縮合生成物、
ヘプトアルデヒド−アニリン縮合生成物;ならびに
グアニジン、例えば:
N,N’−ジフェニルグアニジン、
N,N’−ジ−o−トリルグアニジン、
オルトトリルビグアニジン、
N,N’,N’’−トリフェニルグアニジン(N,N’,N’’−triphenylguandine)、および
ジアリールグアニジンのブレンド。
Non-limiting examples of suitable vulcanization accelerator compositions may include the following:
Benzothiazole, for example:
2-mercaptobenzothiazole,
2-mercaptobenzothiazole zinc,
2,2-dithiobisbenzothiazole,
2-morpholinothiobenzothiazole,
2- (4-morpholinothio) -benzothiazole,
2- (4-morpholinodithio) -benzothiazole,
2- (4-morpholinothio) -5-methylbenzothiazole,
2- (4-morpholinothio) -5-chlorobenzothiazole,
2- (2,6-dimethyl-4-morpholinothio) -benzothiazole,
2- (3,6-dimethyl-4-morpholinothio) -benzothiazole,
2,2′-dibenzothiazole disulfide, and 2-mercaptobenzothiazyl disulfide;
Benzothiazole sulfenamide, for example:
N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide,
N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfenamide,
N, N′-dicyclohexyl-2-benzothiazole sulfenamide,
N, N-diisopropyl-2-benzothiazole sulfenamide,
N, N-diethyl-2-benzothiazole sulfenamide,
N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide, and N-oxydiethylenethiocarbamyl-N-oxydiethylene sulfenamide;
Dithiocarbamates, for example:
Bismuth dimethyldithiocarbamate,
Copper dimethyldithiocarbamate,
Cadmium diethyldithiocarbamate,
Lead diamyldithiocarbamate,
Lead dimethyldithiocarbamate,
Selenium diethyldithiocarbamate,
Selenium dimethyldithiocarbamate,
Tellurium diethyldithiocarbamate,
Zinc dimethyldithiocarbamate,
Zinc diethyldithiocarbamate,
Zinc diamyldithiocarbamate,
Zinc di-n-butyldithiocarbamate,
Zinc dimethylpentamethylenedithiocarbamate,
Piperidinium pentamethylenedithiocarbamate,
2-benzothiazyl-N, N-diethyldithiocarbamate, and dimethylammonium dimethyldithiocarbamate;
Thiomorpholine, for example:
4,4′-dithiodimorpholine,
4-mercaptomorpholine,
4-mercapto-2,6-dimethylmorpholine,
4-[(4-morpholinylthio) thiomethyl] morpholine (4-[(4-morpholinylthio) thixomethyl] morpholine),
2,6-dimethylmorpholine disulfide (2,6-dimethylmorpholine sulphide),
Methylmorpholine disulfide,
Propyl 2,6-dimethylmorpholine disulfide,
Alkylmorpholine disulfide, and phenylmorpholine disulfide;
Thiourea, for example:
Trimethylthiourea,
1,3-diethylthiourea,
1,3-dibutylthiourea,
N, N′-dibutylthiourea,
Dimethylethylthiourea,
Diphenylthiourea and tetramethylthiourea;
Xanthate, for example:
Sodium isopropylxanthate,
Zinc isopropylxanthate and zinc dibutylxanthate;
Thiuram sulfide, for example:
Tetramethylthiuram monosulfide,
Tetramethylthiuram disulfide,
Tetraethylthiuram disulfide,
Tetrabutyl thiuram disulfide,
Tetrabenzylthiuram disulfide,
Dipentamethylene thiuram tetrasulfide,
Dimethyldiphenyl thiuram disulfide, and dipentamethylene thiuram monosulfide; and amines such as:
Cyclohexylethylamine,
Dibutylamine,
An acetaldehyde-aniline condensation product,
Heptaldehyde-aniline condensation products; and guanidines such as:
N, N′-diphenylguanidine,
N, N′-di-o-tolylguanidine,
Orthotrilbiguanidine,
A blend of N, N ′, N ″ -triphenylguanidine (N, N ′, N ″ -triphenylguanidine) and diarylguanidine.

適切な遅延剤の非限定的な例としては、以下のうちの少なくとも1つが挙げられ得る:
N−(シクロヘキシルチオ)−フタルイミド、
無水フタル酸、および
芳香族スルフェンアミド。
Non-limiting examples of suitable retarders can include at least one of the following:
N- (cyclohexylthio) -phthalimide,
Phthalic anhydride, and aromatic sulfenamide.

加硫可能なゴム組成物は、ゴム産業で公知の従来の手順に従って、ゴム加硫物へと加硫、または硬化され得る。本発明の修飾充填材を利用して生成され得る工業用ゴム加硫物(物品)の非限定的な例としては、ワイヤーおよびケーブル外被、ホース、ガスケットおよびシール、工業用および自動車用の駆動ベルト、発動機架、V−ベルト、コンベヤベルト、ローラーコーティング、タイヤおよびタイヤの構成要素(例えば、自動車用タイヤトレッド、サブトレッド、タイヤカーカス、タイヤ側壁、タイヤベルトウェッジ、タイヤビーズフィラー、およびタイヤワイヤースキムコート)、靴底材料、パッキンリング、制動要素、およびその他多くのものが挙げられ得る。   Vulcanizable rubber compositions can be vulcanized or cured into rubber vulcanizates according to conventional procedures known in the rubber industry. Non-limiting examples of industrial rubber vulcanizates (articles) that can be produced using the modified filler of the present invention include wire and cable jackets, hoses, gaskets and seals, industrial and automotive drives. Belts, engine racks, V-belts, conveyor belts, roller coatings, tires and tire components (eg, automotive tire treads, subtreads, tire carcass, tire sidewalls, tire belt wedges, tire bead fillers, and tire wires) Skim coat), sole materials, packing rings, braking elements, and many others.

本発明は、標準混合プロトコル、実施例および比較例の以下の考察においてより具体的に記載されるが、これらは、そこでの数多くの修正および変更が当業者に明らかとなることから例示であることのみが意図される。   The present invention is more specifically described in the following discussion of standard mixing protocols, examples and comparative examples, which are exemplary because numerous modifications and changes therein will become apparent to those skilled in the art. Only intended.

(標準混合プロトコル)
標準混合プロトコルを使用して、実施例および比較例(CE)のシリカを含む調合されたゴム組成物の試験サンプルを調製した。
(Standard mixed protocol)
Test samples of formulated rubber compositions containing the silica of the Examples and Comparative Examples (CE) were prepared using a standard mixing protocol.

(パートA)
ゴム100重量部に対する部数(phr)の量の以下の成分を、記載される順に、500ミリリットル(mL)プラスチックカップ中に直立させたポリエチレンバッグに加えた。
(Part A)
The following components in parts per hundred rubber (phr) were added in the order listed to a polyethylene bag upright in a 500 milliliter (mL) plastic cup.

Figure 2008524104
(1)Sundex(登録商標)8125 芳香族炭化水素プロセスオイル、Sun Company,Inc.,Refining and Marketing Divisionから市販されているものを入手
(2)Kadox(登録商標) 表面処理された酸化亜鉛、Zinc Corporation of Americaから市販されているものを入手
(3)Wingstay(登録商標)100 オゾン分解防止剤、ジアリールp−フェニレンジアミンの混合物、The Goodyear Tire & Rubber Co.から市販されているものを入手
(4)ゴムグレードのステアリン酸、C.P.Hallから市販されているものを入手。
Figure 2008524104
(1) Sundex® 8125 aromatic hydrocarbon process oil, Sun Company, Inc. (2) Kadox (registered trademark) surface-treated zinc oxide, commercially available from Zinc Corporation of America (3) Wingstay (registered trademark) 100 ozone Decomposition inhibitors, mixtures of diaryl p-phenylenediamines, The Goodyear Tire & Rubber Co. (4) Rubber grade stearic acid, C.I. P. Get commercially available from Hall.

(パートB)
1.89リットル(L)Farrel Banburyミキサー(「BR」モデル)を、種々の成分を混合するために使用した。バッチ成分をミキサーに加える直前に、800グラム(g)のCV−60グレードの天然ゴムをミキサーにかけ、ミキサーから先の運転のあらゆる残留物を除去し、温度を約93℃(200°F)に上昇させた。このゴムを取り出した後、このミキサーを約65℃(150°F)に冷却し、その後、成分を加えて、ゴム試験サンプルを得た。
(Part B)
A 1.89 liter (L) Farrel Banbury mixer ("BR" model) was used to mix the various ingredients. Just prior to adding the batch ingredients to the mixer, 800 grams (g) of CV-60 grade natural rubber is applied to the mixer to remove any residue from the previous run from the mixer and the temperature to about 93 ° C (200 ° F). Raised. After removing the rubber, the mixer was cooled to about 65 ° C. (150 ° F.), after which the ingredients were added to obtain rubber test samples.

ゴム組成物を、試験充填材、次に列挙された他の成分、および以下に記載される手順を使用して調製する。   A rubber composition is prepared using the test filler, then the other ingredients listed, and the procedure described below.

Figure 2008524104
(5)Solflex(登録商標)1216 溶液スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、The Goodyear Tire & Rubber Co.から市販されているものを入手
(6)Budene 1207 ブタジエンゴム(BR)、The Goodyear Tire & Rubber Co.から市販されているものを入手
(7)Santoflex(登録商標)13 オゾン分解防止剤、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミンとして記載される、Flexsysから市販されているものを入手
(8)Okerin(登録商標)7240 微結晶性蝋/パラフィン蝋のブレンド、Astor Corporationから市販されているものを入手
(9)Rubber Makers(RM)硫黄、100%活性、Taber,Inc.から市販されているものを入手
(10)N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Monsantoから市販のものを入手
(11)ジフェニルグアニジン、Monsantoから市販されているものを入手。
Figure 2008524104
(5) Solflex® 1216 solution styrene-butadiene rubber (SBR), The Goodyear Tire & Rubber Co. (6) Budene 1207 butadiene rubber (BR), The Goodyear Tire & Rubber Co. (7) Santoflex® 13 Ozone decomposition inhibitor, described as N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine, commercially available from Flexsys (8) Okerin® 7240 microcrystalline wax / paraffin wax blend, available commercially from Astor Corporation (9) Rubber Makers (RM) Sulfur, 100% active, Taber , Inc. (10) N-tert-butyl-2-benzothiazolesulfenamide, commercially available from Monsanto (11) diphenylguanidine, commercially available from Monsanto.

第一経路を、ゴム、すなわち、SBRおよびBRをミキサーに加え、116rpmにて0.5分間混合することにより開始した。ローター速度を116rpmに維持し、57.5phrの処理充填材サンプルを加えた。その1.5分後、ラムを上げ、シュートをスイープした、すなわち、入り口シュート上のカバーを上げ、シュート中にあるあらゆる物質をスイープしてミキサーに戻した。その1分後、パートAからのサンプルを加えた。さらに1分後、ラムを上げ、シュートをスイープした。ミキサーの内容物をさらに1分間混合して、145℃〜150℃(293°F〜302°F)の範囲で最高温度を達成し、ミキサーにおける第一経路を完了した。サンプルの種類に応じ、ミキサーのローター速度を4分後に上昇または低下させて、特定された混合時間内に、上記の範囲の温度を達成し得る。   The first path was started by adding rubber, ie SBR and BR, to the mixer and mixing for 0.5 minutes at 116 rpm. The rotor speed was maintained at 116 rpm and 57.5 phr of treated filler sample was added. 1.5 minutes later, the ram was raised and the chute was swept, that is, the cover on the entrance chute was raised and any material in the chute was swept back to the mixer. One minute later, the sample from Part A was added. After another minute, he raised the ram and swept the shot. The contents of the mixer were mixed for an additional minute to achieve a maximum temperature in the range of 145 ° C. to 150 ° C. (293 ° F. to 302 ° F.), completing the first pass in the mixer. Depending on the type of sample, the rotor speed of the mixer can be increased or decreased after 4 minutes to achieve the above range of temperatures within the specified mixing time.

第一経路を完了した後、この物質の温度を熱電温度計で決定して、その温度が150℃の最大温度を超えなかったことを確かめた。取り出した物質を計量し、Farrelの12インチ2ロール式(two−roll)ゴム圧延機で、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)のシート状にした。得られた圧延ストックを、ミキサーにおける第二経路に備えて帯状体に切断した。   After completing the first pass, the temperature of this material was determined with a thermoelectric thermometer to ensure that the temperature did not exceed a maximum temperature of 150 ° C. The removed material was weighed and formed into 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch) sheets on a Farrel 12 inch two-roll rubber mill. The resulting rolled stock was cut into strips for the second path in the mixer.

最低1時間を、ミキサーにおける第一経路の完了と、第二経路の開始との間に割り当て、圧延ストックを冷却させた。必要な場合は、上記のCV−60グレードの天然ゴムを用いた清掃および予熱の手順を、第二経路を開始する前に完了した。このミキサーの温度を約49℃(120°F)に調整した。冷却水を流しながら、第一経路の原料の帯状体を77rpmにて作動させたミキサー、およびSantoflex(登録商標)13 オゾン分解防止剤と、Okerin(登録商標)7240 微結晶性蝋/パラフィン蝋のブレンドとの予め計量した組み合せに加えることにより、第二経路を開始した。0.5分後、第二の添加物であるRM硫黄とTBBSとDPGとの組み合わせを加えた。その1.5分後、ラムを上げ、シュートをスイープした。温度を125℃(257°F)以下に維持しながら、さらに2.0分間、ストックを混合することにより、この第二経路を完了した。   A minimum of 1 hour was allocated between the completion of the first pass in the mixer and the start of the second pass to allow the rolling stock to cool. If necessary, the above cleaning and preheating procedure with CV-60 grade natural rubber was completed before the second route was started. The mixer temperature was adjusted to about 49 ° C. (120 ° F.). A mixer in which the strip of the raw material of the first path was operated at 77 rpm while flowing cooling water, and a Santoflex® 13 ozonolysis inhibitor and Okerin® 7240 microcrystalline wax / paraffin wax. The second path was initiated by adding to the pre-weighed combination with the blend. After 0.5 minutes, the second additive, RM sulfur, TBBS, and DPG combination was added. 1.5 minutes later, he raised the ram and swept the shot. This second pass was completed by mixing the stock for an additional 2.0 minutes while maintaining the temperature below 125 ° C (257 ° F).

(パートC)
Farrelの12インチ2ロール式ゴム圧延機を約60℃(140°F)に加熱した。パートBの第二経路からのストックを、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)のロール間隙設定で作動中の圧延機に供給した。得られたシートを、シートの温度が室温に達するまで平面上に置いた。典型的に、シートは、約30分以内に冷めた。その後、圧延したシートを、3.81mm±0.51mm(0.15インチ±0.02インチ)のロール間隙設定で、ゴム圧延機に供給した。均一な厚さを維持するために、必要な場合は、圧延バンク(rolling bank)を調整した。得られた物質を、16サイドカット、次いで8エンドパスに供した。ゴム圧延機のロール間隙を、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)のシートの厚さを生ずるように調整した。圧延機から回収されたシートストックを、清潔な平面上に置いた。ステンシルを使用して、203.2mm×152.4mm(8インチ×6インチ)の長方形のサンプルを、シートストックから切り出した。このサンプルを条件付けした、すなわち、このサンプルを清潔なポリエチレンシートの間に保管し、温度23℃±2℃、相対湿度50%±5%にて15時間〜18時間維持した。
(Part C)
A Farrel 12 inch two roll rubber mill was heated to about 60 ° C. (140 ° F.). Stock from the second path of Part B was fed to a rolling mill operating with a roll gap setting of 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch). The resulting sheet was placed on a flat surface until the sheet temperature reached room temperature. Typically, the sheet cooled within about 30 minutes. Thereafter, the rolled sheet was supplied to a rubber rolling mill with a roll gap setting of 3.81 mm ± 0.51 mm (0.15 inch ± 0.02 inch). In order to maintain a uniform thickness, a rolling bank was adjusted if necessary. The resulting material was subjected to 16 side cuts and then 8 end passes. The roll gap of the rubber mill was adjusted to produce a sheet thickness of 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch). The sheet stock recovered from the rolling mill was placed on a clean plane. Using a stencil, a rectangular sample of 203.2 mm x 152.4 mm (8 inches x 6 inches) was cut from the sheet stock. The sample was conditioned, i.e., stored between clean polyethylene sheets and maintained at a temperature of 23 ° C. ± 2 ° C. and a relative humidity of 50% ± 5% for 15-18 hours.

条件付けした後、このサンプルを、203.2mm×152.4mm×2.286mm(8インチ×6インチ×0.09インチ)の研磨された表面を有する標準型機械鋼圧縮型に入れた。このサンプルを、61センチメートル×61センチメートル(24インチ×24インチ)の890キロニュートン(100トン)の4柱式(4−post)電熱圧縮プレスで、T90、すなわち、90パーセントの硬化が起こるのにかかる時間に5分を加えた時間の間、ASTM D−2084に従って、13.79メガパスカル(1立方インチ当たり2000ポンド)の圧力の下で150℃(302°F)にて、硬化させた。典型的に、硬化は、約10分以内で完了した。得られた硬化ゴムシートを型から取り出し、パートDにおける試験に先立って、温度23℃±2℃(73.4°F±3.6°F)、および相対湿度50%±5%にて15時間〜18時間、維持した。   After conditioning, the sample was placed in a standard mechanical steel compression mold having a polished surface of 203.2 mm × 152.4 mm × 2.286 mm (8 inches × 6 inches × 0.09 inches). This sample is T90, or 90 percent cure, in a 890 kilonewton (100 ton) 4-post electrothermal compression press of 61 centimeter by 61 centimeter (24 inches by 24 inches). Cured at 150 ° C. (302 ° F.) under 13.79 megapascals (2000 pounds per cubic inch) according to ASTM D-2084 for a period of 5 minutes plus It was. Typically, curing was complete within about 10 minutes. The resulting cured rubber sheet is removed from the mold and, prior to testing in Part D, 15 ° C. ± 2 ° C. (73.4 ° F. ± 3.6 ° F.) and 15% relative humidity 50% ± 5%. Maintained for time to 18 hours.

(パートD)
試験を、ASTM D412−98a−試験方法Aに従って実施した。ダンベル試験標本をダイCを使用して調製した。伸びを測定するための自動接触伸び計(extensiometer)を備えたInstron 4204モデルを使用した。クロスヘッド速度が、508mm/分に等しいことが見出された。全ての計算を、製造業者によって供給されたシリーズIX 自動材料試験ソフトウエアを使用して実施した。強化指数は、100%伸び時の引張り応力(MPa)で除した300%伸び時の引張り応力(MPa)に等しい。サンプルを、標準混合プロトコルを使用して調製した場合、その結果を、標準強化指数として報告した。
(Part D)
The test was performed according to ASTM D412-98a-Test Method A. Dumbbell test specimens were prepared using Die C. An Instron 4204 model equipped with an automatic contact extensometer for measuring elongation was used. The crosshead speed was found to be equal to 508 mm / min. All calculations were performed using the Series IX automated material testing software supplied by the manufacturer. The strengthening index is equal to the tensile stress (MPa) at 300% elongation divided by the tensile stress (MPa) at 100% elongation. When samples were prepared using a standard mixing protocol, the results were reported as a standard enhancement index.

(沈降シリカの調製)
沈降シリカを、硫酸でケイ酸ナトリウム溶液を酸性化することにより生成した。沈降物の大半が、8.5より高いpHにて形成された。さらなる沈降物を、溶液のpHが3.3〜4.0のレベルに達するまで、酸添加を続けることにより生成した。
(Preparation of precipitated silica)
Precipitated silica was produced by acidifying the sodium silicate solution with sulfuric acid. Most of the sediment was formed at a pH higher than 8.5. Further sediment was generated by continuing the acid addition until the pH of the solution reached a level of 3.3-4.0.

表面積分析のための沈降シリカのサンプルを、実施例15に記載されるように、すすぎ水が、約300〜800マイクロモーの伝導レベルを示すまで、シリカの部分を濾過および洗浄することにより調製した。高剪断力の攪拌機を使用し、得られた濾過ケークを再液化して、液体中固体の懸濁液を形成した。この懸濁液をNiro噴霧乾燥機(入り口温度約360℃、および出口温度約110℃)にて乾燥させた。表1に記載されるのは、実施例および比較例の修飾シリカを調製するために使用された沈降シリカの表面積である。   A sample of precipitated silica for surface area analysis was prepared by filtering and washing portions of silica as described in Example 15 until the rinse water exhibited a conductivity level of about 300-800 micromho. . The resulting filter cake was reliquefied using a high shear agitator to form a solid suspension in liquid. This suspension was dried with a Niro spray dryer (inlet temperature about 360 ° C. and outlet temperature about 110 ° C.). Listed in Table 1 are the surface areas of the precipitated silica used to prepare the modified silicas of the Examples and Comparative Examples.

(実施例1〜6)
約3.25kgがシリカであり、15.2kg〜15.9kgがイソプロピルアルコールである、沈降シリカ懸濁液約50キログラム(kg)を、底部排水口を有する30ガロンのガラスライニング容器に加えた。この容器はまた、温度記録器、機械的攪拌器、加熱手段およびコンデンサーを備えていた。
(Examples 1-6)
About 50 kilograms (kg) of precipitated silica suspension, about 3.25 kg of silica and 15.2 kg to 15.9 kg of isopropyl alcohol, was added to a 30 gallon glass-lined container with a bottom drain. The vessel was also equipped with a temperature recorder, mechanical stirrer, heating means and condenser.

容器の内容物を攪拌し、加熱を開始する間に、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)を、表1に列挙された実施例について乾量基準でのシリカ当たりのMPTMSの重量%について列挙される近似量を生ずる一定時間(典型的に、約10分)をかけて加えた。MPTMS添加の完了後、ジメチルジクロロシラン(DMDCS)を同一の様式で加えて、表1中の乾量基準でのシリカ当たりのDMDCSの重量%について列挙された近似量を得た。MPTMS/DMDCSの重量比もまた、表1に列挙する。溶液の得られたpHは、約1.5〜約2.2の範囲に及んだ。   While stirring the contents of the vessel and initiating heating, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) is listed for the weight percentage of MPTMS per silica on a dry basis for the examples listed in Table 1. Was added over a period of time (typically about 10 minutes) to produce an approximate amount to be achieved. After completion of the MPTMS addition, dimethyldichlorosilane (DMDCS) was added in the same manner to obtain the approximate amounts listed for wt% DMDCS per silica on a dry basis in Table 1. MPTMS / DMDCS weight ratios are also listed in Table 1. The resulting pH of the solution ranged from about 1.5 to about 2.2.

DMDCSの添加の完了後、溶液のpHを約0.3に低下させるのに必要な量の、濃縮された、すなわち、約37重量%の、塩酸を加えた。この混合物を約68℃に加熱し、この温度を約30分間保持した。冷却する間、pHを約3.5に調整するのに十分な50重量%のNaOHを、一定時間をかけて混合物に加えた。NaOHの添加の完了後、十分なトルエン(典型的に6.75kg〜7.75kg)を攪拌された混合物に加えて、エマルジョンを形成することなく水相からの疎水性沈降シリカの分離をさせた。水相を容器から排水した。次いで、疎水性の沈降シリカを含む容器中の攪拌された混合物を、約30kgの水で洗浄した。十分なさらなるトルエン(典型的に、6.5kg〜8.0kg)を、攪拌された混合物に加えてエマルジョンを形成することなく、水相から疎水性沈降シリカを分離させた。水相を排水した。次いで、この疎水性沈降シリカを含む攪拌された混合物を、1回の洗浄につき約30kgの水でさらに2回洗浄した。それぞれの洗浄後、次の洗浄液の添加前に、水相を容器から排水した。   After completion of the DMDCS addition, concentrated, ie, about 37% by weight, hydrochloric acid was added in an amount necessary to reduce the pH of the solution to about 0.3. The mixture was heated to about 68 ° C. and kept at this temperature for about 30 minutes. While cooling, 50 wt% NaOH sufficient to adjust the pH to about 3.5 was added to the mixture over a period of time. After completion of the NaOH addition, sufficient toluene (typically 6.75 kg to 7.75 kg) was added to the stirred mixture to separate the hydrophobic precipitated silica from the aqueous phase without forming an emulsion. . The aqueous phase was drained from the container. The stirred mixture in a vessel containing hydrophobic precipitated silica was then washed with about 30 kg of water. Sufficient additional toluene (typically 6.5 kg to 8.0 kg) was added to the stirred mixture to separate the hydrophobic precipitated silica from the aqueous phase without forming an emulsion. The aqueous phase was drained. The stirred mixture containing the hydrophobic precipitated silica was then washed two more times with about 30 kg of water per wash. After each wash, the aqueous phase was drained from the container before the next wash was added.

洗浄が完了した後、十分なトルエン(典型的に、12.5kg〜15.3kg)を攪拌された混合物に加えて、容器から容易に排出され得る流動可能な液体中固体の懸濁液を得た。得られた懸濁液を、ロトコーン(ロトコーン)乾燥機で、減圧下(最低23インチの水銀)で最低140℃にて乾燥させた。サンプルを10分間160℃に曝した場合に4%未満の重量%の減少を示すまで乾燥を続けた。   After washing is complete, enough toluene (typically 12.5 kg to 15.3 kg) is added to the stirred mixture to obtain a flowable solid-in-liquid suspension that can be easily drained from the vessel. It was. The resulting suspension was dried at a minimum of 140 ° C. under reduced pressure (minimum 23 inches of mercury) in a rotocone dryer. Drying continued until the sample was exposed to 160 ° C. for 10 minutes and showed a weight percent reduction of less than 4%.

(実施例7)
以下以外は、実施例1〜6について記載された手順に従った:80gの3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)を約10分かけて加えた;487gのジメチルジクロロシランを、約10分かけて加えた;イソプロピルアルコールおよびトルエンを使用せず、3つの個々のバッチのスラリーを合わせ、濾過し、すすぎ水が約300マイクロモー〜約800マイクロモーの伝導レベルを示すまで、水で洗浄した。この処理した」シリカサンプルを10分間、160℃に曝露した場合に<2重量%の減少を示すまで、サンプルを乾燥させた。
(Example 7)
The procedure described for Examples 1-6 was followed with the following exceptions: 80 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) was added over about 10 minutes; 487 g of dimethyldichlorosilane was added over about 10 minutes. Without using isopropyl alcohol and toluene, the three individual batch slurries were combined, filtered, and washed with water until the rinse water exhibited a conductivity level of about 300 micromolar to about 800 micromolar. The “treated” silica sample was allowed to dry until exposed to 160 ° C. for 10 minutes, showing a <2 wt% reduction.

実施例7の修飾シリカサンプルについての乾量基準でのシリカ当たりのMPTMSおよびDMDCSの近似重量%、ならびにMPTMS/DMDCSの重量比を、表2に列挙する。   The approximate weight percentages of MPTMS and DMDCS per silica on a dry basis for the modified silica sample of Example 7 and the weight ratio of MPTMS / DMDCS are listed in Table 2.

(実施例8)
以下以外は、実施例1〜6について記載される手順を使用した:40kgの再液化した液体中固体の沈降シリカ懸濁液(3.3kgのシリカ)、および12.2kgのイソプロピルアルコールを使用した;171gの3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)を約7分かけて加えた;506gのジメチルジクロロシラン(DMDCS)を約2分かけて加えた;濃塩酸を24分かけて加え、約0.4の溶液pHをもたらした;この溶液を約68℃にて30分間加熱した後、十分な50重量%のNaOHを加えてpHを約7.0に調整した;十分なトルエン(約7.1kg)を加えてエマルジョンを形成することなく、水相から疎水性シリカを分離させた。回収された生成物を水洗浄に供さなかったが、水相を排水した後、約2.2kgのトルエンをこの生成物に加えて、流動可能な液体中固体の懸濁液を作製した。処理したシリカサンプルを10分間、160℃に曝した場合に<1.5重量%の減少を示すまで、処理したシリカサンプルを乾燥させた。
(Example 8)
The procedure described for Examples 1-6 was used with the following exceptions: 40 kg of re-liquefied solid precipitated silica suspension in liquid (3.3 kg of silica) and 12.2 kg of isopropyl alcohol were used. 171 g 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) was added over about 7 minutes; 506 g dimethyldichlorosilane (DMDCS) was added over about 2 minutes; concentrated hydrochloric acid was added over 24 minutes; This solution was heated at about 68 ° C. for 30 minutes and then sufficient 50 wt% NaOH was added to adjust the pH to about 7.0; sufficient toluene (about 7. 1 kg) was added to separate the hydrophobic silica from the aqueous phase without forming an emulsion. The recovered product was not subjected to water washing, but after draining the aqueous phase, about 2.2 kg of toluene was added to the product to make a flowable solid-in-liquid suspension. The treated silica sample was dried until the treated silica sample was exposed to 160 ° C. for 10 minutes and showed a <1.5 wt% reduction.

実施例8の修飾シリカサンプルについての乾量基準でのシリカ当たりのMPTMSおよびDMDCSの近似重量%、ならびにMPTMS/DMDCSの重量比を、表2中に列挙する。   The approximate weight percentages of MPTMS and DMDCS per silica on a dry basis for the modified silica sample of Example 8 and the weight ratio of MPTMS / DMDCS are listed in Table 2.

(実施例9)
86.5gの3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)を使用したこと以外は、実施例8の手順に従った。実施例9の修飾シリカサンプルについての乾量基準でのシリカ当たりのMPTMSおよびDMDCSの近似重量%、ならびにMPTMS/DMDCSの重量比を、表2中に列挙する。
Example 9
The procedure of Example 8 was followed except that 86.5 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) was used. The approximate weight percentages of MPTMS and DMDCS per silica on a dry basis and the weight ratio of MPTMS / DMDCS for the modified silica sample of Example 9 are listed in Table 2.

(実施例10〜13)
両方のシラン(DMDCSおよびMPTMS)および酸(約0.3のpHをもたらすのに十分な酸)を、容器に加える直前に、約65℃〜85℃の温度を有する新たに調製されたシリカスラリーと共に混合した。濃塩酸を使用した実施例13以外の全ての実施例で使用した酸は、濃硫酸、すなわち、約96重量%の硫酸であった。得られた混合物を、少なくとも15分間静置した。水を加え、攪拌を適用し、そして、50重量%のNaOH水溶液でpHを3.5に調整した。得られた疎水性シリカの水性懸濁液を濾過し、すすぎ水が約300マイクロモー〜約800マイクロモーの伝導レベルを示すまで、水で洗浄した。サンプルを10分間、106℃に曝した場合に2.5重量%未満の減少を示すまで、疎水性シリカを乾燥させた。このスラリーに加えられたシランの近似量を、乾燥シリカに基づく重量パーセンテージで、MPTMS/DMDCSの重量比と共に表2に報告する。
(Examples 10 to 13)
A freshly prepared silica slurry having a temperature of about 65 ° C. to 85 ° C. just prior to adding both silanes (DMDCS and MPTMS) and acid (enough acid to provide a pH of about 0.3) to the vessel. Mixed with. The acid used in all examples except for Example 13 using concentrated hydrochloric acid was concentrated sulfuric acid, ie about 96% by weight sulfuric acid. The resulting mixture was allowed to stand for at least 15 minutes. Water was added, stirring was applied, and the pH was adjusted to 3.5 with 50 wt% aqueous NaOH. The resulting aqueous suspension of hydrophobic silica was filtered and washed with water until the rinse water exhibited a conductivity level of about 300 to about 800 micrometers. The hydrophobic silica was dried until the sample showed less than 2.5 wt% reduction when exposed to 106 ° C for 10 minutes. The approximate amount of silane added to the slurry is reported in Table 2 along with the MPTMS / DMDCS weight ratio in weight percentages based on dry silica.

(実施例14)
いかなる酸も加えなかったこと、DMDCSの加水分解によって生じた酸のみが存在したこと以外は、実施例10〜13の手順に従った。十分な(MPTMS)および十分なジメチルジクロロシラン(DMDCS)を加えて、表2に列挙された乾量基準での各シリカ当たりの近似重量%を得た。得られた溶液のpHは、1.6であった。
(Example 14)
The procedures of Examples 10-13 were followed except that no acid was added and only the acid produced by hydrolysis of DMDCS was present. Sufficient (MPTMS) and sufficient dimethyldichlorosilane (DMDCS) were added to give an approximate weight percent for each silica on a dry basis listed in Table 2. The pH of the obtained solution was 1.6.

(比較例1〜3)
実施例1〜6について記載された手順に従った。スラリーに加えられたシランの近似量を、乾燥シリカに基づく重量パーセンテージで、MPTMS/DMDCSの重量比と共に表2に報告する。
(Comparative Examples 1-3)
The procedure described for Examples 1-6 was followed. The approximate amount of silane added to the slurry is reported in Table 2 along with the MPTMS / DMDCS weight ratio in weight percentages based on dry silica.

(比較例4)
メルカプトプロピルトリメトキシシランのみを加えて表2に列挙された乾量基準でのシリカ当たりのMPTMSの近似重量%を得たこと、および十分な濃硫酸を加えて約0.0のpHを得たこと以外は、実施例10〜13の手順に従った。
(Comparative Example 4)
Only mercaptopropyltrimethoxysilane was added to obtain an approximate weight percent of MPTMS per silica on a dry basis listed in Table 2, and sufficient concentrated sulfuric acid was added to obtain a pH of about 0.0. Except this, the procedures of Examples 10 to 13 were followed.

(比較例5)
ジメチルジクロロシランのみを加えて表2に列挙された乾量基準でのシリカ当たりのDMDCSの近似重量%を得たこと、および十分な濃硫酸を加えて約0.4のpHを得たこと以外は、比較例4の手順に従った。
(Comparative Example 5)
Except that only dimethyldichlorosilane was added to obtain an approximate weight percent of DMDCS per silica on a dry basis listed in Table 2, and sufficient concentrated sulfuric acid was added to obtain a pH of about 0.4. Followed the procedure of Comparative Example 4.

(実施例15)
実施例1〜14および比較例(CE)1〜5の、処理した試験シリカサンプルおよび未処理の試験シリカサンプルの表面積を、Horiba 6200シリーズ機器を使用し、動的一点表面積技法、ASTM D3037−93、手順C(修正版)により決定した。この手順は、ヘリウム中30%窒素を吸着質気体として使用し、P/P=0.294にてBrunauer−Emmett−Teller(BET)法をシミュレートする。このASTM手順を、以下のように修正した:ヘリウム中30%窒素の気体混合物を使用した;約40mL/分の流量を維持した;180±5℃にて1時間、窒素流下にて分析セル中で、サンプルを乾燥させた;そして、サンプル上に吸着した窒素を、液体窒素の露(dewar)を取り除き、サンプルを外部熱源なしで室温まで温めることにより脱着した。未処理の試験シリカサンプルについての結果を表1に列挙し、処理された試験シリカサンプルについての結果を表3に列挙する。
(Example 15)
The surface areas of the treated and untreated test silica samples of Examples 1-14 and Comparative Examples (CE) 1-5 were measured using a dynamic single point surface area technique, ASTM D3037-93, using a Horiba 6200 series instrument. , Determined by Procedure C (modified version). This procedure, 30% nitrogen in helium was used as adsorbate gas, simulating Brunauer-Emmett-Teller (BET) method at P / P o = 0.294. The ASTM procedure was modified as follows: a gas mixture of 30% nitrogen in helium was used; a flow rate of about 40 mL / min was maintained; 1 hour at 180 ± 5 ° C. in an analysis cell under nitrogen flow The sample was then dried; and the nitrogen adsorbed on the sample was desorbed by removing the dewar of liquid nitrogen and warming the sample to room temperature without an external heat source. The results for the untreated test silica samples are listed in Table 1, and the results for the treated test silica samples are listed in Table 3.

炭素の百分率を、Carlo Erba 1106モデル元素分析器を使用して、CHN分析によって決定した。密封スズ製カプセル中の1mg〜2mgのサンプルを、1040℃にてヘリウムキャリアーと共に酸素富化雰囲気中で燃焼させ、Crで定量的に燃焼させ、次いで、燃焼ガスを650℃にてCu上を通過させて、過剰な酸素を除去し、窒素の酸化物を窒素に還元した。次いで、これらのガスをクロマトグラフカラムに通し、分離し、N、CO、およびHOとして溶出した。溶離したガスを熱伝導レベル検出器によって測定した。機器を、標準コンパウンドの燃焼によって較正した。結果を、表3に列挙する。 The percentage of carbon was determined by CHN analysis using a Carlo Erba 1106 model elemental analyzer. A 1 mg to 2 mg sample in a sealed tin capsule was burned in an oxygen-enriched atmosphere with a helium carrier at 1040 ° C., quantitatively burned with Cr 2 O 3 , and then the combustion gas was Cu at 650 ° C. Pass over to remove excess oxygen and reduce the oxide of nitrogen to nitrogen. These gases were then passed through a chromatographic column, separated and eluted as N 2 , CO 2 , and H 2 O. The eluted gas was measured by a heat conduction level detector. The instrument was calibrated by burning a standard compound. The results are listed in Table 3.

表3に列挙されるメルカプト(SH)の百分率を、エルレンマイヤーフラスコ中の2〜3gの処理されたシリカを0.001gの最も近くまで正確に計量し、75mlのイソプロピルアルコールを加え、窒素で洗い流し、湿気ストッパー(wet stopper)で密封し、30分間、磁気作用により攪拌することによって決定した。この攪拌溶液を、LabChem Inc.から市販されている標準0.01N ヨウ素溶液を用いて、僅かに黄色の終点まで迅速に滴定した。ブランク滴定もまた、処理したシリカを加えないこと以外は同じ手順に従うことにより実施した。ブロックされたメルカプトシランを使用して充填材を修飾する場合は、滴定する前に、ブロックしたメルカプトシランを脱ブロックする必要がある。以下の式を使用して、最終値を得た:
%SH=(V1−V2)×N×3.3/W
ここで:
V1は、サンプルと共に使用されたヨウ素溶液の体積であり、
V2は、ブランクで使用されたヨウ素溶液の体積であり、
Nは、ヨウ素溶液の規定度であり、
Wは、グラムでのシリカの重量である。
The percentage of mercapto (SH) listed in Table 3 was accurately weighed to 2-3 g of treated silica in an Erlenmeyer flask to the nearest 0.001 g, 75 ml of isopropyl alcohol was added, and nitrogen was added. Washed off, sealed with a wet stopper and determined by magnetic stirring for 30 minutes. This stirred solution was added to LabChem Inc. Was titrated rapidly to a slightly yellow endpoint using a standard 0.01 N iodine solution commercially available from. Blank titration was also performed by following the same procedure except that no treated silica was added. If a blocked mercaptosilane is used to modify the filler, the blocked mercaptosilane must be deblocked prior to titration. The final value was obtained using the following formula:
% SH = (V1-V2) × N × 3.3 / W
here:
V1 is the volume of iodine solution used with the sample,
V2 is the volume of iodine solution used in the blank,
N is the normality of the iodine solution,
W is the weight of silica in grams.

表3にSCIとして報告されるシラン変換指数を、固体状態29Si NMRにより決定した。このデータを、ナローボアマグネットおよびDotyの7mm標準速度MASプローブを用いたBruker AM−300 NMRで周囲温度にて収集した。サンプルを、外径7mmのジルコニアローターに詰め、短いKel−Fキャップで密封した。これらのローターを、約5.0kHzの速度でマジック角にて回転させた。交差分極(CP/MAS)データを、90°Hパルス、1スペクトル当たり5600〜8400スキャン、5ミリ秒の接触時間、データ獲得中の高出力プロトンデカップリング、および3秒の緩和遅れ(relaxation delay)を使用して収集した。Hartmann−Hahn条件を、カオリナイトサンプルを使用して達成した(J.Rocha and J.Klinowski,J.Magn.Reson.,90.567(1990))。すべての化学シフトは、テトラメチルシラン(TMS)を外部基準とした。 The silane conversion index reported as SCI in Table 3 was determined by solid state 29 Si NMR. This data was collected at ambient temperature on a Bruker AM-300 NMR using a narrow bore magnet and a Doty 7 mm standard speed MAS probe. The sample was packed in a 7 mm outer diameter zirconia rotor and sealed with a short Kel-F cap. These rotors were rotated at a magic angle at a speed of about 5.0 kHz. Cross-polarization (CP / MAS) data was converted to 90 ° 1 H pulse, 5600-8400 scans per spectrum, 5 ms contact time, high power proton decoupling during data acquisition, and 3 second relaxation delay. ). The Hartmann-Hahn condition was achieved using kaolinite samples (J. Rocha and J. Klinowski, J. Magn. Reson., 90.567 (1990)). All chemical shifts were referenced to tetramethylsilane (TMS).

すべてのスペクトルを、Aspect 3000コンピュータにおいて非線形曲線フィッティングプログラム(LINESIM)を使用して分析して、T(−49ppm)、T(−57ppm)、およびT(−65ppm)のピークについての相対面積%を決定した。T、T、およびTについての面積%値を、−30ppm〜−80ppmの領域にかけて、曲線フィッティングにより決定した。 All spectra were analyzed using the non-linear curve fitting program (LINESIM) on an Aspect 3000 computer, relative to the peaks of T 1 (−49 ppm), T 2 (−57 ppm), and T 3 (−65 ppm). Area% was determined. Area% values for T 1 , T 2 , and T 3 were determined by curve fitting over the region from −30 ppm to −80 ppm.

pHの決定を、以下の手順により、実施例および比較例の処理充填材に関して行った:5.0gのシリカ(粉末形態で)を、磁気攪拌棒を含む150mLビーカーに加え;50mLのイソプロパノールおよび50mLの脱イオン水を加え;そして、シリカが懸濁するまで、飛散させることなく激しく攪拌する。激しく攪拌した溶液中に、較正されたpH電極を入れ、1分(±5秒)後に、pHの読み取り値を記録する。これらの結果を、表3に列挙する。   The pH determination was made for the treated fillers of the examples and comparative examples by the following procedure: 5.0 g silica (in powder form) was added to a 150 mL beaker containing a magnetic stir bar; 50 mL isopropanol and 50 mL Of deionized water; and stir vigorously without splashing until the silica is suspended. Place the calibrated pH electrode into the vigorously stirred solution and record the pH reading after 1 minute (± 5 seconds). These results are listed in Table 3.

表3に報告された標準強化指数を、300%伸び時の引張り応力を100%伸び時の引張り応力で除することにより決定した。300%伸び時の引張り応力の値および100%伸び時の引張り応力の値を表4に含む。   The standard strengthening index reported in Table 3 was determined by dividing the tensile stress at 300% elongation by the tensile stress at 100% elongation. Table 4 contains the values of tensile stress at 300% elongation and values of tensile stress at 100% elongation.

実施例1、2および7の処理したシリカのソックスレー抽出可能炭素の百分率を、約5グラムの各物質を、コンデンサーを取り付けた適切な大きさのソックスレー抽出管に入れた43mm×123mm(内径×外部長)のセルロース抽出円筒濾紙に加えることにより決定した。このソックスレー抽出器とコンデンサーとのシステムを、700mLのトルエンを含む丸底フラスコに取り付けた。このフラスコを、トルエンの還流温度に加熱した。最低19時間(典型的には、19時間〜26時間)還流した後、使用されたトルエンを、未使用のトルエンと交換し、最低19時間(典型的には、19時間〜24時間)、還流を続けた。得られた抽出された処理されたシリカを回収し、サンプルを10分間、160℃に曝した場合に1.2重量%未満の減少を示すまで乾燥させた。抽出された各サンプルの炭素の百分率を、本明細書中に記載される手順を使用して決定した。ソックスレー抽出可能炭素の百分率を、以下の式を使用して決定した。:   The percentage of Soxhlet extractable carbon in the treated silica of Examples 1, 2 and 7 was 43 mm x 123 mm (inner diameter x outer) with approximately 5 grams of each material placed in a suitably sized Soxhlet extraction tube fitted with a condenser. To the cellulose extraction cylindrical filter paper). The Soxhlet extractor and condenser system was attached to a round bottom flask containing 700 mL of toluene. The flask was heated to the reflux temperature of toluene. After refluxing for a minimum of 19 hours (typically 19-26 hours), the used toluene is replaced with unused toluene and refluxed for a minimum of 19 hours (typically 19-24 hours). Continued. The resulting extracted treated silica was recovered and the sample was dried until it showed a reduction of less than 1.2% by weight when exposed to 160 ° C. for 10 minutes. The percentage of carbon in each sample extracted was determined using the procedure described herein. The percentage of Soxhlet extractable carbon was determined using the following formula: :

Figure 2008524104
これらの結果を表5に列挙する。
Figure 2008524104
These results are listed in Table 5.

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
(12)合成沈降シリカであり、3重量%のγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランで予め被覆されていると報告されており、PPG Industries,Inc.から入手可能である。
Figure 2008524104
(12) Synthetic precipitated silica, which has been reported to be pre-coated with 3% by weight γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and is described in PPG Industries, Inc. Is available from

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
表1の結果は、実施例および比較例を作製するプロセスで使用した未処理のシリカサンプルの表面積が、172m/g〜214m/gの範囲に及んだことを示す。
Figure 2008524104
The results in Table 1 show that the surface area of the untreated silica samples used in the process of making the Examples and Comparative Examples are ranged from 172m 2 / g~214m 2 / g.

実施例1〜14についての表2に列挙されるMPTMS/DMDCS比は、0.05:1〜0.40:1の範囲に及んだ。両方のシランを含む比較例2および3についての比率は、それぞれ、0.08:1および0.03:1であった。比較例(CE)2のMPTMS/DMDCS比は、0.05:1〜10:1という望ましい範囲内であったが、CE−2の処理したシリカについての表3に列挙されるメルカプト(SH)重量%についての結果は、0.15重量%より多くという必要量に満たなかった。   The MPTMS / DMDCS ratio listed in Table 2 for Examples 1-14 ranged from 0.05: 1 to 0.40: 1. The ratios for Comparative Examples 2 and 3 containing both silanes were 0.08: 1 and 0.03: 1, respectively. The MPTMS / DMDCS ratio of Comparative Example (CE) 2 was within the desired range of 0.05: 1 to 10: 1, but the mercapto (SH) listed in Table 3 for CE-2 treated silica. The result for wt% was less than the required amount of more than 0.15 wt%.

表3の結果は、本発明の修飾シリカサンプル(すなわち、実施例1〜14)が、少なくとも4.0の標準強化指数、1.0より高い炭素重量%、0.15より高いメルカプト重量%、および少なくとも0.3のシラン変換指数(すなわち、T/(T+T+T))を示したことを示している。比較例は、実施例1〜14の炭素重量%および/またはメルカプト重量%を下回る炭素重量%および/またはメルカプト重量%を有し、かつ4.0未満(例えば、3.6)の標準強化指数を有した。 The results in Table 3 show that the modified silica samples of the present invention (ie, Examples 1-14) have a standard reinforcement index of at least 4.0, a carbon weight percent greater than 1.0, a mercapto weight percent greater than 0.15, And a silane conversion index of at least 0.3 (ie, T 3 / (T 1 + T 2 + T 3 )). Comparative examples have a carbon weight percent and / or mercapto weight percent below the carbon weight percent and / or mercapto weight percent of Examples 1-14, and a standard strengthening index of less than 4.0 (eg, 3.6) Had.

表4の結果は、本発明の全ての修飾シリカ(すなわち、実施例1〜14)が、6.2以上という300%伸び時の引張り応力を示したことを示した。比較例についての300%伸び時の引張り応力は、6.1以下であった。   The results in Table 4 indicated that all modified silicas of the present invention (ie, Examples 1-14) exhibited a tensile stress at 300% elongation of 6.2 or greater. The tensile stress at 300% elongation for the comparative example was 6.1 or less.

表5の結果は、ソックスレー抽出可能炭素の百分率が、実施例7についての1.82%という低いものから実施例2についての18.33%という高いものまでの範囲に及んだことを示している。   The results in Table 5 show that the percentage of Soxhlet extractable carbon ranged from as low as 1.82% for Example 7 to as high as 18.33% for Example 2. Yes.

(実施例16:ゴムアルコール放出)
アルコール放出に対する本発明の化学修飾充填材の効果を、本発明の化学修飾充填材(充填材A)を含むゴム組成物(コンパウンド番号16.1)、従来の未処理の沈降シリカを(充填材B)含むゴム組成物(コンパウンド番号16.2)、アルコキシシラン3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドと組み合わせて従来の未処理の沈降シリカ(充填材B)を含むゴム組成物(コンパウンド番号16.3)の、硬化する前のアルコール放出と後のアルコール放出とを比較することにより試験した。
(Example 16: Rubber alcohol release)
The effect of the chemically modified filler of the present invention on the release of alcohol was compared with a rubber composition (compound number 16.1) containing the chemically modified filler of the present invention (filler A), conventional untreated precipitated silica (filler B) Rubber composition comprising (compound number 16.2), rubber composition comprising conventional untreated precipitated silica (filler B) in combination with alkoxysilane 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (Compound No. 16.3) was tested by comparing the alcohol release before curing with the subsequent alcohol release.

これらの充填材の特性を表6に列挙する。表面積、炭素およびpHを、実施例15中に記載される代表的な手順を使用して試験した。SHの量を、以下の手順を使用して決定した。化学天秤を使用して、2g±0.5gのサンプルを計量し、150mLエルレンマイヤーフラスコの風袋を差し引いて記録した(0.1mgの最も近くまで)。攪拌棒を用いて、75mLのIPA(メスシリンダーを使用)および10mLの0.1N ヨウ素(10mLピペットを使用)を加えた。このフラスコを、約30秒間、適度な流れの窒素で洗い流し、ゴムストッパーで即座に栓をした。気密シールを作製するのを助けるために、ストッパーの先細になった部分に少量のIPAを塗布した。このフラスコを、攪拌プレートに置き、15分間適度に攪拌した。15分間の攪拌時間が経過した後、このゴムストッパーを取り除き、標準化した0.1N±0.0005Nのチオ硫酸ナトリウムを用いて、無色の終点(1分間無色のままで変わらない)になるまでクラス「A」の10mLビュレットを使用して、即座に滴定した。0.1Nチオ硫酸ナトリウムの滴定の最終容積を記録した。上記手順に正確に従い、サンプルのみを除外することにより、ブランクの滴定量値を計算のために決定した。   The properties of these fillers are listed in Table 6. Surface area, carbon and pH were tested using the representative procedure described in Example 15. The amount of SH was determined using the following procedure. Using an analytical balance, a 2 g ± 0.5 g sample was weighed and recorded by subtracting the tare of the 150 mL Erlenmeyer flask (to the nearest 0.1 mg). Using a stir bar, 75 mL of IPA (using a graduated cylinder) and 10 mL of 0.1 N iodine (using a 10 mL pipette) were added. The flask was flushed with a moderate flow of nitrogen for about 30 seconds and immediately stoppered with a rubber stopper. A small amount of IPA was applied to the tapered portion of the stopper to help create an air tight seal. The flask was placed on a stir plate and stirred moderately for 15 minutes. After 15 minutes of stirring time, remove this rubber stopper and use standardized 0.1N ± 0.0005N sodium thiosulfate to give a colorless end point (no color change for 1 minute) An “A” 10 mL burette was used to titrate immediately. The final volume of 0.1N sodium thiosulfate titration was recorded. By following the above procedure exactly and excluding only the sample, a blank titer value was determined for calculation.

重量%でのSHの量を、以下の式を使用して計算した:
((ブランクに対するチオ硫酸ナトリウム(mL)−サンプルに対するチオ硫酸ナトリウム(mL))×(チオ硫酸ナトリウムのN)×(3.3))/サンプル重量(g)。
The amount of SH in weight percent was calculated using the following formula:
((Sodium thiosulfate for a blank (mL)-sodium thiosulfate for a sample (mL)) x (N of sodium thiosulfate) x (3.3)) / sample weight (g).

Figure 2008524104
表7に示す列挙した成分、および以後に記載される手順を使用して、ゴム組成物を調製した。列挙した成分についての情報は、標準混合プロトコルに見出され得る。3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドは、商用名Si−69の下でDegussa Corporationから市販されているものを入手したことに留意されたい。
Figure 2008524104
Rubber compositions were prepared using the listed components shown in Table 7 and the procedures described below. Information about the listed components can be found in standard mixing protocols. Note that 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide was obtained commercially from Degussa Corporation under the trade name Si-69.

Figure 2008524104
(パートA)
ゴム100重量部当たりの重量部(phr)の量で以下の成分を、記載される順に、500ミリリットル(mL)プラスチックカップ中に直立させたポリエチレンバッグに加えた。
Figure 2008524104
(Part A)
The following ingredients, in the order of parts by weight per 100 parts by weight of rubber (phr), were added to a polyethylene bag upright in a 500 milliliter (mL) plastic cup in the order listed:

Figure 2008524104
1.89リットル(L)Farrel Bのバンバリーミキサー(「BR」モデル)を、種々の成分を混合するために使用した。バッチ成分をミキサーに加える直前に、800グラム(g)のCV−60グレード天然ゴムをミキサーにかけ、ミキサーから先の運転のあらゆる残留物を清掃し、温度を約93℃(200°F)に上昇させた。このゴムを取り出した後、このミキサーを約65℃(150°F)に冷却し、その後、成分を加えてゴム試験サンプルを得た。
Figure 2008524104
A 1.89 liter (L) Farrel B Banbury mixer ("BR" model) was used to mix the various ingredients. Just prior to adding the batch ingredients to the mixer, 800 grams (g) of CV-60 grade natural rubber is applied to the mixer to clean any residue from the previous run from the mixer and raise the temperature to about 93 ° C (200 ° F). I let you. After removing the rubber, the mixer was cooled to about 65 ° C. (150 ° F.), after which the ingredients were added to obtain rubber test samples.

第一経路を、ゴム、すなわち、sSBRおよびBRをミキサーに加え、116rpmにて0.5分間混合することにより開始した。ローター速度を116rpmに維持し、適量の表7に示した特定の充填材を加えた。その1.5分後、ラムを上げ、シュートをスイープした、すなわち、入り口シュート上のカバーを上げ、シュート中に見られるあらゆる物質をスイープしてミキサーへ戻した。その1分後、パートAからのサンプルを加えた。さらに1分後、ラムを上げ、シュートをスイープした。ミキサーの内容物を、表7に示す最大温度(ダンプ温度)まで、付加時間(ダンプ時間)の間混合して、ミキサーにおける第一経路を完了した。ミキサーのローター速度を上昇または低下させて、特定された混合時間(ダンプ時間)内に、最大温度(ダンプ温度)を達成した。   The first path was started by adding rubber, ie sSBR and BR, to the mixer and mixing at 116 rpm for 0.5 minutes. The rotor speed was maintained at 116 rpm and an appropriate amount of the specific filler shown in Table 7 was added. 1.5 minutes later, the ram was raised and the chute was swept, that is, the cover on the entrance chute was raised, and any material found in the chute was swept back to the mixer. One minute later, the sample from Part A was added. After another minute, he raised the ram and swept the shot. The mixer contents were mixed for the addition time (dump time) to the maximum temperature (dump temperature) shown in Table 7 to complete the first path in the mixer. The mixer rotor speed was increased or decreased to achieve maximum temperature (dump temperature) within the specified mixing time (dump time).

第一経路を完了した後、この物質の温度を熱電温度計で決定して、その温度が示された最大温度(ダンプ温度)を超えなかったことを確かめた。取り出した物質を計量し、Farrelの12インチ2ロール式ゴム圧延機で、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)にてシート状にした。得られた圧延ストックを、ミキサーにおける第二経路に備えて帯状体に切断した。   After completing the first path, the temperature of this material was determined with a thermoelectric thermometer to ensure that the temperature did not exceed the indicated maximum temperature (dump temperature). The removed material was weighed and formed into sheets at 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch) on a Farrel 12 inch two roll rubber rolling mill. The resulting rolled stock was cut into strips for the second path in the mixer.

最低1時間を、ミキサーにおける第一経路の完了と、第二経路の開始との間に割り当て、圧延ストックを冷却させた。必要な場合は、上記のCV−60グレード天然ゴムを用いた清掃および予熱の手順を、第二経路を開始する前に完了させた。このミキサーの温度を約49℃(120°F)に調整した。冷却水を流しながら、第一経路のストックの帯状体を77rpmにて作動させたミキサーに加え、そしてSantoflex(登録商標)13 オゾン分解防止剤とOkerin(登録商標)7240 微結晶性蝋/パラフィン蝋のブレンドとのおよび予め計量した組み合せに加えることにより、第二経路を開始した。0.5分後、RM硫黄とTBBSとDPGとの組み合わせの第二の添加物を加えた。その1.5分後、ラムを上げ、シュートをスイープした。温度を125℃(257°F)以下に維持しながら、さらに2.0分間、ストックを混合することにより、この第二経路を完了した。   A minimum of 1 hour was allocated between the completion of the first pass in the mixer and the start of the second pass to allow the rolling stock to cool. If necessary, the above cleaning and preheating procedure with CV-60 grade natural rubber was completed before the second path was started. The mixer temperature was adjusted to about 49 ° C. (120 ° F.). While flowing cooling water, the strips of the first path stock were added to a mixer operating at 77 rpm, and Santoflex® 13 ozonolysis inhibitor and Okerin® 7240 microcrystalline wax / paraffin wax. The second route was started by adding to the blend with and to the pre-weighed combination. After 0.5 minutes, a second additive of a combination of RM sulfur, TBBS and DPG was added. 1.5 minutes later, he raised the ram and swept the shot. This second pass was completed by mixing the stock for an additional 2.0 minutes while maintaining the temperature below 125 ° C (257 ° F).

Farrelの12インチ2ロール式ゴム圧延機を約60℃(140°F)に加熱した。パートBの第二経路からのストックを、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)のロール間隙設定で作動中の圧延機に供給した。得られたシートを、シートの温度が室温に達するまで平面上に置いた。典型的に、シートは、約30分以内に冷めた。その後、圧延したシートを、3.81mm±0.51mm(0.15インチ±0.02インチ)のロール間隙設定で、ゴム圧延機に供給した。均一な厚さを維持するために、必要な場合は、圧延バンクを調整した。得られた物質を、16サイドカット、次いで8エンドパスに供した。ゴム圧延機のロール間隙を、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)のシートの厚さを生ずるように調整した。圧延機から回収されたシートストックを、清潔な平面上に置いた。ステンシルを使用して、203.2mm×152.4mm(8インチ×6インチ)の長方形のサンプルを、シートストックから切り出した。このサンプル(コンパウンドA)を条件付けした、すなわち、このサンプルを清潔なポリエチレンシートの間に保管し、温度23℃±2℃、相対湿度50%±5%にて15時間〜18時間維持した。このコンパウンドの一部を、下記のとおりのアルコール放出試験に使用した。   A Farrel 12 inch two roll rubber mill was heated to about 60 ° C. (140 ° F.). Stock from the second path of Part B was fed to a rolling mill operating with a roll gap setting of 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch). The resulting sheet was placed on a flat surface until the sheet temperature reached room temperature. Typically, the sheet cooled within about 30 minutes. Thereafter, the rolled sheet was supplied to a rubber rolling mill with a roll gap setting of 3.81 mm ± 0.51 mm (0.15 inch ± 0.02 inch). In order to maintain a uniform thickness, the rolling bank was adjusted if necessary. The resulting material was subjected to 16 side cuts and then 8 end passes. The roll gap of the rubber mill was adjusted to produce a sheet thickness of 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch). The sheet stock recovered from the rolling mill was placed on a clean plane. Using a stencil, a rectangular sample of 203.2 mm x 152.4 mm (8 inches x 6 inches) was cut from the sheet stock. This sample (compound A) was conditioned, i.e., the sample was stored between clean polyethylene sheets and maintained at a temperature of 23 ° C. ± 2 ° C. and a relative humidity of 50% ± 5% for 15-18 hours. A portion of this compound was used in the alcohol release test as described below.

条件付けした後、このサンプルを、203.2mm×152.4mm×2.286mm(8インチ×6インチ×0.09インチ)の研磨された表面を有する標準型機械鋼圧縮型に入れた。このサンプルを、61センチメートル×61センチメートル(24インチ×24インチ)の890キロニュートン(100トン)の4柱式(4−post)電熱圧縮プレスで、T90、すなわち、ASTM D−2084に従って、90パーセントの硬化が起こるのにかかる時間に5分を加えた時間の間、13.79メガパスカル(1立方インチ当たり2000ポンド)の圧力の下で150℃(302°F)にて、硬化させた。典型的に、硬化は、約10分内で完了した。得られた硬化ゴムシートを型から取り出し、試験に先立って、温度23℃±2℃(73.4°F±3.6°F)、および相対湿度50%±5%にて15時間〜18時間、維持した。これらのシート(コンパウンドB)を使用して、アルコール放出、300%モジュラス、および300%/100%モジュラス比の決定のための試験標本を生成した。   After conditioning, the sample was placed in a standard mechanical steel compression mold having a polished surface of 203.2 mm × 152.4 mm × 2.286 mm (8 inches × 6 inches × 0.09 inches). This sample was placed in a 61 cm x 61 cm (24 inch x 24 inch) 890 kilonewton (100 ton) 4-post electrothermal compression press according to T90, or ASTM D-2084. Cured at 150 ° C. (302 ° F.) under a pressure of 13.79 megapascals (2000 pounds per cubic inch) for a time of 5 minutes plus 90 minutes to cure. It was. Typically, curing was complete within about 10 minutes. The resulting cured rubber sheet is removed from the mold and, prior to testing, at a temperature of 23 ° C. ± 2 ° C. (73.4 ° F. ± 3.6 ° F.) and a relative humidity of 50% ± 5% for 15 hours-18. Maintained for hours. These sheets (Compound B) were used to generate test specimens for determination of alcohol release, 300% modulus, and 300% / 100% modulus ratio.

アルコール放出(メタノールおよびエタノール)を、本明細書の以下の実施例23に記載される条件に従って、ヘッドスペース−GCを使用してサンプルを分析することにより決定した。硬化前(BC)サンプル(すなわち、コンパウンドA)を、分析の前に150℃にて20分間加熱した。硬化後(AC)サンプル(すなわち、コンパウンドB)を、分析の前に100℃にて60分間加熱した。サンプルサイズは約35mgであった。このサンプルを対角線的に横切って採ったサンプルを用いて、各コンパウンドを3連で分析した。運転と運転との間のサンプル重量における差異を説明するために、ピーク面積を、サンプル重量で除した。相対濃度は、最大量を存在させたコンパウンド16.3BCに基づく。   Alcohol release (methanol and ethanol) was determined by analyzing the samples using headspace-GC according to the conditions described in Example 23 herein below. A pre-cure (BC) sample (ie, Compound A) was heated at 150 ° C. for 20 minutes prior to analysis. After curing (AC) samples (ie, Compound B) were heated at 100 ° C. for 60 minutes prior to analysis. The sample size was about 35 mg. Each compound was analyzed in triplicate using a sample taken diagonally across the sample. To account for the difference in sample weight between runs, the peak area was divided by the sample weight. Relative concentrations are based on compound 16.3BC with the maximum amount present.

300%時モジュラスおよび300%/100%モジュラス比を、ASTM D412−98aの−試験方法Aに従って決定した。ダンベルテストの標本を、ダイCを使用して調製した。伸びを測定するための自動接触伸び計を備えたInstron 4204モデルを使用した。クロスヘッド速度は、508mm/分に等しいことが見出された。全ての計算を、製造業者により供給されたシリーズIX自動材料試験ソフトウエアを使用して行った。300%/100%モジュラス比は、100%伸び時の引張り応力(MPa)で除した300%伸び時の引張り応力(MPa)に等しい。   The 300% modulus and 300% / 100% modulus ratio were determined according to ASTM D412-98a—Test Method A. Dumbbell test specimens were prepared using Die C. An Instron 4204 model equipped with an automatic contact extensometer to measure elongation was used. The crosshead speed was found to be equal to 508 mm / min. All calculations were performed using Series IX automatic material testing software supplied by the manufacturer. The 300% / 100% modulus ratio is equal to the tensile stress (MPa) at 300% elongation divided by the tensile stress (MPa) at 100% elongation.

これらの結果を表8に纏める。これらの結果は、本発明のコンパウンド(16.1)が、現用のインサイチュにおけるシラン技術(16.3)と同じ硬化特性を維持しながら、シリカのみを加えるコンパウンド(16.2)と同等に、本質的にアルコールを放出しないことを示している。   These results are summarized in Table 8. These results show that the compound (16.1) of the present invention is equivalent to the compound (16.2) in which only the silica is added while maintaining the same curing characteristics as the in-situ silane technology (16.3). It shows essentially no alcohol release.

Figure 2008524104
(実施例17:早期硬化)
この実施例は、本発明によって生成されたコンパウンドが本質的に早期硬化を起こさないことを示している。配合物を表10に示す。両方の配合物を、下記の手順に従って、バンバリーブレードを備えたブラベンダーミキサーで混合した。それぞれのコンパウンドからの個々のサンプルを、示された試験温度(すなわち、増分10℃で120℃〜190℃)を用い、MDRレオメーター(下記)を使用して評価した。これらの結果を、それぞれ図1および図2にグラフによって示す。示されるように、本発明のプロセスにより生成されるコンパウンド(コンパウンド17.1、図1)は、早期硬化を起こさない(すなわち、少なくとも190℃までのいずれの温度においても、時間経過に伴うトルク顕著な増加を全く示していない)。比較すると、公知の技術を用いて生成されたコンパウンドは、130℃〜140℃という低い温度にて早期硬化を起こす(コンパウンド17.2、図2)。
Figure 2008524104
(Example 17: Early curing)
This example shows that the compound produced by the present invention does not inherently undergo premature curing. The formulations are shown in Table 10. Both formulations were mixed in a Brabender mixer equipped with a Banbury blade according to the following procedure. Individual samples from each compound were evaluated using the MDR rheometer (below) using the indicated test temperatures (ie, 120 ° C. to 190 ° C. in 10 ° C. increments). These results are shown graphically in FIGS. 1 and 2, respectively. As shown, the compound produced by the process of the present invention (compound 17.1, FIG. 1) does not undergo premature curing (ie, torque over time at any temperature up to at least 190 ° C.). No significant increase). In comparison, compounds produced using known techniques cause premature curing at temperatures as low as 130 ° C. to 140 ° C. (Compound 17.2, FIG. 2).

(充填材の特徴づけ)
充填材の特性を、表9に列挙する。表面積、炭素、およびpHを、実施例15において特定されるそれぞれの手順を使用して試験した。SHの量を、実施例16に記載される手順を使用して決定した。
(Characteristics of filler)
The filler properties are listed in Table 9. Surface area, carbon, and pH were tested using the respective procedures specified in Example 15. The amount of SH was determined using the procedure described in Example 16.

Figure 2008524104
(混合)
列挙された混合成分についての情報は、標準混合プロトコルに見出され得る。混合成分X50−S(登録商標)は、二官能性の硫黄含有有機シランSi 69(登録商標)(ビス−(トリエトキシシリルエトキシテトラスルフィド))と、N330型カーボンブラックとの1:1のブレンドであり、Degussaから市販のものが入手される。
Figure 2008524104
(mixture)
Information about the listed mixing components can be found in standard mixing protocols. Mixed component X50-S® is a 1: 1 blend of difunctional sulfur-containing organosilane Si 69® (bis- (triethoxysilylethoxytetrasulfide)) and N330 type carbon black. Commercially available from Degussa.

表10に示され、列挙される成分、および本明細書の以下に記載される手順を使用して、ゴム組成物を調製した。   A rubber composition was prepared using the components shown and listed in Table 10 and the procedures described herein below.

バンバリーブレードおよび油加熱した350〜420ml混合チャンバを備えたC.W.ブラベンダーミキサーEPL2−5501型を、種々の成分を混合するために使用した。このミキサーを、70℃と80℃との間に約30分間、温めた。   C. equipped with Banbury blades and oil heated 350-420 ml mixing chamber. W. A Brabender mixer EPL2-5501 type was used to mix the various ingredients. The mixer was warmed between 70 ° C. and 80 ° C. for about 30 minutes.

第一経路を、ゴム、すなわち、sSBRおよびBRをミキサーに加え、85rpmにて0.5分間混合することにより開始した。ローター速度を85rpmに維持し、適量の特定の充填材を加えた。その1分後、ラムを上げ、追加量の特定の充填材を、コンパウンド17.2については、X−50Sの13.0phrを加えた。さらに1.5分または2.0分後、パートA.1もしくはA.2からのサンプルを加えた。ミキサーの内容物を、示される最大温度までさらに2.5分または3.0分間混合した。このさらなる混合時間の間、ラムを定期的に上げ、スイープして、全ての物質が確実に混合物に組み込まれるようにした。ミキサーのローター速度を、上昇または低下させて、特定された混合時間内に、最大温度を達成した。   The first path was started by adding rubber, ie sSBR and BR, to the mixer and mixing for 0.5 minutes at 85 rpm. The rotor speed was maintained at 85 rpm and the appropriate amount of specific filler was added. One minute later, the ram was raised and an additional amount of specific filler was added, for compound 17.2, 13.0 phr of X-50S. After an additional 1.5 or 2.0 minutes, Part A. 1 or A.1. Samples from 2 were added. The contents of the mixer were mixed for an additional 2.5 or 3.0 minutes to the maximum temperature indicated. During this further mixing time, the ram was periodically raised and swept to ensure that all material was incorporated into the mixture. The mixer rotor speed was increased or decreased to achieve maximum temperature within the specified mixing time.

この第一経路を完了した後、この物質の温度を熱電温度計で決定して、その温度が示された最大温度を超えなかったことを確かめた。取り出した物質を計量し、Farrelの12インチ2ロール式ゴム圧延機で、2.032mm±0.127mm(0.080インチ±0.005インチ)にてシート状にした。得られた圧延ストックを、室温まで冷ました。   After completing this first path, the temperature of the material was determined with a thermoelectric thermometer to ensure that the temperature did not exceed the indicated maximum temperature. The removed material was weighed and formed into sheets at 2.032 mm ± 0.127 mm (0.080 inch ± 0.005 inch) on a Farrel 12 inch two roll rubber rolling mill. The resulting rolled stock was cooled to room temperature.

Figure 2008524104
(A.1)
ゴム100重量部当たりの重量部(phr)の量の以下の成分を、記載された順に、500ミリリットル(mL)プラスチックカップ中に直立させたポリエチレンバッグに加えた:
Figure 2008524104
(A.1)
The following ingredients in parts per hundred parts by weight rubber (phr) were added, in the order listed, to a polyethylene bag upright in a 500 milliliter (mL) plastic cup:

Figure 2008524104
(A.2)
ゴム100重量部当たりの重量部(phr)の量の以下の成分を、記載された順に、500ミリリットル(mL)プラスチックカップ中に直立させたポリエチレンバッグに加えた:
Figure 2008524104
(A.2)
The following ingredients in parts per hundred parts by weight rubber (phr) were added, in the order listed, to a polyethylene bag upright in a 500 milliliter (mL) plastic cup:

Figure 2008524104
(パートC−試験)
硬化プロフィールを、ローターレス硬化計量器を用いるゴム特性(加硫)についての標準試験方法(ASTM名:D5289−95)に従い、MDR2000(Moving Die Rheometer)を使用して決定した。個々のサンプルを、増分10℃で120℃〜190℃の温度にて試験した。本発明のコンパウンド(17.1)についての硬化プロフィールを図1にグラフで示し、比較コンパウンド(17.2)についての硬化プロフィールを図2に示す。
Figure 2008524104
(Part C-Test)
The cure profile was determined using MDR2000 (Moving Die Rheometer) according to the standard test method for rubber properties (vulcanization) using a rotorless cure meter (ASTM name: D5289-95). Individual samples were tested at temperatures from 120 ° C. to 190 ° C. in increments of 10 ° C. The cure profile for the inventive compound (17.1) is shown graphically in FIG. 1 and the cure profile for the comparative compound (17.2) is shown in FIG.

(実施例18:ダンプ時間/温度)
本発明の化学修飾充填材を組み込んだゴム組成物のダンプ時間およびダンプ温度の効果を、実施例16からの充填材A(表6)を使用して試験した。この充填材を、第一経路において、使用されるダンプ時間およびダンプ温度が表11に示されるダンプ時間およびダンプ温度であること以外は、実施例16(表7、コンパウンド16.1)に記載される同じ成分および手順を使用して混合した。ローター速度を上昇または低下させて、特定されたダンプ時間内に、ダンプ温度を達成した。
(Example 18: Dump time / temperature)
The effect of dump time and dump temperature of a rubber composition incorporating the chemically modified filler of the present invention was tested using filler A from Example 16 (Table 6). This filler is described in Example 16 (Table 7, Compound 16.1) except that the dump time and dump temperature used in the first path are the dump time and dump temperature shown in Table 11. Were mixed using the same ingredients and procedures. The rotor temperature was increased or decreased to achieve the dump temperature within the specified dump time.

Figure 2008524104
標準混合プロトコルのパートCを、コンパウンド1〜8について実施した。これらのシートを使用して、200%時モジュラス、300%時モジュラス、200%/100%モジュラス比、および300%/100%モジュラス比の決定のための試験標本を生成した。
Figure 2008524104
Part C of the standard mixing protocol was performed for compounds 1-8. These sheets were used to generate test specimens for determination of 200% modulus, 300% modulus, 200% / 100% modulus ratio, and 300% / 100% modulus ratio.

16サイドカット、ついで8エンドパスに物質を供し、3.81mm±0.13mm(0.150インチ+/−0.005インチ)にてシート状にすることにより、リバウンドボタン(rebound button)を生成した。得られたシートを圧延機から取り出し、半分に折り畳んで、シートストックの厚さを7.62mm±0.13mm(0.300インチ+/−0.005インチ)にした。1インチパンチを使用して、3つのサンプルをこのシートストックから打ち出した。次いで、これらのサンプルを相互に積み重ねた。サンプルの総重量は、12グラム+/−1グラムであった。これらのサンプルを、上下に平板を有する1 1/8インチの円×厚さ1/2インチの空洞中で硬化させた。これらのサンプルを、61センチメートル×61センチメートル(24インチ×24インチ)の890キロニュートン(100トン)の4柱式電熱圧縮プレスで、ASTM D−2084に従って、T90、すなわち、90パーセントの硬化が起こるのにかかる時間に10分を加えた時間の間、13.70メガパスカル(1立方インチ当たり2000ポンド)の圧力の下で150℃(302°F)にて、硬化させた。典型的に、硬化は、約15分内で完了させた。得られた硬化ゴムシートを型から取り出し、パートDにおける試験に先立って、温度23℃±2℃(73.4°F±3.6°F)、および相対湿度50%±5%にて15時間〜18時間、維持した。   The material was applied to 16 side cuts and then to 8 end passes, and a rebound button was generated by sheeting at 3.81 mm ± 0.13 mm (0.150 inch +/− 0.005 inch). . The resulting sheet was removed from the rolling mill and folded in half to a sheet stock thickness of 7.62 mm ± 0.13 mm (0.300 inch +/− 0.005 inch). Three samples were punched from this sheet stock using a 1 inch punch. These samples were then stacked on top of each other. The total weight of the sample was 12 grams +/- 1 gram. These samples were cured in a 11/8 inch circle x 1/2 inch thick cavity with flat plates on the top and bottom. These samples were cured in a T90 or 90 percent cure in accordance with ASTM D-2084 in an 890 kilonewton (100 ton) four column electrothermal compression press measuring 61 centimeters by 61 centimeters (24 inches by 24 inches). Cured at 150 ° C. (302 ° F.) under a pressure of 13.70 megapascals (2000 pounds per cubic inch) for a period of 10 minutes plus the time it took for Typically, curing was completed within about 15 minutes. The resulting cured rubber sheet is removed from the mold and, prior to testing in Part D, 15 ° C. ± 2 ° C. (73.4 ° F. ± 3.6 ° F.) and 15% relative humidity 50% ± 5%. Maintained for time to 18 hours.

ムーニースコーチ(T5)を、ゴムの早期硬化特性についての標準試験方法(ASTM名:D 1646−98a)に従って、小型のローターを備えたムーニー粘度計MV2000モデルを使用して決定した。   Mooney scorch (T5) was determined using a Mooney viscometer MV2000 model with a small rotor, following standard test methods (ASTM name: D 1646-98a) for early cure properties of rubber.

ムーニー粘度ML4100℃を、ゴムの早期硬化特性についての標準試験方法(ASTM名:D 1646−98a)に従って、大型のローターを備えたムーニー粘度MV2000モデルを使用して決定した。   Mooney viscosity ML4100 ° C. was determined using the Mooney Viscosity MV2000 model with a large rotor according to the standard test method (ASTM name: D 1646-98a) for the early cure properties of rubber.

スコーチ時間(TS2)を、ローターレス硬化計量器、を用いて、ゴムの加硫特性についての標準試験方法(ASTM名:D 5289−95)に従って、MDR 2000(Moving Die Rheometer)を使用して決定した。   The scorch time (TS2) is determined using a MDR 2000 (Moving Die Rheometer) according to a standard test method for rubber vulcanization properties (ASTM name: D 5289-95) using a rotorless cure meter. did.

200%時モジュラス、300%時モジュラス、200%/100%モジュラス比、および300%/100%モジュラス比を、ASTM D412−98a(試験方法A)に従って決定した。このダンベル試験標本を、ダイCを使用して調製した。伸びを測定するための自動接触伸び計を備えたInstron 4204モデルを使用した。クロスヘッド速度は、508mm/分に等しいことが見出された。全ての計算を、製造業者により供給されたシリーズIX自動材料試験ソフトウエアを使用して行った。200%/100%モジュラス比は、100%伸び時の引張り応力(MPa)で除した200%伸び時の引張り応力(MPa)に等しい。300%/100%モジュラス比は、100%伸び時の引張り応力(MPa)で除した300%伸び時の引張り応力(MPa)に等しい。   The 200% modulus, 300% modulus, 200% / 100% modulus ratio, and 300% / 100% modulus ratio were determined according to ASTM D412-98a (Test Method A). The dumbbell test specimen was prepared using Die C. An Instron 4204 model equipped with an automatic contact extensometer to measure elongation was used. The crosshead speed was found to be equal to 508 mm / min. All calculations were performed using Series IX automatic material testing software supplied by the manufacturer. The 200% / 100% modulus ratio is equal to the tensile stress (MPa) at 200% elongation divided by the tensile stress (MPa) at 100% elongation. The 300% / 100% modulus ratio is equal to the tensile stress (MPa) at 300% elongation divided by the tensile stress (MPa) at 100% elongation.

1%歪みにおける弾性率または記憶率(G’、1%歪み)を、ISO方法2856エラストマー(動態試験についての一般的要求事項)に従って、レオメーター動態分析器2を使用して決定した。直径11mmおよび重さ0.86±0.01gの円柱標本を圧縮成形し、150℃にてT90+10分間、2つの25mmの適切に準備された並列させたサンプルプレートの間で硬化させる。弾性率または記憶率(G’)を、1HZよび30℃にて0.1%〜20%の範囲に及ぶ歪みにて測定する。1%の歪みにおける弾性率もしくは貯蔵率(G’、1%歪み)を、データに適合させた多項式(r>0.99)から計算する。 Elastic modulus or memory at 1% strain (G ′, 1% strain) was determined using rheometer kinetic analyzer 2 according to ISO method 2856 elastomer (general requirements for kinetic testing). Cylindrical specimens with a diameter of 11 mm and a weight of 0.86 ± 0.01 g are compression molded and cured between two 25 mm appropriately prepared side-by-side sample plates at 150 ° C. for T90 + 10 minutes. Elastic modulus or memory modulus (G ′) is measured at 1 HZ and 30 ° C. with strain ranging from 0.1% to 20%. The elastic modulus or storage rate at 1% strain (G ′, 1% strain) is calculated from a polynomial fitted to the data (r 2 > 0.99).

23℃における反発弾性および100℃における反発弾性を、振り子反発弾性を用いるゴム特性弾性についての標準試験方法(について用いるASTM名:D 1054−91)に従って、Zwick 5109反発弾性試験器を使用して決定した。   Rebound resilience at 23 ° C. and rebound resilience at 100 ° C. are determined using a Zwick 5109 rebound resilience tester according to the standard test method for rubber property resilience using pendulum rebound resilience (ASTM name used: D 1054-91) did.

60℃における正接δおよび0℃における正接δを、ISO方法2856エラストマー(動態試験についての一般的要求事項)に従って、レオメーター動態分析器2を使用して決定した。直径11mmおよび重さ0.86g±0.01gの円柱標本を圧縮成形し、150℃にてT90+10分間、2つの25mmの適切に準備された並列させたサンプルプレートの間で硬化させる。1HZおよび2%歪みにおいて、−45℃〜75℃の範囲に及ぶ温度にて、正接δを測定する。60℃における正接δおよび0℃における正接δを、データに適合させた多項式(r>0.99)から計算する。 Tangent δ at 60 ° C. and tangent δ at 0 ° C. were determined using rheometer kinetic analyzer 2 according to ISO method 2856 elastomer (general requirements for kinetic testing). Cylindrical specimens with a diameter of 11 mm and a weight of 0.86 g ± 0.01 g are compression molded and cured between two 25 mm appropriately prepared side-by-side sample plates at 150 ° C. for T90 + 10 minutes. Tangent δ is measured at temperatures ranging from −45 ° C. to 75 ° C. at 1 HZ and 2% strain. The tangent δ at 60 ° C. and the tangent δ at 0 ° C. are calculated from the polynomial fitted to the data (r 2 > 0.99).

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
表12のデータは、コンパウンドの性能特性に対する一定のダンプ温度におけるダンプ時間の効果を示している。これらの結果は、4分から7分へのダンプ時間の上昇が、1%の歪みにおけるG’および60℃における正接δを低下させる一方で、スコーチ時間、300%/100%モジュラス比、および100℃における反発弾性を増大させることを示している。これらの結果は、本発明の充填材で強化され、一定のダンプ温度にてより長いダンプ(混合)時間で生成されたコンパウンドが、硬化中のスコーチ安全性を改善させ得ること、および硬化したコンパウンドが、タイヤにおいて、改善されたトレッド磨耗およびより低い転がり抵抗を提供し得たことを示している。
Figure 2008524104
The data in Table 12 shows the effect of dump time at a constant dump temperature on the performance characteristics of the compound. These results show that while increasing dump time from 4 to 7 minutes decreases G ′ at 1% strain and tangent δ at 60 ° C., scorch time, 300% / 100% modulus ratio, and 100 ° C. It shows that the rebound resilience is increased. These results show that a compound reinforced with the filler of the present invention and produced with a longer dump (mixing) time at a constant dump temperature can improve scorch safety during curing, and the cured compound Shows that the tire could provide improved tread wear and lower rolling resistance.

表13のデータは、コンパウンドの性能に対する一定のダンプ時間におけるダンプ温度の効果を示している。これらの結果は、130℃から170℃へダンプ温度を上昇させることが、スコーチ時間、300%/100%モジュラス比、および100℃における反発弾性を増大させ、一方。1%歪みにおけるG’および60℃における正接δを低下させることを示している。これらの結果は、本発明の充填材で強化され、一定のダンプ時間におけるより高いダンプ温度で生成されたコンパウンドが、硬化中のスコーチ安定性を改善させ得ること、および硬化したコンパウンドが、タイヤにおいて改善されたトレッド磨耗およびより低い転がり抵抗を提供し得たことを示している。この改善した性能は、ダンプ時間が同じで変わらなかったので、生産性の低下なしに得られた。   The data in Table 13 shows the effect of dump temperature at a constant dump time on compound performance. These results show that increasing the dump temperature from 130 ° C to 170 ° C increases the scorch time, 300% / 100% modulus ratio, and rebound resilience at 100 ° C. It shows that G ′ at 1% strain and tangent δ at 60 ° C. are reduced. These results show that the compound reinforced with the filler of the present invention and produced at a higher dump temperature at a constant dump time can improve the scorch stability during curing, and the cured compound is It has been shown that it could provide improved tread wear and lower rolling resistance. This improved performance was obtained without loss of productivity because the dump time was the same and remained unchanged.

表14のデータは、上昇したダンプ時間とダンプ温度との合わせた利点があり得ることを示している。コンパウンド7および8は、スコーチ時間、200%伸び時および300%伸び時のモジュラス、200%/100%モジュラス比および300%/100%モジュラス比、ならびに23℃および100℃における反発弾性の増大を示し、一方、ムーニー粘度、1%歪みにおけるG’および0℃および60℃における正接δの低下を示している。これらの結果は、本発明の充填材で強化され、より高いダンプ時間とより高いダンプ温度との組合せで生成されたコンパウンドが、硬化中のスコーチ安定性が改善されたという改善された加工特性を有し得、これはタイヤにおいてより高い静止摩擦およびより低い転がり抵抗を有する、改善されたトレッド磨耗を提供し得ることを示している。   The data in Table 14 shows that there can be a combined benefit of increased dump time and dump temperature. Compounds 7 and 8 show scorch time, modulus at 200% elongation and 300% elongation, 200% / 100% modulus ratio and 300% / 100% modulus ratio, and increased resilience at 23 ° C and 100 ° C On the other hand, Mooney viscosity, G ′ at 1% strain, and decrease in tangent δ at 0 ° C. and 60 ° C. are shown. These results show that the compound, reinforced with the filler of the present invention, produced with a combination of higher dump times and higher dump temperatures, has improved processing characteristics that improved scorch stability during curing. This indicates that it can provide improved tread wear with higher static friction and lower rolling resistance in the tire.

(実施例19)
本発明の化学修飾充填材を主要な加硫促進剤と混合する影響を、実施例16からの充填材A(表6)を使用して試験した。
(Example 19)
The effect of mixing the chemically modified filler of the present invention with the main vulcanization accelerator was tested using Filler A (Table 6) from Example 16.

充填材Aは、表15に示したパートAを生成するための標準混合プロトコルに記載される成分および第一経路の手順を使用して混合された。以下の手順および表15に列挙される成分を、第二経路に使用した。バンバリーブレードおよび油加熱した350〜420ml混合チャンバを備えたC.W.ブラベンダーミキサータイプEPL2−5501を、第二経路において種々の成分を混合するために使用した。このミキサーを、約30分間、50℃に温めた。第二経路を、50rpmにて作動しているミキサーに、第一経路原料の205.5phrの帯状体を加え、Santoflex(登録商標)13オゾン分解防止剤とOkerin(登録商標)7240 微結晶性蝋/パラフィン蝋のブレンドとの予め計量した組み合わせを加えることにより開始した。0.5分後、第二の添加物であるRM硫黄と加硫促進剤との組み合わせを加えた。さらに2.0分間、温度を125℃(257°F)以下に維持しながら、この原料を混合することにより第二経路を完了した。第二経路を完了した後、この物質の温度を熱電温度計で決定して、その温度が125℃を越えなかったことを確かめた。硬化したシートを、標準混合プロトコルのパートCに従って生成した。   Filler A was mixed using the ingredients and first path procedure described in the standard mixing protocol to produce Part A shown in Table 15. The following procedure and the components listed in Table 15 were used for the second route. C. equipped with Banbury blades and oil heated 350-420 ml mixing chamber. W. A Brabender mixer type EPL2-5501 was used to mix the various ingredients in the second path. The mixer was warmed to 50 ° C. for about 30 minutes. In a second path, a 205.5 phr strip of the first path material is added to a mixer operating at 50 rpm, and the Santoflex® 13 ozonolysis inhibitor and Okerin® 7240 microcrystalline wax. / Started by adding pre-weighed combination with paraffin wax blend. After 0.5 minutes, a combination of the second additive, RM sulfur and vulcanization accelerator, was added. The second route was completed by mixing the ingredients while maintaining the temperature below 125 ° C. (257 ° F.) for an additional 2.0 minutes. After completing the second path, the temperature of this material was determined with a thermoelectric thermometer to ensure that the temperature did not exceed 125 ° C. Cured sheets were produced according to Part C of the standard mixing protocol.

Figure 2008524104
スコーチ時間(TS2)および硬化時間(TC90)を、MDR 2000レオメーターを使用して、ASTM D 5289−95に従って決定した。モジュラス300%のさらなる試験を、標準混合プロトコルのパートDに従って実施した。表16に報告されるこれらの結果は、サンプル9(TBBSおよびDPG加硫促進剤を使用)が、許容し得るTS2と、TC90と、300%モジュラスとの最良の組み合わせを有したことを示している。
Figure 2008524104
Scorch time (TS2) and cure time (TC90) were determined according to ASTM D 5289-95 using an MDR 2000 rheometer. Further testing with a modulus of 300% was performed according to Part D of the standard mixing protocol. These results reported in Table 16 indicate that Sample 9 (using TBBS and DPG vulcanization accelerator) had the best combination of acceptable TS2, TC90, and 300% modulus. Yes.

Figure 2008524104
(実施例20)
本発明の化学修飾充填材を種々の加硫促進剤と混合することの影響を試験した。表17〜19に示されるように第二経路において加えられる加硫促進剤以外は、実施例19を繰り返した。
Figure 2008524104
(Example 20)
The effect of mixing the chemically modified filler of the present invention with various vulcanization accelerators was tested. Example 19 was repeated except for the vulcanization accelerator added in the second route as shown in Tables 17-19.

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
(20)Methyltuads テトラメチルチウラムジスルフィド、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.から市販されているものを入手
(21)Unads テトラメチルチウラムモノスルフィド、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.から市販されているものを入手
(22)ジ−o−トリルグアニジン
(23)硫黄ドナー ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド、Dow Chemical Companyから市販されているものを入手
(24)硫黄ドナー 4,4’−ジチオジモルホリン、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.から市販されているものを入手
(25)メチルクメート(methyl cumate) ジメチルジチオカルバミン酸銅、R.T.Vanderbilt Co.,Inc.から市販されているものを入手
(26)Vulkocit 亜鉛N−ジメチルジチオカルバミン酸、Lanxessから市販されているものを入手
(27)Vulkocit ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、Lanxessから市販されているものを入手
(28)Vulkocit N−ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、Lanxessから市販されているものを入手
(29)Vulkocit エチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、Lanxessから市販されているものを入手
(30)Vulkocit ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、Lanxessから市販されているものを入手
(31)ジメチルジチオカルバミン酸ビスマス
(32)ジエチルジチオカルバミン酸カドミウム
(33)ジエチルジチオカルバミン酸テルル。
Figure 2008524104
(20) Methyltuads tetramethylthiuram disulfide, R.I. T.A. Vanderbilt Co. , Inc. (21) Unads tetramethylthiuram monosulfide, R.I. T.A. Vanderbilt Co. , Inc. (22) Di-o-tolylguanidine (23) Sulfur donor Dipentamethylene thiuram tetrasulfide, commercially available from Dow Chemical Company (24) Sulfur donor 4,4'- Dithiodimorpholine, R.I. T.A. Vanderbilt Co. , Inc. (25) Methyl cumate, copper dimethyldithiocarbamate, R.I. T.A. Vanderbilt Co. , Inc. (26) Vulkocit zinc N-dimethyldithiocarbamic acid, commercially available from Lanxess (27) Vulkocit zinc diethyldithiocarbamate, commercially available from Lanxess (28) Vulkocit N-dibutyldithiocarbamate zinc, commercially available from Lanxess (29) Vulkocit zinc ethylphenyldithiocarbamate, commercially available from Lanxess (30) Vulkocit zinc dibenzyldithiocarbamate, commercially available from Lanxess (31) Bismuth dimethyldithiocarbamate (32) Cadmium diethyldithiocarbamate (33) Tellurium diethyldithiocarbamate.

スコーチ時間(TS2)、硬化時間(TC90)、および300%モジュラスを、実施例19の場合と同様に試験した。表20に報告される結果は、特性の好ましい組み合わせが、サンプル2、11、17〜24、27および29〜31において、それぞれベンゾチアゾールスルフェンアミド加硫促進剤、およびジチオカルバメート加硫促進剤を使用して達成されたことを示している。   Scorch time (TS2), cure time (TC90), and 300% modulus were tested as in Example 19. The results reported in Table 20 show that the preferred combinations of properties are benzothiazole sulfenamide vulcanization accelerator and dithiocarbamate vulcanization accelerator in samples 2, 11, 17-24, 27 and 29-31, respectively. Shows that achieved using.

Figure 2008524104
(実施例21)
本発明の化学修飾充填材を遅延剤と混合することの影響を試験した。表21に示されるように第二経路において加えられる遅延剤以外は、実施例19を繰り返した。
Figure 2008524104
(Example 21)
The effect of mixing the chemically modified filler of the present invention with a retarder was tested. Example 19 was repeated except for the retarder added in the second route as shown in Table 21.

Figure 2008524104
(34)Santogard PVI N−(シクロヘキシルチオ)フタルイミド、Flexsysから市販されているものを入手
(35)Retarder AK、改良無水フタル酸、Akrochem Corporationから市販されているものを入手
(36)Vulkalent E/C N−フェニル−N−(トリクロロメチルスルホニル)ベンゼンスルホンアミド、Lanxessから市販されているものを入手。
Figure 2008524104
(34) Santogard PVI N- (cyclohexylthio) phthalimide, commercially available from Flexsys (35) Retarder AK, modified phthalic anhydride, commercially available from Akrochem Corporation (36) Vulkalent E / C N-phenyl-N- (trichloromethylsulfonyl) benzenesulfonamide, commercially available from Lanxess.

スコーチ時間(TS2)、硬化時間(TC90)、および300%モジュラスを、実施例19と同様に試験した。表22で報告される結果は、遅延剤の添加が、許容し得る硬化時間および300%モジュラスを伴って、スコーチ時間を改善することを示している。   Scorch time (TS2), cure time (TC90), and 300% modulus were tested as in Example 19. The results reported in Table 22 show that the addition of retarder improves scorch time with acceptable cure time and 300% modulus.

Figure 2008524104
(比較例22)
米国特許第4,002,594号で使用される加硫促進剤との混合を、表23に示される通りであること以外は実施例19のプロセスに従うことにより、本発明の加硫促進剤との混合と比較した。
Figure 2008524104
(Comparative Example 22)
By following the process of Example 19 except that the mixing with the vulcanization accelerator used in US Pat. No. 4,002,594 is as shown in Table 23, the vulcanization accelerator of the present invention and Compared with the mixture.

Figure 2008524104
スコーチ時間(TS2)、硬化時間(TC90)、および300%モジュラスを、実施例19と同様に試験した。表24で報告される結果は、米国特許第4,002,594号に記載される硬化剤(比較サンプル1〜9)の特定の組み合せが、本発明で使用される硬化剤(サンプル10)の実施形態と比較して、所望の硬化反応速度および物理的性質を生まないことを示している。
Figure 2008524104
Scorch time (TS2), cure time (TC90), and 300% modulus were tested as in Example 19. The results reported in Table 24 show that the specific combination of curing agents (Comparative Samples 1-9) described in US Pat. Compared to the embodiment, it does not produce the desired cure kinetics and physical properties.

Figure 2008524104
(実施例23−充填材アルコール放出)
本発明の化学修飾充填材(充填材A)を、実施例11において記載される手順に従って調製した。%MPTMS/SiOは、5.50%であり、そして%DMDCS/SiOは、19.6%であった。充填材Aは、以下の特性を有した:N 1pt.BET表面積=136m/g、pH=6.4、炭素=2.8重量%、およびSH=0.53重量%。比較充填材Bは、従来の未処理の沈降シリカであった。比較充填材Cを、従来の未処理のシリカ粉末とメルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)とを物理的にブレンドすることによって調製した。%MPTMS/SiOは、3.0%であった。比較充填材Dを、従来の未処理のシリカ粉末をメルカプトプロピルトリエトキシシラン(MPTES)とを物理的にブレンドすることにより調製した。%MPTES/SiOは、6.0%であった。比較充填材Eを、従来の未処理のシリカ粉末と3,3’−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド(TESPT)とを物理的にブレンドすることにより調製した。%TESPT/SiOは、8.0%であった。各充填材の本質的に等しい分を、以下の条件の下でヘッドスペース−GC分析を用いて、アルコール放出について分析した:
ヘッドスペースオーブン:150℃
バイアル平衡時間:20分
カラム:30M×0.53mm ID DB−WAX(1.0mmフィルム)
温度プログラム:35℃−5分−10℃/分−220℃−8.5分
注入ポート温度:200℃。
Figure 2008524104
Example 23-Filler alcohol release
A chemically modified filler of the present invention (Filler A) was prepared according to the procedure described in Example 11. % MPTMS / SiO 2 was 5.50% and% DMDCS / SiO 2 was 19.6%. Filler A had the following properties: N 2 1 pt. BET surface area = 136 m 2 / g, pH = 6.4, carbon = 2.8 wt%, and SH = 0.53 wt%. Comparative filler B was conventional untreated precipitated silica. Comparative filler C was prepared by physically blending conventional untreated silica powder and mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS). % MPTMS / SiO 2 was 3.0%. Comparative filler D was prepared by physically blending conventional untreated silica powder with mercaptopropyltriethoxysilane (MPTES). % MPTES / SiO 2 was 6.0%. Comparative filler E was prepared by physically blending conventional untreated silica powder with 3,3′-bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (TESPT). % TESPT / SiO 2 was 8.0%. An essentially equal portion of each filler was analyzed for alcohol release using headspace-GC analysis under the following conditions:
Headspace oven: 150 ° C
Vial equilibration time: 20 minutes Column: 30M x 0.53mm ID DB-WAX (1.0mm film)
Temperature program: 35 ° C.-5 minutes-10 ° C./minute-220° C.-8.5 minutes Injection port temperature: 200 ° C.

これらの結果を、以下の表25に纏める。   These results are summarized in Table 25 below.

Figure 2008524104
これらの結果は、本発明のサンプル(充填材A)が、関連するアルコキシシランを沈降シリカとブレンドすることにより、生成された充填材よりもかなり低いアルコール放出を有することを示している。
Figure 2008524104
These results show that the inventive sample (filler A) has a significantly lower alcohol release than the filler produced by blending the relevant alkoxysilane with precipitated silica.

(実施例24〜25)
約5.2kgがシリカである約40キログラム(kg)の沈降シリカ懸濁液および約11.7kgのイソプロピルアルコールを底部排水口を有する30ガロンガラスライニング容器に加えた。この容器はまた、温度記録計、機械的攪拌機、加熱手段およびコンデンサーも備えていた。
(Examples 24 to 25)
About 40 kilograms (kg) of precipitated silica suspension, about 5.2 kg of silica, and about 11.7 kg of isopropyl alcohol were added to a 30 gallon glass lined container with a bottom drain. The vessel was also equipped with a temperature recorder, mechanical stirrer, heating means and condenser.

この容器の内容物を攪拌し、加熱を開始する一方で、本明細書ではTESPTと称するSi−69強化剤を、表28に列挙された実施例について、乾量基準でシリカ当たりのTESPTの重量パーセントについて列挙された近似量を生ずる一定時間(典型的には、約10分)をかけて添加した。TESPT添加の完了後、ジメチルジクロロシラン(DMDCS)を同一の様式で加え、表28に乾量基準でシリカ当たりのDMDCSの重量パーセントについて列挙される近似量を得た。TESPT/DMDCSの重量比もまた、表28に列挙される。得られたこの溶液のpHは、約0.8であった。   While stirring the contents of the vessel and initiating heating, the Si-69 toughener, referred to herein as TESPT, was weighted to the TESPT per silica on a dry basis for the examples listed in Table 28. It was added over a period of time (typically about 10 minutes) that produced the approximate amounts listed for percent. After completion of the TESPT addition, dimethyldichlorosilane (DMDCS) was added in the same manner to obtain the approximate amount listed in Table 28 for the weight percent DMDCS per silica on a dry basis. The TESPT / DMDCS weight ratio is also listed in Table 28. The resulting solution had a pH of about 0.8.

DMDCS添加の完了後、この混合物を約68℃に加熱し、この温度にて約10分間おいた。冷却しながら、十分なトルエン(典型的には、15kg)をこの攪拌された混合物に加えて、エマルジョンを形成することなく水相から疎水性の沈降シリカを分離させた。水相をこの容器から排水した。次いで、この疎水性沈降シリカを含む容器中の攪拌された混合物を、実施例24については約400グラム、実施例25については500グラムの炭酸水素ナトリウムを含む、実施例24については約30kgの水で、実施例25については約40kgの水で2度、洗浄した。水相を排水した。   After completion of the DMDCS addition, the mixture was heated to about 68 ° C. and left at this temperature for about 10 minutes. While cooling, sufficient toluene (typically 15 kg) was added to the stirred mixture to separate the hydrophobic precipitated silica from the aqueous phase without forming an emulsion. The aqueous phase was drained from this container. The stirred mixture in the vessel containing the hydrophobic precipitated silica is then mixed with about 400 grams for Example 24, about 500 grams of sodium bicarbonate for Example 25, about 30 kg of water for Example 24. Thus, Example 25 was washed twice with about 40 kg of water. The aqueous phase was drained.

洗浄が完了した後、十分なさらなるトルエン(実施例24については約13.9kg、実施例25については約23.7kg)をこの攪拌された混合物に加えて、容器から容易に排出され得る流動可能な液体中固体懸濁液を得た。得られた懸濁液を、減圧下(最低23インチの水銀)で最低140℃にて、ロトコーン乾燥機で乾燥させた。サンプルを160℃に10分間曝露し場合に4.5%未満の重量%の低下を示すまで、乾燥を続けた。   After washing is complete, enough additional toluene (about 13.9 kg for Example 24, about 23.7 kg for Example 25) can be added to the stirred mixture to allow easy drainage from the vessel. A solid suspension in liquid was obtained. The resulting suspension was dried in a rotocone dryer under reduced pressure (at least 23 inches of mercury) at a minimum of 140 ° C. Drying was continued until the sample was exposed to 160 ° C. for 10 minutes and showed a weight percent loss of less than 4.5%.

(実施例26〜31)
約1.5kgがシリカである約19kgの沈降シリカ懸濁液を、底部排水口を有する40リットルのガラス製容器に加えた。この容器はまた、温度記録計、機械的攪拌機、加熱手段およびコンデンサーも備えていた。
(Examples 26 to 31)
About 19 kg of precipitated silica suspension, about 1.5 kg of silica, was added to a 40 liter glass container with a bottom drain. The vessel was also equipped with a temperature recorder, mechanical stirrer, heating means and condenser.

この容器の内容物を攪拌する一方で、表27に列挙される界面活性剤を乾量基準でシリカ当たり約1重量パーセント加えた。界面活性剤添加の完了後、得られた混合物を5分間攪拌した。TESPTを5分間かけて、攪拌された混合物に加えて、乾量基準でシリカ当たり約10重量パーセントのTESPTを得た。得られたこの溶液のpHは、約3.0であった。TESPT添加の完了後、ジメチルジクロロシラン(DMDCS)を同一の様式で加えて、乾量基準でシリカ当たり約15重量パーセントのDMDCSを得た。得られたこの溶液のpHは、約0.9〜約1.6の範囲に及んだ。この混合物を、約61℃〜約68℃に加熱し、この温度にて典型的には約20分間保持した。実施例28および実施例31の懸濁液を、それぞれ約40分間および約16分間加熱した。冷却中、十分な50重量%のNaOHを、一定時間(典型的には、10分〜15分)かけて混合物に加えて、pHを約7.0に調整した。疎水性沈降シリカを含む20Lの攪拌された混合物を、この容器から排出し、ブフナー漏斗を使用して真空濾過し、次いで各洗浄につき約8kgの水で3回洗浄した。洗浄が完了した後、十分な脱イオン水および高剪断力の攪拌を濾過ケークに適用して、流動可能な液体中固体の懸濁液中を得た。得られた懸濁液をNiro噴霧乾燥機(入口温度約400℃および出口温度約150℃)でスプレー乾燥させて、実施例26〜31の処理したシリカサンプルを形成した。   While stirring the contents of the vessel, the surfactants listed in Table 27 were added at about 1 weight percent per silica on a dry basis. After completion of the surfactant addition, the resulting mixture was stirred for 5 minutes. TESPT was added to the stirred mixture over 5 minutes to give about 10 weight percent TESPT per silica on a dry basis. The resulting solution had a pH of about 3.0. After completion of the TESPT addition, dimethyldichlorosilane (DMDCS) was added in the same manner to obtain about 15 weight percent DMDCS per silica on a dry basis. The pH of the resulting solution ranged from about 0.9 to about 1.6. The mixture was heated to about 61 ° C. to about 68 ° C. and held at this temperature typically for about 20 minutes. The suspensions of Example 28 and Example 31 were heated for about 40 minutes and about 16 minutes, respectively. During cooling, sufficient 50% by weight NaOH was added to the mixture over a period of time (typically 10-15 minutes) to adjust the pH to about 7.0. A 20 L stirred mixture containing hydrophobic precipitated silica was drained from the vessel, vacuum filtered using a Buchner funnel, and then washed three times with about 8 kg of water for each wash. After washing was complete, sufficient deionized water and high shear agitation were applied to the filter cake to obtain a flowable solid-in-liquid suspension. The resulting suspension was spray dried with a Niro spray dryer (inlet temperature about 400 ° C. and outlet temperature about 150 ° C.) to form the treated silica samples of Examples 26-31.

(実施例32〜34)
820グラムのシリカを含む実施例24〜25に使用された17Lの未処理沈降シリカを、機械的攪拌機を備えた容器に加えた。処理前のこのスラリーのpHは、約6.5であった。攪拌機がこの懸濁液を混合している間に、十分なTESPTを加えて、表28に列挙される比較例32〜34についての乾量基準でのシリカ当たりのTESPTの重量パーセントについて列挙される近似量を得た。得られた処理懸濁液を、Niro噴霧乾燥機(吸込み温度約360℃および吐出し温度約110℃)で乾燥させた。
(Examples 32-34)
17 L of untreated precipitated silica used in Examples 24-25 containing 820 grams of silica was added to a vessel equipped with a mechanical stirrer. The pH of this slurry before treatment was about 6.5. While the stirrer is mixing this suspension, sufficient TESPT is added and listed for the weight percent of TESPT per silica on a dry basis for Comparative Examples 32-34 listed in Table 28. An approximate amount was obtained. The resulting treated suspension was dried with a Niro spray dryer (suction temperature about 360 ° C. and discharge temperature about 110 ° C.).

(実施例35)
実施例24〜31の処理試験シリカサンプルおよび比較例32〜34および未処理の試験シリカサンプルの表面積を、動的一点表面積の技法、ASTM D3037−93、手順C(修正版)により、Horiba 6200シリーズ機器を使用して決定した。この手順は、ヘリウム中30%窒素を吸着質気体として使用し、P/P=0.294にてBrunauer−Emmett−Teller(BET)法をシミュレートする。このASTM手順を、以下のように修正した:ヘリウム中30%窒素の気体混合物を使用した;約40mL/分の流量を維持した;180±5℃にて1時間、窒素流下にて分析セル中で、サンプルを乾燥させた;そして、サンプル上に吸着した窒素を、液体窒素の露(dewar)を取り除き、サンプルを外部熱源なしで室温まで温めさせることにより脱着させた。未処理の試験シリカサンプルについての結果を表26に列挙し、処理試験シリカサンプルについての結果を表29に列挙する。
(Example 35)
The surface areas of the treated test silica samples of Examples 24-31 and Comparative Examples 32-34 and untreated test silica samples were compared to the Horiba 6200 series according to the dynamic single point surface area technique, ASTM D3037-93, Procedure C (modified). Determined using equipment. This procedure, 30% nitrogen in helium was used as adsorbate gas, simulating Brunauer-Emmett-Teller (BET) method at P / P o = 0.294. The ASTM procedure was modified as follows: a gas mixture of 30% nitrogen in helium was used; a flow rate of about 40 mL / min was maintained; 1 hour at 180 ± 5 ° C. in an analysis cell under nitrogen flow The sample was then dried; and the nitrogen adsorbed on the sample was desorbed by removing the dewar of liquid nitrogen and allowing the sample to warm to room temperature without an external heat source. The results for the untreated test silica samples are listed in Table 26, and the results for the treated test silica samples are listed in Table 29.

炭素の百分率を、Carlo Erba 1106モデル元素分析器を使用して、CHN分析により決定した。密封スズ製カプセル中の1〜2mgのサンプルを、1040℃にてヘリウムキャリアーと共に酸素富化雰囲気中で燃焼させ、Crで定量的に燃焼させ、次いで、燃焼ガスを650℃にてCu上を通過させて、過剰な酸素を除去し、窒素酸化物を窒素に還元した。次いで、これらのガスをクロマトグラフのカラムに通し、分離し、N、CO、およびHOとして溶出した。溶出したガスを熱伝導レベル検出器によって測定した。機器を、標準コンパウンドの燃焼によって較正した。結果を、表29に列挙する。 The percentage of carbon was determined by CHN analysis using a Carlo Erba 1106 model elemental analyzer. A 1-2 mg sample in a sealed tin capsule was burned in an oxygen-enriched atmosphere with a helium carrier at 1040 ° C., quantitatively burned with Cr 2 O 3 , and then the combustion gas was Cu at 650 ° C. Pass over to remove excess oxygen and reduce the nitrogen oxides to nitrogen. These gases were then passed through a chromatographic column, separated and eluted as N 2 , CO 2 , and H 2 O. The eluted gas was measured by a heat conduction level detector. The instrument was calibrated by burning a standard compound. The results are listed in Table 29.

硫黄の百分率を、Rigaku RIX 2000波長分散型分光器を使用して、蛍光X線分析(XRF)により決定した。サンプルを、SpectroBlend(登録商標)結合剤(Chemplex Industries,Tuckahoe,NY)と1:1の重量比で混合した後、344.75メガパスカル(25トン/平方インチ)の圧力にてアルミニウム製サポートカップ中にブリケッティングした。NISTおよびNBSの追跡可能二次標準(PPG生成シリカ、または等価物)を、経験的なXRF較正のために使用した。検出は、ゲルマニウム結晶モノクロメーターを使用して、ガス比例フローカウンターにより実施した。結果を表29に列挙する。   The percentage of sulfur was determined by X-ray fluorescence analysis (XRF) using a Rigaku RIX 2000 wavelength dispersive spectrometer. Samples were mixed with a SpectroBlend® binder (Chemplex Industries, Tuckahoe, NY) at a 1: 1 weight ratio, followed by an aluminum support cup at a pressure of 344.75 megapascals (25 tons / square inch). Briquetting inside. NIST and NBS traceable secondary standards (PPG-generated silica, or equivalent) were used for empirical XRF calibration. Detection was performed with a gas proportional flow counter using a germanium crystal monochromator. The results are listed in Table 29.

表29にSCIとして報告されるシラン変換指数を、固体状態29Si NMRにより決定した。このデータを、ナローボアマグネットおよびDotyの7mm標準速度のMASプローブを用いたBruker AM−300 NMRで周囲温度にて収集した。サンプルを、外径7mmのジルコニアローターに詰め、短いKel−Fキャップで密封した。これらのローターを、約5.0kHzの速度でマジック角にて回転させた。交差分極(CP/MAS)データを、90°Hパルス、1スペクトル当たり5600〜8400スキャン、5ミリ秒の接触時間、データ獲得中の高出力プロトンデカップリング、および3秒の緩和遅れを使用して収集した。Hartmann−Hahn条件を、カオリナイトサンプルを使用して達成した(J.Rocha and J.Klinowski,J.Magn.Reson.,90.567(1990))。すべての化学シフトは、テトラメチルシラン(TMS)を外部基準とした。 The silane conversion index reported as SCI in Table 29 was determined by solid state 29 Si NMR. This data was collected at ambient temperature with a Bruker AM-300 NMR using a narrow bore magnet and a Doty 7 mm standard speed MAS probe. The sample was packed in a 7 mm outer diameter zirconia rotor and sealed with a short Kel-F cap. These rotors were rotated at a magic angle at a speed of about 5.0 kHz. Cross polarization (CP / MAS) data using 90 ° 1 H pulse, 5600-8400 scans per spectrum, 5 ms contact time, high power proton decoupling during data acquisition, and 3 s relaxation delay. Collected. The Hartmann-Hahn condition was achieved using kaolinite samples (J. Rocha and J. Klinowski, J. Magn. Reson., 90.567 (1990)). All chemical shifts were referenced to tetramethylsilane (TMS).

すべてのスペクトルを、Aspect 3000コンピュータ上で非線形曲線フィッティングプログラム(LINESIM)を使用して、T(−49ppm)、T(−57ppm)、およびT(−65ppm)のピークについての相対面積%を決定することにより分析した。T、T、およびTについての面積%値を、−30ppm〜−80ppmの領域にかけて、曲線フィッティングにより決定した。 All spectra were analyzed on the Aspect 3000 computer using the non-linear curve fitting program (LINESIM), relative area% for the T 1 (−49 ppm), T 2 (−57 ppm), and T 3 (−65 ppm) peaks. Was analyzed. Area% values for T 1 , T 2 , and T 3 were determined by curve fitting over the region from −30 ppm to −80 ppm.

pHの決定を、以下の手順により、実施例および比較例の処理したシリカに関して行った:5.0gのシリカ(粉末形態で)を、磁気攪拌棒を含む150mLビーカーに加え;50mLのイソプロパノールおよび50mLの脱イオン水を加え;そして、シリカが懸濁するまで飛散させることなく激しく攪拌する。激しく攪拌した溶液中に、較正されたpH電極を入れ、1分(±5秒)後に、pHの読み取り値を記録する。これらの結果を、表29に列挙する。   The pH determination was performed on the treated silica of the examples and comparative examples by the following procedure: 5.0 g silica (in powder form) was added to a 150 mL beaker containing a magnetic stir bar; 50 mL isopropanol and 50 mL Of deionized water is added; and stirred vigorously without splashing until the silica is suspended. Place the calibrated pH electrode into the vigorously stirred solution and record the pH reading after 1 minute (± 5 seconds). These results are listed in Table 29.

実施例1の処理したシリカのソックスレー抽出可能炭素の百分率を、5.44グラムの物質を、コンデンサーに取り付けた適切な大きさのソックスレー抽出管に入れた43mm×123mm(内径×外部長)のセルロース抽出円筒濾紙に加えることにより決定した。このソックスレー抽出器とコンデンサーとのシステムを、700mLのトルエンを含む丸底フラスコに取り付けた。このフラスコを、トルエンの還流温度に加熱した。25時間還流した後、使用されたトルエンを、未使用のトルエンと交換し、22.5時間、還流を続けた。結果として抽出された処理したシリカを回収し、サンプルを10分間、160℃に曝した場合に1.0重量%の減少を示すまで乾燥させた。抽出されたサンプルの炭素百分率を、本明細書中に記載される手順を用いて決定した。ソックスレー抽出可能炭素の百分率を、以下の式を使用して決定した:   The percentage of Soxhlet extractable carbon of the treated silica of Example 1 is 43 mm × 123 mm (inner diameter × external length) cellulose in which 5.44 grams of material is placed in a suitably sized Soxhlet extraction tube attached to a condenser. Determined by adding to extraction cylindrical filter paper. The Soxhlet extractor and condenser system was attached to a round bottom flask containing 700 mL of toluene. The flask was heated to the reflux temperature of toluene. After refluxing for 25 hours, the used toluene was replaced with unused toluene, and refluxing was continued for 22.5 hours. The resulting treated silica was recovered and the sample was dried until it showed a 1.0 wt% reduction when exposed to 160 ° C. for 10 minutes. The percent carbon of the extracted sample was determined using the procedure described herein. The percentage of Soxhlet extractable carbon was determined using the following formula:

Figure 2008524104
Figure 2008524104
.

抽出前の炭素の百分率は3.50であり、抽出後の炭素の百分率は3.02であった。したがって、実施例24の処理したシリカのソックスレー抽出可能炭素の百分率は、13.7であった。   The percentage of carbon before extraction was 3.50, and the percentage of carbon after extraction was 3.02. Therefore, the percentage of Soxhlet extractable carbon of the treated silica of Example 24 was 13.7.

アルコール放出を、以下の条件の下で、ヘッドスペース−GC分析を使用して決定した:
ヘッドスペースオーブン:150℃
バイアル平衡時間:20分
カラム:30M×0.53mm ID DB−WAX(1.0mmフィルム)
温度プログラム:35℃−5分−10℃/分−220℃−8.5分
注入ポート温度:200℃
Alcohol release was determined using headspace-GC analysis under the following conditions:
Headspace oven: 150 ° C
Vial equilibration time: 20 minutes Column: 30M x 0.53mm ID DB-WAX (1.0mm film)
Temperature program: 35 ° C-5 minutes-10 ° C / minute-220 ° C-8.5 minutes Injection port temperature: 200 ° C

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
(12)両性界面活性剤、コカミドプロピルアミノベタインをベースにしていると報告される、BASFから入手可能
(13)非イオン性界面活性剤、エトキシ化シリコーンをベースにしていると報告される、BASFから入手可能
(14)非イオン性界面活性剤、アルキルクロリドで末端をキャップした酸化エチレンをベースにしていると報告される、BASFから入手可能
(15)非イオン性界面活性剤、グリコールエーテルをベースにしていると報告される、BASFから入手可能
(16)非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレン(polyoxethylene)ラウリルエーテルをベースにしていると報告される、Aldrich Chemical Co.から入手可能
(17)非イオン性/カチオン性、エトキシ化(50)ステアリルアミンをベースにしていると報告される、AKZO Chemical,Inc.から入手可能。
Figure 2008524104
(12) Reported to be based on the amphoteric surfactant, cocamidopropylaminobetaine, available from BASF (13) Nonionic surfactant, reported to be based on ethoxylated silicone, Available from BASF (14) Nonionic surfactant, reported from BASF, reported to be based on alkyl chloride end-capped ethylene oxide (15) Nonionic surfactant, glycol ether Available from BASF, reported to be based (16) Aldrich Chemical Co., reported to be based on a nonionic surfactant, polyoxyethylene lauryl ether. (17) Non-ionic / cationic, ethoxylated (50) reported to be based on stearylamine, AKZO Chemical, Inc. Available from

Figure 2008524104
Figure 2008524104

Figure 2008524104
NDは、試験を行わなかったことを示す;
SCI**は、シラン変換指数を表す;
STS@300%***は、300%伸び時の標準引張り応力を表す。
Figure 2008524104
ND * indicates that the test was not performed;
SCI ** represents the silane conversion index;
STS @ 300% *** represents standard tensile stress at 300% elongation.

表26の結果は、実施例および比較例の修飾シリカを生成するプロセスにおいて使用された未処理のシリカが、180m/g〜198m/gの範囲に及ぶ表面積を有したことを示している。 The results in Table 26, untreated silicas used in the process of generating the modified silica of the Examples and Comparative Examples have shown that a surface area ranging from 180m 2 / g~198m 2 / g .

表29の結果は、本発明の処理したシリカサンプルが、少なくとも7.0の300%伸び時の標準引張り応力、1.0より高い炭素重量パーセント、0.1より高い硫黄の重量パーセント、および0.3より高いシラン変換指数を示したことを示している。   The results in Table 29 show that the treated silica samples of the present invention have a standard tensile stress at 300% elongation of at least 7.0, a carbon weight percent greater than 1.0, a weight percent sulfur greater than 0.1, and 0. It shows a silane conversion index higher than .3.

比較例32は、必要量より低い炭素重量パーセントを有し、3.6の300%時STSを示した。比較例33および比較例34の両方が、必要な範囲内の炭素レベルおよび硫黄レベルを有したが、共に、7.0未満の300%時STSを有した。比較例34はまた、必要とされる値より低いSCI値を有した。   Comparative Example 32 had a carbon weight percent lower than required and exhibited an STS at 300% of 3.6. Both Comparative Example 33 and Comparative Example 34 had carbon and sulfur levels within the required range, but both had a 300% STS at less than 7.0. Comparative Example 34 also had a SCI value lower than that required.

本発明は、その特定の実施形態の具体的な詳細を参照して記載されたが、そのような詳細が、特許請求の範囲に含まれる場合を除いて、本発明の範囲に対する限定として見なされるべきであることを意図していない。   Although the invention has been described with reference to specific details for specific embodiments thereof, such details are considered a limitation on the scope of the invention, except as included in the claims. Not intended to be.

図1は、実施例17の組成物についての硬化プロフィールのグラフである。FIG. 1 is a graph of the cure profile for the composition of Example 17. 図2は、実施例17の比較組成物についての硬化プロフィールのグラフである。FIG. 2 is a graph of the cure profile for the comparative composition of Example 17.

Claims (36)

沈降シリカ、コロイドシリカもしくはそれらの混合物から選択される非晶質もしくは粒状の無機酸化物の酸性水性懸濁液を、必要に応じて界面活性剤および/もしくは水混和性溶媒の存在下において、カップリング剤と接触させて化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を形成し、該充填材を回収することにより化学修飾充填材を生成するプロセスであって、改良点が、該カップリング剤として、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の、少なくとも0.05:1の(a):(b)の重量比の、(a)メルカプト有機金属化合物と(b)非硫黄性有機金属化合物との組み合わせを使用すること、ならびに該化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理して該懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させることを含む、プロセス。   An acidic aqueous suspension of an amorphous or particulate inorganic oxide selected from precipitated silica, colloidal silica or mixtures thereof is optionally added in the presence of a surfactant and / or a water-miscible solvent in a cup. A process of forming an acidic aqueous suspension of a chemically modified filler in contact with a ring agent and recovering the filler to produce a chemically modified filler, the improvement being as the coupling agent, A weight ratio of (a) :( b) of at least 0.05: 1 in an aqueous suspension of an inorganic oxide having a pH of 2.5 or less, (a) a mercapto organometallic compound and (b) non- Using a combination with a sulfurous organometallic compound and treating the acidic aqueous suspension of the chemically modified filler with an acid neutralizer to raise the pH of the suspension to a range of 3.0-10 Process, including . 請求項1に記載のプロセスであって、アルコール副産物を生成する工程;前記懸濁液から前記充填材および水相を回収する工程;ならびに、該充填材からのアルコールの放出が実質的にないように、該アルコール副産物を該水相中に保持する工程をさらに包含する、プロセス。   The process of claim 1, wherein the step of producing an alcohol by-product; the step of recovering the filler and aqueous phase from the suspension; and the substantial release of alcohol from the filler. Further comprising the step of retaining the alcohol by-product in the aqueous phase. 請求項1に記載のプロセスであって、アルコール副産物を生成する工程;前記懸濁液から前記充填材および水相を回収する工程;ならびに、該充填材から放出されたアルコールが4000ppm未満であるように、該アルコール副産物を該水相中に保持する工程をさらに包含する、プロセス。   The process of claim 1, wherein the step of producing an alcohol by-product; the step of recovering the filler and aqueous phase from the suspension; and the alcohol released from the filler is less than 4000 ppm. Further comprising the step of retaining the alcohol by-product in the aqueous phase. 請求項2に記載のプロセスであって、前記充填材をゴム組成物と混合し、その結果、該混合されたゴム組成物からのアルコールの放出が実質的にない工程をさらにさらに包含する、プロセス。   The process of claim 2, further comprising the step of mixing the filler with a rubber composition so that there is substantially no release of alcohol from the mixed rubber composition. . 請求項2に記載のプロセスであって、前記充填材をゴム組成物と混合し、その結果、該混合されたゴム組成物からのアルコール放出が4000ppm未満である工程をさらにさらに包含する、プロセス。   The process of claim 2, further comprising the step of mixing the filler with a rubber composition so that the alcohol release from the mixed rubber composition is less than 4000 ppm. 請求項1に記載のプロセスであって、前記メルカプト有機金属化合物が、以下の式I:
Figure 2008524104
によって表され、ここで、Mはケイ素であり、Lは、ハロゲンまたは−ORであり、Qは、水素、C〜C12アルキルまたはハロ置換C〜C12アルキルであり、Rは、C〜C12アルキレンであり、Rは、C〜C12アルキルまたは2〜12個の炭素原子を含むアルコキシアルキルであり、該ハロゲンもしくは(ハロ)基が、クロロ、ブロモ、ヨードまたはフルオロであり、そして、nは、1、2もしくは3である、プロセス。
2. The process of claim 1, wherein the mercapto organometallic compound has the following formula I:
Figure 2008524104
Wherein M is silicon, L is halogen or —OR 7 , Q is hydrogen, C 1 -C 12 alkyl or halo-substituted C 1 -C 12 alkyl, and R 6 is , C 1 -C 12 alkylene, R 7 is C 1 -C 12 alkyl or alkoxyalkyl containing 2 to 12 carbon atoms, wherein the halogen or (halo) group is chloro, bromo, iodo or Process where fluoro and n is 1, 2 or 3.
請求項6に記載のプロセスであって、前記メルカプト有機金属化合物の該メルカプト基が、ブロックされている、プロセス。   7. The process of claim 6, wherein the mercapto group of the mercapto organometallic compound is blocked. 請求項1に記載のプロセスであって、前記非硫黄性有機金属化合物が、アルキルシランである、プロセス。   The process of claim 1, wherein the non-sulfur organometallic compound is an alkyl silane. 請求項8に記載のプロセスであって、前記アルキルシランが、式II、III、IV、およびV:
Figure 2008524104
によって表される化合物ならびに該アルキルシラン化合物の混合物からなる群から選択され;ここで、各Rは、独立して、1個〜18個の炭素原子を有する炭化水素基であるか、またはRは、1個〜12個の炭素原子を有する有機官能性炭化水素基であり、ここで、該官能性は、アミノ、カルボン酸、カルビノールエステル、またはアミドであり;各Xは、独立して、ハロゲン、アミノ、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、および1個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基からなる群から選択され、aは、整数1、2または3であり;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、但し、該R置換基の少なくとも50モルパーセントが、1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、cは、整数2〜10,000であり;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、dは、整数3〜20であり;各Rは、独立して、水素、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、kは、1または2であり;そして、該ハロもしくはハロゲンが、クロロ、フルオロ、ブロモまたはヨードから選択される、プロセス。
9. The process of claim 8, wherein the alkyl silane is of formula II, III, IV, and V:
Figure 2008524104
And each R 1 is independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or R 1 is selected from the group consisting of compounds represented by: 1 is an organofunctional hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, where the functionality is amino, carboxylic acid, carbinol ester, or amide; each X is independently Selected from the group consisting of halogen, amino, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a is an integer 1, 2 or 3 Each R 2 is independently halo, hydroxy, or a hydrocarbon group containing from 1 to 18 carbon atoms, provided that at least 50 mole percent of the R 2 substituents are from 1 to 18 Carbon field A hydrocarbon group containing a child, c is an integer from 2 to 10,000; each R 3 is independently a halo, hydroxy, or a hydrocarbon group containing from 1 to 18 carbon atoms D is an integer from 3 to 20; each R 4 is independently hydrogen or a hydrocarbon group containing 1 to 18 carbon atoms, k is 1 or 2, and A process wherein the halo or halogen is selected from chloro, fluoro, bromo or iodo.
請求項1に記載のプロセスであって、前記メルカプト有機金属化合物が、少なくとも1:1のメルカプト有機金属化合物:ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドの重量比のメルカプト有機金属化合物とビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドとの組み合せによって置換されている、プロセス。   2. The process according to claim 1, wherein the mercapto organometallic compound is a mercapto organometallic compound and bis (alkoxysilylalkyl) in a weight ratio of at least 1: 1 mercapto organometallic compound: bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfide. )-Process substituted by combination with polysulfide. 請求項10に記載のプロセスであって、前記ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィドが、以下の式VI:
Z−alk−Sn’−alk−Z VI
によって表され、ここで、alkは、1個〜18個の炭素原子を有する二価の炭化水素ラジカルであり;n’は、2〜12の整数であり、そしてZは:
Figure 2008524104
であり、ここで、Rは、C〜Cアルキルまたはフェニル基であり、そしてR’は、C〜Cアルコキシ、C〜Cシクロアルコキシ、またはC〜Cアルキルメルカプト基である、プロセス。
11. The process according to claim 10, wherein the bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfide has the following formula VI:
Z-alk-S n ′ -alk-Z VI
Where alk is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 18 carbon atoms; n ′ is an integer from 2 to 12 and Z is:
Figure 2008524104
Where R is a C 1 -C 4 alkyl or phenyl group, and R ′ is a C 1 -C 8 alkoxy, C 5 -C 8 cycloalkoxy, or C 1 -C 8 alkyl mercapto group. Is the process.
請求項1に記載のプロセスの生成物。   The product of the process of claim 1. 前記生成物が、タイヤである、請求項11に記載の生成物。   The product of claim 11, wherein the product is a tire. 硫黄で加硫した組成物を生成するプロセスであって:
(i)硬化可能なエラストマーと化学修飾充填材とを予備硬化させずに混合して加硫可能なエラストマー組成物を形成する工程;
(ii)硫黄含有硬化剤を、該加硫可能なエラストマー組成物に加える工程;および
(iii)該加硫可能なエラストマー組成物を硬化させる工程
を包含し、ここで、該化学修飾充填材は、沈降シリカ、コロイドシリカもしくはそれらの混合物から選択される非晶質もしくは粒状の無機酸化物の酸性水性懸濁液を、必要に応じて界面活性剤および/もしくは水混和性溶媒の存在下において、カップリング剤と接触させて化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を形成し、該充填材を回収することにより生成され、該カップリング剤が、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の、少なくとも0.05:1の(a):(b)の重量比の(a)メルカプト有機金属化合物と(b)非硫黄性有機金属化合物との組み合わせであり、そして、該化学修飾充填材の該酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理して該懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させる、
プロセス。
A process for producing a sulfur vulcanized composition comprising:
(I) a step of mixing a curable elastomer and a chemically modified filler without precuring to form a vulcanizable elastomer composition;
(Ii) adding a sulfur-containing curing agent to the vulcanizable elastomer composition; and (iii) curing the vulcanizable elastomer composition, wherein the chemically modified filler comprises An acidic aqueous suspension of an amorphous or particulate inorganic oxide selected from precipitated silica, colloidal silica or mixtures thereof, optionally in the presence of a surfactant and / or a water-miscible solvent, Formed by contacting with a coupling agent to form an acidic aqueous suspension of chemically modified filler, and recovering the filler, wherein the coupling agent is an inorganic oxide having a pH of 2.5 or less. A combination of (a) a mercapto organometallic compound and (b) a non-sulfur organometallic compound in an aqueous suspension in a weight ratio of at least 0.05: 1 (a) :( b); and The Treating the acidic aqueous suspension of chemically modified filler with an acid neutralizer to raise the pH of the suspension to a range of 3.0-10;
process.
請求項14に記載のプロセスであって、前記エラストマーが、共役ジエンモノマーのホモポリマー、ならびに共役ジエンモノマーとモノビニル芳香族モノマーおよびトリエンとのコポリマーおよびターポリマーから選択される、プロセス。   15. The process of claim 14, wherein the elastomer is selected from homopolymers of conjugated diene monomers and copolymers and terpolymers of conjugated diene monomers with monovinyl aromatic monomers and trienes. 請求項14に記載のプロセスであって、前記化学修飾充填材が:
(i)1重量パーセントより高い炭素含有量;
(ii)0.15重量パーセントより高いメルカプト含有量;
(iii)少なくとも0.3のシラン変換指数;および
(iv)少なくも4の標準強化指数
を有する、プロセス。
15. The process of claim 14, wherein the chemically modified filler is:
(I) a carbon content greater than 1 weight percent;
(Ii) a mercapto content greater than 0.15 weight percent;
(Iii) a process having a silane conversion index of at least 0.3; and (iv) a standard enhancement index of at least 4.
硫黄で加硫した組成物を生成するプロセスであって:
(i)硬化可能エラストマー、化学修飾充填材、加硫促進剤組成物、および必要に応じて遅延剤組成物を一緒に混合して加硫可能なエラストマー組成物を生成する工程;および
(ii)硬化剤を該加硫可能エラストマー組成物に添加して、該エラストマーを硬化させる工程であって、該硬化させたエラストマーが、約2.5分より長いスコーチ時間、約30分より短い硬化時間、および約6.5Mpaより大きな300%モジュラスを有する工程
を包含し、ここで、該化学修飾充填材が、沈降シリカ、コロイドシリカもしくはそれらの混合物から選択される非晶質もしくは粒状の無機酸化物の酸性水性懸濁液を、必要に応じて界面活性剤および/もしくは水混和性溶媒の存在下において、カップリング剤と接触させて化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を形成し、該充填材を回収することにより生成され、該カップリング剤が、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の、少なくとも0.05:1の(a):(b)の重量比の(a)ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィド化合物と(b)非硫黄性有機金属化合物との組み合わせであり、そして、該化学修飾充填材の該酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理して該懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させる工程を包含する、
プロセス。
A process for producing a sulfur vulcanized composition comprising:
(I) mixing together a curable elastomer, a chemically modified filler, a vulcanization accelerator composition, and optionally a retarder composition to produce a vulcanizable elastomer composition; and (ii) Adding a curing agent to the vulcanizable elastomer composition to cure the elastomer, wherein the cured elastomer has a scorch time longer than about 2.5 minutes, a curing time shorter than about 30 minutes, And having a 300% modulus greater than about 6.5 Mpa, wherein the chemically modified filler is an amorphous or particulate inorganic oxide selected from precipitated silica, colloidal silica, or mixtures thereof. The acidic aqueous suspension is contacted with a coupling agent, optionally in the presence of a surfactant and / or a water-miscible solvent, to produce acidic water of the chemically modified filler A coupling suspension is formed by recovering the filler and the coupling agent is at least 0.05: 1 in an aqueous suspension of an inorganic oxide having a pH of 2.5 or less. A combination of (a) a bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfide compound and (b) a non-sulfur organometallic compound in a weight ratio of (a) :( b) and the acidic modified filler Treating the aqueous suspension with an acid neutralizing agent to raise the pH of the suspension to a range of 3.0-10,
process.
請求項17に記載のプロセスであって、前記加硫促進剤組成物が、ベンゾチアゾール、ベンゾチアゾールスルフェンアミド、ジチオカルバメート、ジチオホスフェート、チオモルホリン、チオ尿素、ザンテート、チウラムスルフィド、およびアミンのうちの少なくとも1つを含む、プロセス。   18. The process of claim 17, wherein the vulcanization accelerator composition is of benzothiazole, benzothiazole sulfenamide, dithiocarbamate, dithiophosphate, thiomorpholine, thiourea, xanthate, thiuram sulfide, and amine. A process comprising at least one of 請求項17に記載のプロセスであって、前記遅延剤組成物が、N−(シクロヘキシルチオ)−フタルイミド、無水フタル酸、安息香酸、サリチル酸、ステアリン酸、N−ニトロソジフェニルアミン、酢酸ナトリウム、芳香族スルホンアミド、フタル酸ジオクチル、および酸化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、プロセス。   18. The process of claim 17, wherein the retarder composition comprises N- (cyclohexylthio) -phthalimide, phthalic anhydride, benzoic acid, salicylic acid, stearic acid, N-nitrosodiphenylamine, sodium acetate, aromatic sulfone. A process comprising at least one of an amide, dioctyl phthalate, and magnesium oxide. 請求項17に記載のプロセスであって、前記エラストマーが、共役ジエンモノマーのホモポリマー、ならびに共役ジエンモノマーとモノビニル芳香族モノマーおよびトリエンとのコポリマーおよびターポリマーの群から選択される、プロセス。   18. The process according to claim 17, wherein the elastomer is selected from the group of homopolymers of conjugated diene monomers and copolymers and terpolymers of conjugated diene monomers with monovinyl aromatic monomers and trienes. 沈降シリカ、コロイドシリカもしくはそれらの混合物から選択される非晶質もしくは粒状の無機酸化物の酸性水性懸濁液を、必要に応じて界面活性剤および/もしくは水混和性溶媒の存在下において、カップリング剤と接触させて化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を形成し、該充填材を回収することにより、化学修飾充填材を生成するプロセスであって、改良点が、該カップリング剤として、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の、少なくとも0.05:1の(a):(b)の重量比の(a)ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドと(b)非硫黄性有機金属化合物との組み合わせを使用すること、ならびに該化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理して該懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させることを含む、プロセス。   An acidic aqueous suspension of an amorphous or particulate inorganic oxide selected from precipitated silica, colloidal silica or mixtures thereof is optionally added in the presence of a surfactant and / or a water-miscible solvent in a cup. A process for producing a chemically modified filler by contact with a ring agent to form an acidic aqueous suspension of the chemically modified filler and recovering the filler, the improvement being as the coupling agent (A) a bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide in an aqueous suspension of inorganic oxide having a pH of 2.5 or less and a weight ratio of (a) :( b) of at least 0.05: 1; b) using a combination with a non-sulfur organometallic compound, and treating the acidic aqueous suspension of the chemically modified filler with an acid neutralizer to adjust the pH of the suspension to 3.0-10. Rise to range Including the Rukoto, process. 請求項21に記載のプロセスであって、アルコール副産物を生成する工程;前記懸濁液から前記充填材および水相を回収する工程;ならびに、該充填材からのアルコールの放出が実質的にないように該アルコール副産物を該水相中に保持する工程をさらに包含する、プロセス。   23. The process of claim 21, wherein the step of producing an alcohol by-product; the step of recovering the filler and aqueous phase from the suspension; and the substantial release of alcohol from the filler. Holding the alcohol by-product in the aqueous phase. 請求項21に記載のプロセスであって、アルコール副産物を生成する工程;前記懸濁液から前記充填材および水相を回収する工程;ならびに、該充填材から放出されるアルコールが4000ppm未満であるように該アルコール副産物を該水相中に保持する工程をさらに包含する、プロセス。   23. The process of claim 21, wherein the step of producing an alcohol byproduct; the step of recovering the filler and aqueous phase from the suspension; and the alcohol released from the filler is less than 4000 ppm. Holding the alcohol by-product in the aqueous phase. 請求項22に記載のプロセスであって、前記充填材をゴム組成物と混合し、その結果、該混合したゴム組成物からのアルコールの放出が実質的にない工程をさらに包含する、プロセス。   23. The process of claim 22, further comprising the step of mixing the filler with a rubber composition so that substantially no alcohol is released from the mixed rubber composition. 請求項22に記載のプロセスであって、前記充填材をゴム組成物と混合し、その結果、該混合したゴム組成物からアルコール放出が4000ppm未満である工程をさらに包含する、プロセス。   23. The process of claim 22, further comprising the step of mixing the filler with a rubber composition so that the alcohol release from the mixed rubber composition is less than 4000 ppm. 請求項21に記載のプロセスであって、前記ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドが、以下の式VI:
Z−alk−Sn’−alk−Z VI
によって表され、ここで、alkは、1個〜18個の炭素原子を有する二価の炭化水素ラジカルであり;n’は、2〜12の整数であり、そしてZは:
Figure 2008524104
であり、ここで、Rは、C〜Cアルキルまたはフェニル基であり、そしてR’は、C〜Cアルコキシ、C〜Cシクロアルコキシ、またはC〜Cアルキルメルカプト基である、プロセス。
The process of claim 21, wherein the bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide has the following formula VI:
Z-alk-S n ′ -alk-Z VI
Where alk is a divalent hydrocarbon radical having 1 to 18 carbon atoms; n ′ is an integer from 2 to 12 and Z is:
Figure 2008524104
Where R is a C 1 -C 4 alkyl or phenyl group, and R ′ is a C 1 -C 8 alkoxy, C 5 -C 8 cycloalkoxy, or C 1 -C 8 alkyl mercapto group. Is the process.
請求項21に記載のプロセスであって、前記非硫黄性有機金属化合物が、アルキルシランである、プロセス。   The process of claim 21, wherein the non-sulfur organometallic compound is an alkyl silane. 請求項27に記載のプロセスであって、前記アルキルシランが、式II、III、IV、およびV:
Figure 2008524104
によって表される化合物、および該アルキルシラン化合物の混合物からなる群から選択され;ここで、各Rは、独立して、1個〜18個の炭素原子を有する炭化水素基であるか、またはRは、1個〜12個の炭素原子を有する有機官能性炭化水素基であり、ここで、該官能性は、アミノ、カルボン酸、カルビノールエステル、またはアミドであり;各Xは、独立して、ハロゲン、アミノ、1個〜12個の炭素原子を有するアルコキシ基、および1個〜12個の炭素原子を有するアシルオキシ基からなる群から選択され、aは、整数1、2または3であり;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、但し、該R置換基の少なくとも50モルパーセントが、1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、cは、整数2〜10,000であり;各Rは、独立して、ハロ、ヒドロキシ、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、dは、整数3〜20であり;各Rは、独立して、水素、または1個〜18個の炭素原子を含む炭化水素基であり、kは、1または2であり;そして、該ハロもしくはハロゲンが、クロロ、フルオロ、ブロモまたはヨードから選択される、プロセス。
28. The process of claim 27, wherein the alkyl silane is of Formula II, III, IV, and V:
Figure 2008524104
Or a mixture of said alkylsilane compounds; wherein each R 1 is independently a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or R 1 is an organofunctional hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, where the functionality is amino, carboxylic acid, carbinol ester, or amide; each X is independently And a is selected from the group consisting of halogen, amino, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a is an integer 1, 2 or 3 Yes; each R 2 is independently halo, hydroxy, or a hydrocarbon group containing from 1 to 18 carbon atoms, provided that at least 50 mole percent of the R 2 substituents are from 1 to 18 Carbon fields A hydrocarbon group containing a child, c is an integer from 2 to 10,000; each R 3 is independently a halo, hydroxy, or a hydrocarbon group containing from 1 to 18 carbon atoms D is an integer from 3 to 20; each R 4 is independently hydrogen or a hydrocarbon group containing 1 to 18 carbon atoms, k is 1 or 2, and A process wherein the halo or halogen is selected from chloro, fluoro, bromo or iodo.
請求項21に記載のプロセスであって、前記ビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドが、少なくとも1:1のビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィド:メルカプト有機金属物質の重量比のビス(アルコキシシリルアルキル)ポリスルフィドとメルカプト有機金属物質との組み合わせによって置換されている、プロセス。   The process of claim 21, wherein the bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide is a bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide in a weight ratio of at least 1: 1 bis (alkoxysilylalkyl) polysulfide: mercaptoorganometallic material. A process that has been replaced by a combination with a mercapto organometallic material. 請求項29に記載のプロセスであって、前記メルカプト有機金属物質が、以下の図示される式I:
Figure 2008524104
によって表され、ここで、Mはケイ素であり、Lは、ハロゲンまたは−ORであり、Qは、水素、C〜C12アルキルまたはハロ置換C〜C12アルキルであり、Rは、C〜C12アルキレンであり、Rは、C〜C12アルキルまたは2個〜12個の炭素原子を含むアルコキシアルキルであり、該ハロゲンもしくは(ハロ)基が、クロロ、ブロモ、ヨードまたはフルオロであり、nは、1、2または3である、プロセス。
30. The process of claim 29, wherein the mercapto organometallic material is represented by the following formula I:
Figure 2008524104
Wherein M is silicon, L is halogen or —OR 7 , Q is hydrogen, C 1 -C 12 alkyl or halo-substituted C 1 -C 12 alkyl, and R 6 is , C 1 -C 12 alkylene, R 7 is C 1 -C 12 alkyl or alkoxyalkyl containing 2 to 12 carbon atoms, wherein the halogen or (halo) group is chloro, bromo, iodo Or fluoro, wherein n is 1, 2 or 3.
請求項30に記載のプロセスであって、前記メルカプト有機金属物質のメルカプト基が、ブロックされている、プロセス。   31. The process of claim 30, wherein the mercapto group of the mercapto organometallic material is blocked. 請求項21に記載のプロセスの生成物。   The product of the process of claim 21. 前記生成物がタイヤである、請求項32に記載の生成物。   The product of claim 32, wherein the product is a tire. 硫黄で加硫した組成物を生成するプロセスであって:
(i)硬化可能エラストマー、化学修飾充填材、加硫促進剤組成物、および必要に応じて遅延剤組成物を一緒に混合して加硫可能なエラストマー組成物を生成する工程;ならびに
(ii)硬化剤を該加硫化可能なエラストマー組成物に添加して、該エラストマーを硬化させる工程であって、該硬化させたエラストマーが、約2.5分より長いスコーチ時間、約30分より短い硬化時間、および約6.5Mpaより大きな300%モジュラスを有する工程
を包含し、ここで、該化学修飾充填材が、沈降シリカ、コロイドシリカもしくはそれらの混合物から選択される非晶質もしくは粒状の無機酸化物の酸性水性懸濁液を、必要に応じて界面活性剤および/もしくは水混和性溶媒の存在下において、カップリング剤と接触させて化学修飾充填材の酸性水性懸濁液を形成し、該充填材を回収することにより生成され、該カップリング剤が、2.5以下のpHを有する無機酸化物の水性懸濁液中の、少なくとも0.05:1の(a):(b)の重量比の(a)ビス(アルコキシシリルアルキル)−ポリスルフィド化合物と(b)非硫黄性有機金属化合物との組み合わせであり、そして、該化学修飾充填材の該酸性水性懸濁液を酸中和剤で処理して該懸濁液のpHを3.0〜10の範囲に上昇させる工程を包含する、
プロセス。
A process for producing a sulfur vulcanized composition comprising:
(I) mixing together a curable elastomer, a chemically modified filler, a vulcanization accelerator composition, and optionally a retarder composition to produce a vulcanizable elastomer composition; and (ii) Adding a curing agent to the vulcanizable elastomer composition to cure the elastomer, wherein the cured elastomer has a scorch time greater than about 2.5 minutes and a cure time less than about 30 minutes. And having a 300% modulus greater than about 6.5 Mpa, wherein the chemically modified filler is an amorphous or particulate inorganic oxide selected from precipitated silica, colloidal silica, or mixtures thereof Of the chemically modified filler is brought into contact with a coupling agent in the presence of a surfactant and / or a water-miscible solvent, if necessary. Forming an acidic aqueous suspension and recovering the filler, wherein the coupling agent is at least 0.05 in an aqueous suspension of an inorganic oxide having a pH of 2.5 or less: A combination of (a) a bis (alkoxysilylalkyl) -polysulfide compound and (b) a non-sulfur organometallic compound in a weight ratio of 1 (a) :( b), and the chemically modified filler Treating the acidic aqueous suspension with an acid neutralizing agent to raise the pH of the suspension to a range of 3.0-10,
process.
請求項34に記載のプロセスであって、前記遅延剤組成物が、N−(シクロヘキシルチオ)−フタルイミド、無水フタル酸、安息香酸、サリチル酸、ステアリン酸、N−ニトロソジフェニルアミン、酢酸ナトリウム、芳香族スルホンアミド、フタル酸ジオクチル、および酸化マグネシウムのうちの少なくとも1つを含む、プロセス。   35. The process of claim 34, wherein the retarder composition comprises N- (cyclohexylthio) -phthalimide, phthalic anhydride, benzoic acid, salicylic acid, stearic acid, N-nitrosodiphenylamine, sodium acetate, aromatic sulfone. A process comprising at least one of an amide, dioctyl phthalate, and magnesium oxide. 請求項34に記載のプロセスであって、前記エラストマーが、共役ジエンモノマーのホモポリマー、ならびに共役ジエンモノマーとモノビニル芳香族モノマーおよびトリエンとのコポリマーおよびターポリマーの群から選択される、プロセス。   35. The process of claim 34, wherein the elastomer is selected from the group of homopolymers of conjugated diene monomers and copolymers and terpolymers of conjugated diene monomers with monovinyl aromatic monomers and trienes.
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