RU2689630C2 - Модифицированный наполнитель для приготовления резиновой смеси и маточная смесь, полученная из него - Google Patents

Модифицированный наполнитель для приготовления резиновой смеси и маточная смесь, полученная из него Download PDF

Info

Publication number
RU2689630C2
RU2689630C2 RU2017101595A RU2017101595A RU2689630C2 RU 2689630 C2 RU2689630 C2 RU 2689630C2 RU 2017101595 A RU2017101595 A RU 2017101595A RU 2017101595 A RU2017101595 A RU 2017101595A RU 2689630 C2 RU2689630 C2 RU 2689630C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silica
suspension
modified
modified silica
mercaptosilane
Prior art date
Application number
RU2017101595A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017101595A (ru
RU2017101595A3 (ru
Inventor
Говард КОЛВИН
Питер Джон УОЛЛЕН
Original Assignee
Купер Тайр Энд Раббер Компани
Индустриас Негромекс, С.А. Де С.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Купер Тайр Энд Раббер Компани, Индустриас Негромекс, С.А. Де С.В. filed Critical Купер Тайр Энд Раббер Компани
Publication of RU2017101595A publication Critical patent/RU2017101595A/ru
Publication of RU2017101595A3 publication Critical patent/RU2017101595A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2689630C2 publication Critical patent/RU2689630C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02Silicon compounds
    • C07F7/08Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804Compounds having Si-O-C linkages
    • C07F7/1872Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20
    • C07F7/1892Preparation; Treatments not provided for in C07F7/20 by reactions not provided for in C07F7/1876 - C07F7/1888
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00Compositions of unspecified rubbers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3081Treatment with organo-silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к производству модифицированного кремнезема, к маточной смеси кремнезема, к составу резины, содержащей модифицированный крнмнезем, а также к шине, содержащей указанный состав резины. Способ изготовления модифицированного кремнезема включает стадии, в которых смешивают меркаптосилан и кремнезем с образованием гидрофобизированного кремнезема. Далее обрабатывают гидрофобизированный кремнезем окислителем. Аналогичным образом, способ изготовления маточной смеси кремнезема с модифицированным кремнеземом включает стадии, в которых смешивают раствор меркаптосилана и суспензию кремнезема с образованием суспензии гидрофобизированного кремнезема. Затем обрабатывают суспензию гидрофобизированного кремнезема окислителем с образованием суспензии модифицированного кремнезема. Указанную суспензию модифицированного кремнезема перемешивают с резиновым латексом, после чего коагулируют с образованием маточной смеси кремнезема. Также описаны составы резины и изделия, изготовленные с применением одного из: модифицированного кремнезема или маточной смеси кремнезема. 9 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 3 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к армирующим наполнителям резиновых смесей и, более конкретно, к модифицированному кремнеземному наполнителю резиновых смесей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] При изготовлении шин и других резиновых изделий желательно смешивать кремнезем с эластомером или резиной для улучшения определенных свойств эластомера. Хорошо известен процесс сухого смешивания, применяемый для введения кремнезема в резину, при котором материал наносится на поверхность кремнезема в процессе смешивания, что позволяет ему смешаться с резиной. Когда кремнезем покрывают таким агентом, кремнезем называют гидрофобизированным, и любой материал, используемый для того, чтобы сделать кремнезем гидрофобизированным, является гидрофобизирующим агентом.
[003] В качестве гидрофобизирующих агентов разрабатывали различные силановые соединения. Известные силановые соединения и способы введения кремнезема в резину описаны в патенте США №8357733 авт. Wallen и др.
[004] Одним из известных классов силанов является меркаптосилан, который имеет активную тиоловую группу и создает отличное соединение между резиной и кремнеземом. 3-меркаптопропилтриметоксисилан, имеющий следующую структурную формулу, является коммерчески доступным меркаптосиланом, обладающим желаемой растворимостью в воде после гидролиза.
Figure 00000001
[005] Недостаток использования меркаптосилана в качестве гидрофобизирующего агента в том, что он имеет тенденцию способствовать недостаточной стойкости к подвулканизации или недостаточному времени подвулканизации как в обычных смесях резины, так и при использовании для получения маточной смеси кремнезема. Подвулканизация является показателем возможности термической обработки полностью компаундированной резины без ее преждевременной вулканизации или сшивания, и является очень важным параметром при переработке резины. В ходе того, как резина начинает сшиваться, ее невозможно больше экструдировать и/или формовать в полезное изделие. Таким образом, желательными являются большие значения времени подвулканизации. Резиновые смеси с более длительным временем подвулканизации могут быть обработаны при более высокой температуре, и могут пройти через больше стадий переработки, чем резины с меньшим временем подвулканизации. Соединения с более длительным временем подвулканизации могут значительно улучшить производительность шинного завода.
[006] Также известны блокированные меркаптосиланы, в которых тиоловая группа предварительно вступает в реакцию с другим химическим компонентом, чтобы, по существу, стать нереакционноспособной при обычных условиях смешивания, однако при нагревании до более высокой температуры тиоловая группа будет вступать в реакцию, как будто она находилась в первоначальном состоянии. Технологические свойства блокированных меркаптосиланов являются очень хорошими. Тем не менее, стоимость использования блокированных меркаптосиланов известных типов является слишком высокой во многих областях применения резины.
[007] Существует постоянная потребность в способе, при котором меркаптосилан можно было бы использовать в качестве гидрофобизирующего агента в резиновых смесях и в процессе получения маточной смеси кремнезема. Желательно, чтобы указанный способ позволял использовать коммерчески доступный меркаптосилан, в то же время обеспечивая достаточную стойкость к подвулканизации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[008] В соответствии с настоящим описанием, неожиданно был открыт способ, при котором меркаптосилан можно использовать в качестве гидрофобизирующего агента в резиновых смесях и в способе получения маточной смеси кремнезема, а также который позволяет использовать коммерчески доступный меркаптосилан, в то же время обеспечивая достаточную стойкость к подвулканизации.
[009] Настоящее описание изобретения включает способ, посредством которого гидрофобизированный меркаптосиланом кремнезем, например, 3-меркаптопропилтриметоксисилан или 3-меркаптопропил-метилдиметоксисилан, обрабатывают окислителем с образованием модифицированного кремнезема. Указанный окислитель выбирают для окисления меркаптановой или тиоловой группы связанного с кремнеземом меркаптосилана. Как правило, окисление выполняют в условиях щелочного или главным образом нейтрального рН. Более конкретно, обработка гидрофобизированного кремнезема окислителями, например, пероксидом водорода или гипохлоритом натрия, приводит к получению модифицированного кремнезема, который, когда введен в резиновую смесь или маточную смесь кремнезема, обладает улучшенными характристиками составленной смеси с улучшенным временем подвулканизации.
[0010] В одном варианте реализации изобретения, способ изготовления модифицированного кремнезема включает стадию, в которой смешивают меркаптосилан и кремнезем с образованием гидрофобизированного кремнезема. Затем гидрофобизированный кремнезем обрабатывают окислителем с образованием модифицированного кремнезема.
[0011] Составы резины и изделия, например, шины, изготовленные с модифицированным кремнеземом, также находятся в пределах объема настоящего описания изобретения.
[0012] В другом варианте реализации изобретения, способ изготовления модифицированного кремнезема включает стадию, в которой смешивают раствор меркаптосилана и суспензию кремнезема с образованием суспензии гидрофобизированного кремнезема. Указанную суспензию гидрофобизированного кремнезема затем обрабатывают окислителем с образованием суспензии модифицированного кремнезема. Указанную суспензию модифицированного кремнезема перемешивают с резиновым латексом, который в дальнейшем коагулируют с образованием маточной смеси кремнезема, содержащей модифицированный кремнезем.
[0013] Составы резины и изделия, например, шины, изготовленные с помощью маточной смеси кремнезема с модифицированным кремнеземом, также находятся в пределах объема настоящего описания изобретения.
ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
[0014] Указанные выше, а также другие преимущества настоящего описания изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники из последующего подробного описания, в частности, при рассмотрении в свете графических материалов и таблиц, приведенных ниже.
[0015] На Фиг. 1 изображена блок-схема, которая иллюстрирует способ получения модифицированного кремнезема согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
[0016] на Фиг. 2 изображена блок-схема, которая иллюстрирует способ получения маточной смеси модифицированного кремнезема согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения;
[0017] на Фиг. 3 схематически показана типовая реакция гидрофобизированного кремнезема с меркаптосиланом и окислителем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Следующее описание носит исключительно иллюстративный характер и не предназначено для ограничения настоящего изобретения, области применения, или использования. На всех графических материалах соответствующие ссылочные позиции обозначают одинаковые или соответствующие части и характеристики. В отношении описанных способов, представленный порядок стадий носит иллюстративный характер, и, таким образом, не является необходимым или критическим, если не описан иначе.
[0019] Как показано на Фиг. 1, настоящее изобретение включает способ 100 изготовления модифицированного кремнезема. Указанный способ 100 включает стадию 102, в которой смешивают меркаптосилан и кремнезем с образованием гидрофобизированного кремнезема. Указанный способ 100 также включает стадию 104, в которой кремнезем, который был гидрофобизирован меркаптосиланом, обрабатывают окислителем. Модифицированный кремнезем особенно удобен при компаундировании всех типов эластомеров для любой области применения, которая включает серную вулканизацию.
[0020] Со ссылкой на Фиг. 2, настоящее описание изобретения также раскрывает способ 200 изготовления модифицированного кремнезема в маточной смеси кремнезема. Указанный способ 200 включает стадию 202 смешивания меркаптосилана и суспензии кремнезема с образованием суспензии гидрофобизированного кремнезема. Указанную суспензию гидрофобизированного кремнезема затем обрабатывают окислителем с образованием суспензии модифицированного кремнезема на стадии 204. На стадии 206, суспензию модифицированного кремнезема перемешивают с резиновым латексом с образованием смешанной суспензии. Указанную смешанную суспензию в дальнейшем коагулируют на стадии 208 с образованием модифицированного кремнезема в маточной смеси кремнезема.
[0021] В случае, когда модифицированный кремнезем, образованный способами по Фиг. 1 или 2, введен в смесь полимера или маточную смесь кремнезема, полученный состав обладает улучшенным временем подвулканизации по сравнению с соответствующим кремнеземом, который не обрабатывали таким образом. Вместе с модифицированным кремнеземом по данному изобретению можно использовать любой подходящий полимер, включая, но не ограничиваясь ими: растительный каучук (NR); полимеры, полученные из одного или нескольких сопряженных диенов, имеющих от 4 до 12 атомов углерода, предпочтительно от 4 до 6 атомов углерода, например, из бутадиена или изопрена; полимеры, полученные из сопряженного диена, имеющего от 4 до 12 атомов углерода с замещенным винилом ароматическим соединением, имеющим от 7 до 12 атомов углерода, например, из стирола, альфа-метилстирола, винилпиридина, и т.п.; полимеры и сополимеры, полученные из хлоропрена (имеется ввиду полихлоропрен); различные галогенсодержащие полимеры, например, сополимеры винилиденфторида и гексафторпропилена; акриловые резины, включая полимеры и сополимеры алкилакрилатов; нитриловую резину, а также их комбинации. В качестве конкретных, не ограничивающих объем настоящего изобретения примеров, подходящие полимеры могут содержать SBR, BR, NR, NBR, хлоропрен, или их смеси. Следует понимать, что конечный гидрофобизированный кремнезем по желанию может быть компаундирован в других подходящих типах полимеров.
[0022] Для превращения меркаптановой группы в дисульфид в подходящих условиях подходит любой окислитель, например, в пределах объема настоящего изобретения можно использовать окислитель, проиллюстрированный на Фиг. 3. В качестве конкретных, не ограничивающих объем настоящего изобретения примеров, указанный окислитель может содержать по меньшей мере один из: пероксид водорода, органический гидропероксид, гипохлорит (отбеливатель), перборат, перманганат, сульфат меди (II), бром, оксид азота (NO) и их комбинации. Указанный окислитель используют в концентрации, достаточной, чтобы окислить по меньшей мере основную часть меркаптановых групп меркаптосилана. Например, окислитель можно использовать в избытке для превращения по существу всех меркаптановых групп в дисульфид. Обычный специалист в данной области техники может выбрать другие подходящие типы и концентрации окислителя, по желанию.
[0023] Следует понимать, что в случае с пероксидом водорода или гипохлоритом, окисление меркаптановой группы можно выполнять в среде по существу от нейтрального до щелочного рН. Не желая ограничивать способ какой-либо конкретной областью химии, окисление меркаптановых групп, как полагают, происходит преимущественно в щелочных условиях, или его можно катализировать добавлением йодида щелочного металла в нейтральных условиях, с образованием дисульфидов. Считается, что обработка меркаптановых групп пероксидом водорода в кислых условиях приводит к образованию сульфоновой кислоты. Таким образом, условия, обеспечивающие кислую рН среду, могут привести к нежелательному образованию сульфоновой кислоты, в отличие от дисульфида, и не могут обеспечить достаточную стойкость составов резины к подвулканизации при компаундировании.
[0024] Представленный способ можно использовать с различными типами кремнезема, имеющими широкий диапазон площади поверхности и широкий диапазон отношений БЭТ/ЦТАБ. Для использования в модифицированном кремнеземе по настоящему изобретению подходят различные типы оксида кремния, включая товарный аморфный кремнезем и товарный тонкодисперсный кремнезем. В наиболее конкретном варианте реализации изобретения, кремнеземом, используемым в модифицированном кремнеземе, является аморфный кремнезем. Репрезентативные примеры коммерчески доступного кремнезема, соответствующего указанным выше требованиям, включают кремнеземы, продаваемые компанией Solvay под названиями Z1165MP (165 м2/г удельная площадь поверхности по БЭТ) и Zeosil® Premium 200МР (удельная площадь поверхности по БЭТ 220 м2/г). Другие кремнеземы коммерчески доступны от компании Evonik Industries под названиями Ultrasil® 7000 GR (удельная площадь поверхности по БЭТ 190 м2/г) и Ultrasil® VN3 (удельная площадь поверхности по БЭТ 190 м2/г), а также от компании Huber под названиями Zeopol® 8745 (удельная площадь поверхности по БЭТ 180 м2/г) и Zeopol® 8755 (удельная площадь поверхности по БЭТ 190 м2/г). Другие подходящие типы кремнезема могут быть использованы в пределах объема настоящего изобретения, по желанию.
[0025] Модифицированный кремнезем по настоящему описанию изобретения также подходит для введения во все типы маточной смеси кремнезема, вне зависимости от того, основаны ли они на эмульсионном полимере с использованием способа, описанного в патенте США №8357733 авт. Wallen и др., или на полимерном растворе, как описано в патенте США №6420456 авт. Koski и др., патенте США №6713534 авт. Goerl и др., и патенте США №7312271 авт. Chen и др.
[0026] В настоящем описании изобретения также содержится описание состава резины, имеющего долю эластомера, а также долю модифицированного кремнезема. Частицы модифицированного кремнезема могут быть, главным образом, равномерно распределены по всему эластомеру, например, посредством операции перемешивания перед операцией экструдирования или формования. Следует понимать, что, по существу, равномерное распределение модифицированного кремнезема по всему эластомеру можно облегчить посредством операции тщательного перемешивания, и выполнять такие операции перемешивания может любой обычный специалист в данной области техники.
[0027] Компаундировать состав резины можно способами, известными в области компаундирования резины, например, посредством смешивания различных составных полимеров, вулканизируемых серой, с различными обычно используемыми добавочными материалами, например, отверждающими добавками, например, серой, активаторами, замедлителями и ускорителями, технологическими добавками, например, маслами, смолами, например, смолами, повышающими клейкость, кремнеземами, пластификаторами, наполнителями, пигментами, жирными кислотами, оксидом цинка, парафинами, антиоксидантами и антиозонантами, пептизаторами, и армирующими материалами, например, углеродной сажей, и т.п. Также, по желанию, можно использовать другие подходящие добавки для составов резины. В зависимости от предполагаемого использования состава резины, выбирают распространенные добавки и применяют их в обычных количествах.
[0028] В другом варианте реализации настоящего изобретения, другие добавки, содержащие меркаптановые группы, также можно вводить в модифицированный кремнезем посредством первого добавления добавки, содержащей меркаптановую группу, в водную суспензию модифицированного кремнезема с последующим или сопутствующим добавлением окислителя. Это проиллюстрировано на Фиг. 3, где добавка представлена посредством R'-SH. Следует понимать, что посредством введения R'-SH в состав смеси, могут быть получены различные соединения.
[0029] Не ограничивающим объем настоящего изобретения примером такой добавки является ускоряющая добавка 2-меркаптобензотиазол (МВТ), имеющая следующую структурную формулу.
Figure 00000002
[0030] Следует понимать, что другие добавки, содержащие тиоловую или меркаптановую группы, могут быть выбраны квалифицированным специалистом для использования в составе резины или в маточной смеси кремнезема, по желанию.
[0031] Настоящее описание изобретения также включает изделие, имеющее состав резины, содержащий модифицированный кремнезем. Следует понимать, что резину с составом, содержащим модифицированный кремнезем, можно экструдировать, формовать, или иным образом придавать ей желаемую форму и отверждать посредством применения по меньшей мере одного из следующих: тепла или давления. В качестве не ограничивающего объем настоящего изобретения примера, указанный состав резины можно использовать для шин с такими компонентами, как протектор шины, боковина, бандажное покрытие, или с другим компонентом шины. Изделия других типов, включая коммерческую продукцию, могут быть изготовлены с использованием состава резины с модифицированным кремнеземом, в пределах объема настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
[0032] Пример А. Приготовление гидрофобизированного кремнезема с использованием 3-меркаптопропилтриметоксисилана (Silquest™ А-189, коммерчески доступного от Momentive Performance Materials), с последующей обработкой пероксидом водорода.
[0033] Приготовили водную суспензию 6,20% кремнезема Ultrasil® 7000. Эту суспензию (786,5 грамм, содержащую 48,76 грамм кремнезема) добавили в двухлитровый лабораторный стакан и нагрели до 160°F (71,1°С).
[0034] Отдельно, 3-меркаптопропилтриметоксисилан (3,17 грамм) растворили в изопропиловом спирте (4 мл) в 250 мл лабораторном стакане. К раствору силана добавили уксусную кислоту (0,7 мл). Воду (50 мл) медленно добавляли к раствору силана в течение периода 15 мин до завершения гидролиза.
[0035] Раствор гидролизованного силана добавили в суспензию кремнезема и размешивали в течение 10 минут. Уровень рН полученной суспензии повысили до 7,5-7,8 с использованием разбавленного раствора гидроксида натрия. Эту суспензию нагревали при 160°F (71,1°С) в течение двух часов при перемешивании для завершения реакции гидрофобизации.
[0036] 31% раствор пероксида водорода (0,81 грамм) разбавили до 20 мл водой, а затем добавили в суспензию гидрофобизированного кремнезема. Эту смесь нагревали в течение еще одного часа при 160°F (71,1°С).
[0037] Уровень рН смешанных SBR латексов (SBR 1502 латекс и SBR 1712 латекс, без масла) с содержанием твердых веществ 18,78% (399,45 грамм) был отрегулирован до 11 с использованием раствора гидроксида натрия. Полученную суспензию кремнезема добавляли в смешанные SBR латексы при перемешивании таким образом, чтобы поддерживать конечный уровень рН суспензии латекс/кремнезем при 9,5-9,8, чтобы избежать какой-либо коагуляции.
[0038] Отдельно приготовленную смесь высшего ароматического масла (22,5 грамм) и измельченного N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-Р-фенилендиамина или 6PPD (0,30 грамм), которую нагрели до 212°F (100°С), добавили в суспензию кремнезем/латекс при 160°F (71,1°С) и энергично перемешивали в течение 15 минут.Раствор безводного хлорида кальция (8 грамм, растворенных в 500 мл воды) медленно добавляли к суспензии кремнезем/латекс для получения коагулированной маточной смеси кремнезема.
[0039] Полученную маточную смесь кремнезема (SMB) обезвоживали с помощью фильтровальной ткани и сушили в сушильном шкафу при температуре 130°F (54,4°С) в течение 4-5 часов.
[0040] Пример В. Приготовление гидрофобизированного кремнезема с использованием 3-меркаптопропилтриметоксисилана, с последующей обработкой гипохлоритом натрия.
[0041] Приготовили водную суспензию 6,20% кремнезема Ultrasil® 7000. Эту суспензию (786,5 грамм, содержащую 48,76 грамм кремнезема) добавили в двухлитровый лабораторный стакан и нагрели до 160°F (71,1°С).
[0042] Отдельно, 3-меркаптопропилтриметоксисилан (3,17 грамм) растворили в изопропиловом спирте (4 мл) в 250 мл лабораторном стакане. К раствору силана добавили уксусную кислоту (0,7 мл). Воду (50 мл) медленно добавляли к раствору силана в течение периода 15 мин до завершения гидролиза.
[0043] Раствор гидролизованного силана добавили в суспензию кремнезема и размешивали в течение 10 минут. Уровень рН полученной суспензии повысили до 7,5-7,8 с использованием раствора гидроксида натрия. Эту суспензию нагревали при 160°F (71,1°С) в течение двух часов для завершения реакции гидрофобизации.
[0044] 4,59% раствор гипохлорита натрия (11,80 грамм) разбавили до 20 мл водой и затем добавили в суспензию гидрофобизированного кремнезема. Эту смесь нагревали в течение еще одного часа при 160°F (71,1°С). Уровень рН смешанных SBR латексов (SBR 1502 латекс и SBR 1712 латекс, без масла) с содержанием твердых веществ 18,78% (399,45 грамм) был отрегулирован до 11 с использованием раствора гидроксида натрия. Полученную суспензию кремнезема добавляли в смешанные SBR латексы при перемешивании таким образом, чтобы поддерживать конечный уровень рН суспензии латекс/кремнезем при 9,5-9,8, чтобы избежать какой-либо коагуляции.
[0045] Отдельно приготовленную смесь сильно ароматического масла (22,5 грамм) и измельченного N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-Р-фенилендиамина или 6PPD (0,30 грамм), которую нагрели до 212°F (100°С), добавили в суспензию кремнезем/латекс при 160°F (71,1°С) и энергично размешивали в течение 15 минут. Раствор безводного хлорида кальция (8 грамм, растворенных в 500 мл воды) медленно добавляли к суспензии кремнезем/латекс для получения коагулированной маточной смеси кремнезема.
[0046] Полученную маточную смесь кремнезема (SMB) обезвоживали с помощью фильтровальной ткани и сушили в сушильном шкафу при температуре 130°F (54,4°С) в течение 4-5 часов.
[0047] Пример С. Приготовление составов резины с модифицированным кремнеземом.
[0048] Ряд экспериментальных составов резины, содержащих модифицированный кремнезем по настоящему изобретению с различными молярными отношениями пероксида к 3-меркаптопропилтриметоксисилану, приведен ниже в Таблице 1. Следует понимать, что все составы описаны применительно к 100 частям на сто частей резины или эластомера (PHR), в расчете на массу, с эластомером в маточной смеси кремнезема (SMB), содержащей модифицированный кремнезем, вносящий вклад в 100 общих частей эластомера в экспериментальных составах резины, в которых использовался модифицированный кремнезем.
Figure 00000003
Figure 00000004
[0049] Контрольный состав резины смешали согласно обычному двухстадийному циклу смешивания. Экспериментальные составы резины также смешали согласно обычному двухстадийному циклу смешивания для обеспечения аналогичной картины сдвига для всех составов резины.
[0050] Контрольные и экспериментальные составы резины затем охарактеризовали согласно серии обычных реометрических и физических испытаний, как показано ниже в Таблице 2 и Таблице 3, соответственно.
Figure 00000005
[0051] Как проиллюстрировано в Таблице 2, экспериментальные составы резины, содержащие модифицированный кремнезем по настоящему изобретению, демонстрируют значительные улучшения стойкости к подвулканизации, по сравнению с контрольным составом резины, содержащим гидрофобизированный кремнезем с меркаптосиланом без окислительной обработки согласно настоящему изобретению. Гидрофобизированный кремнезем, содержащийся в контрольном составе резины, может быть изготовлен, главным образом, как описано в патенте США №8357733 авт. Wallen и др., в качестве не ограничивающего объем настоящего изобретения примера.
Figure 00000006
[0052] Физические характеристики, представленные в Таблице 3, также показывают достаточный уровень армирования в отвержденных продуктах с модифицированным кремнеземом, по сравнению с контрольным составом резины. Также проводили испытания рабочих характеристик, включая испытания динамических характеристик, истирания и дисперсии, и экспериментальные составы резины признаны удовлетворительными по сравнению с контрольным составом резины.
[0053] Также проводили испытания экспериментальных составов резины по сравнению с контрольными составами резины, содержащими гидрофобизирующие агенты без меркаптосилана, например, бис-(3-триметоксисилилпропил)-дисульфид (TMSPD). Было обнаружено, что экспериментальные составы резины имеют сохранность подвулканизации аналогично контрольным составам резины с TMSPD.
[0054] Также оценивали экспериментальные составы маточной смеси кремнезема, содержащие меркаптосилан и МВТ, обработанные окислителем (пероксидом). Было обнаружено, что экспериментальные составы маточной смеси кремнезема, содержащие меркаптосилан и МВТ, имеют достаточную сохранность подвулканизации.
[0055] Предпочтительно, модифицированный кремнезем или маточная смесь кремнезема по настоящему изобретению позволяют использовать коммерчески доступные меркаптосиланы в составах резины, в то же время обеспечивая достаточную стойкость к подвулканизации, не наблюдаемую ранее с гидрофобизирующими агентами неблокированного меркаптосилана.
[0056] Несмотря на то, что конкретные репрезентативные варианты реализации изобретения и детали приводились в целях иллюстрации настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет очевидно, что можно делать различные изменения без отхода от объема настоящего изобретения, которое описано в нижеследующей формуле изобретения.

Claims (25)

1. Способ производства модифицированного кремнезема, включающий следующие стадии:
стадию, в которой смешивают меркаптосилан и кремнезем с образованием гидрофобизированного кремнезема; и
стадию, в которой обрабатывают гидрофобизированный кремнезем окислителем при температуре, позволяющей образование дисульфидных связей, причем дисульфидные связи сформированы путем окисления или катализа меркаптановых групп гидрофобизированного кремнезема с образованием модифицированного кремнезема.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окислитель выбран из группы, включающей: пероксид водорода, органический гидропероксид, гипохлорит, перборат, перманганат, сульфат меди(II), бром, оксид азота, и их комбинации.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку гидрофобизированного кремнезема выполняют при одном из: нейтральном рН, щелочном рН.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что меркаптосиланом является 3-меркаптопропилтриметоксисилан.
5. Способ производства модифицированного кремнезема, включающий следующие стадии:
смешивают меркаптосилан с добавкой, содержащей не-силановый меркаптан и кремнезем для образования гидрофобизированного кремнезема; обрабатывают гидрофобизированный кремнезем окислителем с образованием модифицированного кремнезема.
6. Модифицированный кремнезем, полученный способом по п. 1.
7. Состав резины, содержащий модифицированный кремнезем по п. 6.
8. Шина, содержащая по меньшей мере одно из: протектора шины, боковины, бортовой ленты и основания протектора с составом резины по п. 7.
9. Способ производства модифицированного кремнезема, включающий следующие стадии:
стадию, в которой смешивают раствор меркаптосилана и суспензию кремнезема с образованием суспензии гидрофобизированного кремнезема;
стадию, в которой обрабатывают суспензию гидрофобизированного кремнезема окислителем при температуре, позволяющей образование дисульфидных связей, причем дисульфидные связи сформированы путем окисления или катализа меркаптановых групп суспензии гидрофобизированного кремнезема с образованием суспензии модифицированного кремнезема;
стадию, в которой примешивают суспензию модифицированного кремнезема в резиновый латекс с образованием перемешанной суспензии; и
стадию, в которой коагулируют перемешанную суспензию с образованием маточной смеси кремнезема с модифицированным кремнеземом.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что окислитель выбран из группы, включающей: пероксид водорода, органический гидропероксид, гипохлорит, перборат, перманганат, сульфат меди(II), бром, оксид азота, и их комбинации.
11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что обработку суспензии гидрофобизированного кремнезема выполняют при одном из: нейтральном рН, щелочном рН.
12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что раствор меркаптосилана содержит 3-меркаптопропилтриметоксисилан.
13. Способ по п. 9, дополнительно включающий стадию, в которой смешивают добавку, содержащую не-силановый меркаптан, с раствором меркаптосилана и суспензией кремнезема.
14. Способ по п. 9, отличающийся тем, что маточной смесью кремнезема является полимерный раствор маточной смеси кремнезема.
15. Способ по п. 9, дополнительно включающий стадию, в которой обезвоживают маточную смесь кремнезема с модифицированным кремнеземом.
16. Маточная смесь кремнезема, полученная способом по п. 9.
17. Состав резины, содержащий маточную смесь кремнезема по п. 16.
18. Шина, содержащая по меньшей мере одно из: протектора шины, боковины, бортовой ленты и основания протектора с составом резины по п. 17.
RU2017101595A 2014-06-30 2015-06-29 Модифицированный наполнитель для приготовления резиновой смеси и маточная смесь, полученная из него RU2689630C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462018886P 2014-06-30 2014-06-30
US62/018,886 2014-06-30
PCT/US2015/038279 WO2016003884A1 (en) 2014-06-30 2015-06-29 Modified fillers for rubber compounding and masterbatches derived therefrom

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017101595A RU2017101595A (ru) 2018-07-31
RU2017101595A3 RU2017101595A3 (ru) 2018-12-12
RU2689630C2 true RU2689630C2 (ru) 2019-05-28

Family

ID=54929803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017101595A RU2689630C2 (ru) 2014-06-30 2015-06-29 Модифицированный наполнитель для приготовления резиновой смеси и маточная смесь, полученная из него

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10030124B2 (ru)
EP (1) EP3161043A4 (ru)
JP (1) JP6543647B2 (ru)
KR (1) KR102009580B1 (ru)
CN (1) CN106715544B (ru)
BR (1) BR112016030998B1 (ru)
CA (1) CA2953704C (ru)
MX (1) MX2016016983A (ru)
RU (1) RU2689630C2 (ru)
WO (1) WO2016003884A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663202B2 (en) 2007-06-26 2010-02-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Nanowire photodiodes and methods of making nanowire photodiodes
CA2992269C (en) 2015-07-15 2020-06-02 Cabot Corporation Methods of making an elastomer composite reinforced with silica and carbon black and products containing same
KR102179474B1 (ko) * 2017-03-27 2020-11-16 주식회사 엘지화학 고무 보강용 유-무기 복합체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 타이어용 고무 조성물
CN110256023B (zh) * 2019-08-01 2021-08-17 西安新意达建筑制品有限公司 一种抗冻抗渗抗裂型混凝土及其制备方法
CN112608531A (zh) 2019-10-06 2021-04-06 希尔帕拉科技有限责任公司 功能性二氧化硅与天然橡胶的分子复合材料
JP2023514924A (ja) * 2019-12-16 2023-04-12 ザ・グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー シリカ被覆デンプン
US11708475B2 (en) * 2019-12-19 2023-07-25 Ppg Industries Ohio, Inc. Method for preparing modified filler, compositions and articles containing same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445756A (en) * 1990-10-22 1995-08-29 The Procter & Gamble Company Stable liquid detergent compositions containing peroxygen bleach suspended by a hydropholic silica
RU2405003C2 (ru) * 2009-02-17 2010-11-27 ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СИБУР Холдинг" Жидкофазный способ приготовления каучуковых маточных смесей, содержащих белую сажу

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE787691A (fr) * 1971-08-17 1973-02-19 Degussa Composes organosiliciques contenant du soufre
US5445759A (en) 1992-02-25 1995-08-29 General Motors Corporation Preparation of electrorheological fluids using fullerenes and other crystals having fullerene-like anisotropic electrical properties
JPH09316359A (ja) * 1996-05-24 1997-12-09 Mitsubishi Materials Corp スルホン酸基含有無機粉末の製造方法
CA2205789A1 (en) 1997-05-22 1998-11-22 Bayer Inc. Process for hydrophobicizing particles, and their use as fillers in polymer masterbatches
US6573324B1 (en) * 2000-04-04 2003-06-03 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with component comprised of rubber composition containing pre-hydrophobated silica aggregates
DE10117804A1 (de) 2001-04-10 2002-10-17 Pku Pulverkautschuk Union Gmbh Pulverförmige, silikatische Füllstoffe enthaltende Kautschukpulver auf Basis von in organischen Lösungsmitteln vorliegenden Kautschukarten, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
DE10138491A1 (de) 2001-08-04 2003-02-13 Degussa Verfahren zur Herstellung einer hydrophoben Fällungskieselsäure mit hohem Weißgrad und extrem niedriger Feuchtigkeitsaufnahme
KR101188990B1 (ko) * 2003-07-04 2012-10-08 아크조 노벨 케미칼즈 인터내셔널 비.브이. 미소입자로서 개질된 실리카겔을 이용한 종이의 제조
DE102004020112A1 (de) * 2003-07-04 2005-01-20 Bayer Chemicals Ag Papierherstellung mit modifizierten Kieselsolen als Mikropartikel
US7256231B2 (en) * 2004-11-12 2007-08-14 Bridgestone Corporation Silica-reinforced rubber compounded with blocked mercaptosilanes and alkyl alkoxysilanes
JP5041695B2 (ja) * 2005-10-14 2012-10-03 日揮触媒化成株式会社 帯電防止膜形成用組成物
US7312271B2 (en) 2005-12-29 2007-12-25 Bridgestone Corporation Solution masterbatch process using fine particle silica for low hysteresis rubber
JP4807529B2 (ja) * 2008-02-29 2011-11-02 信越化学工業株式会社 固体高分子電解質膜及びその製造方法
CN102083892B (zh) * 2008-07-24 2016-08-03 内格罗梅克斯工业可变动资本额公司 制造硅烷、疏水化的二氧化硅、二氧化硅母料及橡胶产品的方法
WO2010085324A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-29 Cabot Corporation Compositons comprising silane modified metal oxides
JP2010269985A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Fuso Chemical Co Ltd スルホン酸修飾水性アニオンシリカゾル及びその製造方法
JP2011102451A (ja) * 2009-11-11 2011-05-26 Toyo Tire & Rubber Co Ltd ゴム用補強剤及びゴム組成物の製造方法
WO2011142130A1 (ja) * 2010-05-14 2011-11-17 株式会社Kri 修飾金属酸化物ゾル
JP5927806B2 (ja) * 2011-08-16 2016-06-01 Jsr株式会社 化学機械研磨用水系分散体およびそれを用いた化学機械研磨方法
US8846806B2 (en) * 2011-09-23 2014-09-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Treated fillers, compositions containing same, and articles prepared therefrom

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5445756A (en) * 1990-10-22 1995-08-29 The Procter & Gamble Company Stable liquid detergent compositions containing peroxygen bleach suspended by a hydropholic silica
RU2405003C2 (ru) * 2009-02-17 2010-11-27 ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СИБУР Холдинг" Жидкофазный способ приготовления каучуковых маточных смесей, содержащих белую сажу

Also Published As

Publication number Publication date
CA2953704C (en) 2019-03-12
KR102009580B1 (ko) 2019-08-09
CA2953704A1 (en) 2016-01-07
EP3161043A1 (en) 2017-05-03
CN106715544B (zh) 2019-08-20
BR112016030998A8 (pt) 2021-05-04
KR20170043508A (ko) 2017-04-21
EP3161043A4 (en) 2018-02-14
BR112016030998B1 (pt) 2022-01-25
RU2017101595A (ru) 2018-07-31
JP6543647B2 (ja) 2019-07-10
US20150376380A1 (en) 2015-12-31
WO2016003884A1 (en) 2016-01-07
US10030124B2 (en) 2018-07-24
CN106715544A (zh) 2017-05-24
BR112016030998A2 (pt) 2017-08-22
RU2017101595A3 (ru) 2018-12-12
JP2017529410A (ja) 2017-10-05
MX2016016983A (es) 2017-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2689630C2 (ru) Модифицированный наполнитель для приготовления резиновой смеси и маточная смесь, полученная из него
CN114174401A (zh) 硫交联的橡胶混合物和车辆轮胎
JP5401923B2 (ja) 改質天然ゴムの製造方法
JP5401924B2 (ja) ゴム組成物の製造方法
WO2013133380A1 (ja) エポキシ化天然ゴムの製造方法、タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP3690890B2 (ja) 低発熱性ゴム組成物
JP5485865B2 (ja) ビードフィラー用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
CN110023355B (zh) 共轭二烯类共聚物的制备方法、由此制备的共轭二烯类共聚物和包含其的橡胶组合物
JP4466766B2 (ja) 天然ゴムマスターバッチの製造方法
KR100485957B1 (ko) 타이어 트레드용 고무조성물
JP4330653B2 (ja) 天然ゴムの製造方法
JP2017115112A (ja) 変性ジエン系ゴム、それを含むタイヤ用ゴム組成物およびその製造方法
KR100856732B1 (ko) 타이어용 고무 조성물 및 그 제조 방법
KR102207625B1 (ko) 유기 실리카 함유 웨트 마스터 배치 탄성체의 제조방법
CN113166495B (zh) 共轭二烯类共聚物组合物、制备它的方法和包含它的橡胶组合物
KR102230854B1 (ko) 유기 실리카 함유 마스터 배치 탄성체 조성물
JP2012102185A (ja) ゴム組成物
JP2011074240A (ja) トレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP2007238805A (ja) ゴム組成物
JP6774870B2 (ja) タイヤ用ゴム組成物の製造方法、及びタイヤ用ゴム組成物
JP6774869B2 (ja) ゴムポリマーの製造方法
JP6215606B2 (ja) エポキシ化天然ゴムの製造方法、エポキシ化天然ゴム、タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
CN113980372A (zh) 复配型促进剂预分散母胶粒及其制备方法
JP4290737B2 (ja) 天然ゴムの製造方法
CN113292772A (zh) 用于橡胶状聚合物的硫化的促进剂