TWI301498B - Silica - filled elastomeric compounds - Google Patents

Description

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5 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 技術領域 本發明/歩及二氧化；5夕充填的齒化丁基彈性體、特別是 漠丁基彈性體(BIIR)，其中二氧化料蛋白f做了表面官 能化處理。 背景技術 已知，諸如碳黑和二氧化矽之類的增強填料能大大改 善彈性體配混料的強度和疲勞性能。又知，化學相互作用 發生在彈性體與填料之間。例如，碳黑與高度不飽和彈性 體如聚丁二烯(BR)和苯乙烯丁二烯共聚物（SBR)之間之所 以發生良好相互作用是因為大量碳_碳雙鍵存在於這些共 聚物内。丁基彈性體可能僅具有BR或SBR中存在的1/1〇 或更少的碳-碳雙鍵，因此由丁基彈性體製備的配混料已 知與碳黑之間的相互作用很差。例如，碳黑與BR_丁基彈 性體組合體混合製備的配混料產生包含大部分碳黑的BR 驁和含碳黑非常少的丁基疇。又知，丁基配混料的耐磨性 很差。 加拿大專利申請2,293，149顯示，可通過鹵化丁基彈 性體與二氧化矽和特定矽烷的組合生產性能大大改善的充 填丁基彈性體組合物。這些矽烷起到齒化丁基彈性體與填 料之間的分散和粘合劑作用。然而，使用矽烷的一個缺點 疋裝造加工期間以及潛在地按此法生產的製品使用期間醇 的釋放。另外，矽烷顯著增加所獲製品的成本。 共同未決申請CA 2,339,080公開了一種製備包含齒化 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 92193A.doc

It 線 1301498 五、發明說明（2) 丁基彈性體和含至少一個含鹼性氮的基團和至少一個羥基 基團的有機化合物的組合物，其中彈性體與填料、尤其是 無機填料之間的相互作用得到提高。尤其令人感興趣的是 含伯胺和羥基基團的化合物，例如，乙醇胺。雖然能解決 提南彈性體與填料之間相互作用的問題，但所述組合物必 須謹慎加工才能防止不希望發生的組合物焦燒(scorch)。 本領域技術人員ί里解“焦燒，，一詞是指在加工期間組合物 的早期交聯。 10 化 基 那 共同未決加拿大專利申請CAq’W2,7^公開了一種製 備包含i化丁基彈性體、含至少一個含驗性氮的基團和至 少-魅基基團的有機化合物以及水合金屬齒化物的組合 物的方法。在該方法中，彈性體與填料、尤其是無機填料 =的相互作用得到提高，同時焦燒安全性改善。該 還^供了—種充填的自化了基賴體組合物，它包含南 =彈性體、含至少—個含驗性氮的基園和至少-個經 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 二且::機化合物，以及一種或多種水合金屬齒化物。那 二=的性能與已知的碳黑充填的齒 物相比有所改善，同時焦燒安全性也得到提高。體、、且口 20 發明内t 料的備包含齒化丁基彈性體和無機填 一種無機填料進行狹 少'㈣化丁基彈性體與至少 已用含至少料步驟，其中所述無機填料的表面 跬氮的基團和至少一個羥基基團钓有 1301498 五、發明說明（3 ) " 機化合物進行了改性。在該方法中，彈性體與改性無機填 料、尤其是二氧化矽之間的分散程度得到提高。本^明還 提供了一種充填的、不含金屬齒化物的包含南化丁基彈性 體與無機填料的鹵化丁基彈性體組合物，其中所述^機填 5料的表面已用包含至少一個含鹼性氮的基團和至少一個_ 基基團的有機化合物進行了改性。這些組合物的性能與已 知的碳黑充填的鹵化丁基彈性體組合物相比得到了 ， 同時均一性和增強程度也得到提高。 " 尤其令人感興趣的是這樣的無機填料，其中所述無機 1〇填料的表面已用含至少一個胺和酸基團的有機化合物:蛋 白質進行了改性。這樣的有機化合物據信能使無機填料有 效地分散並結合到_化彈性體上。 因此，本發明另一個方面提供了一種方法，包括將鹵 化丁基彈性體與至少一種無機填料進行混合，其中所述無 15機填料的表面已用含至少一個含鹼性氮的基團和至少一個 經基基團的有機化合物進行了改性，然後對所獲得的充填 的鹵化丁基彈性體進行硫化。所獲具有均一性和較高程度 增強效果的組合物構成本發明另一個方面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的無機填料充填的_化丁基彈性體可與其他彈 20性體或彈性體配混料進行換混，然後再進行硫化。這將在 下面進一步討論。 這裏所使用的術語“鹵化丁基彈性體，，是指一種氣化 和/或溴化丁基彈性體。溴化丁基彈性體是優選的，因此 本發明將，作為例子，參照此種溴丁基彈性體加以說日占。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公爱） Α7 Β7 1301498 I、發明說明（4) 然而要知道，本發明將延伸至氣化丁基彈性體的應用。 於是，適合用於本發明實施的_化丁基彈性體包括但 不限於，溴化丁基彈性體。此種彈性體可通過丁基橡膠 (一種含衍生自至少一種異烯烴如異丁烯和至少一種共聚 5 單體，通常是c4〜c6共軛二烯，優選異戊二烯的重復單 元的共聚物）的漠化得到。然而，除共輛二稀以外的共聚 單體也可使用，可舉出烷基取代的乙烯基芳族共聚單體， 如cr〜c4-烷基取代的苯乙烯。此種彈性體中有市售供應 的例子是溴化異丁烯曱基苯乙烯共聚物(BIMS)，其中共聚 10 單體是對曱基苯乙烯。 溴化丁基彈性體通常包含1〜3 wt%衍生自二烯、優選 異戊二烯的重復單元和97〜99 wt%衍生自異烯烴、優選 異丁烯的重復單元（以聚合物的烴含量為基準），以及1〜4 wt%溴（以溴丁基聚合物為基準）。典型的溴丁基聚合物的 15 分子量，以門尼粘度表示(ML 1+8，在125。〇，介於28〜 55 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明使用的溴化丁基彈性體優選包含1〜5 wt%衍生 自二烯如異戊二浠的重復單元和95〜99 wt%衍生自異烯 烴如異丁烯的重復單元（以聚合物的烴含量為基準），以及 20 〇·5〜2.5 wt%、優選〇·75〜2·3 wt%溴（以溴丁基聚合物為基 準）。 穩定劑可加入到該溴化丁基彈性體中。合適的穩定劑 包括硬月曰酸詞和環氧化豆油，優選用量介於〇·5〜5重量份 /100重量份溴化丁基橡膠。 本纸張尺度適用中國國豕標準(〇sis)A4規格（210x297公釐）"" '"'~ ----- A7 B7 1301498 五、發明說明（5) 合適的漠化丁基彈性體的例子包括Bayer® Bromobutyl 2〇3〇tm、Bayer® Bromobutyl 2040TM(BB2040)和 Bayer⑧ Bromobutyl X2TM，由拜爾公司市售供應。Bayer® BB 2040 門尼粘度(RPML 1+8，在 125°C，按照 ASTM D 52-89)為 39土4 ;漠含量介於2·0±0·3 wt% ;近似分子量Mw， 500,000 g/mol 〇 10 15 本發明方法所使用的溴化丁基彈性體也可以是漠化丁 基橡膠與基於共軛二烯單體的聚合物之間的接枝共聚物。 我們的共同未決加拿大專利申請2,279,085涉及一種通過 固體漠化丁基橡膠與基於共概二烯單體並另外還包括一些 結構式： C-S-(S)n-C鍵，其中η是1〜7的整數，的固體聚合物之 間的混合製備此類接枝共聚物的方法，混合是在大K5(rc 的溫度和足以造成接枝的時間條件下實施的。該申請的公 開内容在該程式所允許的許可權内收入本文作為參考。該 接枝共聚物的漠丁基彈性體可以是上面所描述的1卩些當;^ 任何一種。可結合到該接枝共聚物中的共軛二烯通常:有 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 r-ch=L£ c=ch2 其中R是氫原子或1〜8個碳原子秘基基團，且 & 和h可相同或不同並選自氫原子和卜4 子的^基團。適宜共輛二浠的某些代表性非限定性例:= 本紙張尺度適《 T國國家標準(CNS)A4嬈格（210x297公1^ A7 B7 1301498 五、發明說明（6) 丁二烯、異戊二烯、2_甲基4,3_戊二烯、4_ 丁基义3_戊二 缚、2,3-二甲基-1，3-戊二烯、Μ·己二烯、it辛二烯、 2,3_一丁基胃1，3-戊二烯、2-乙基-1，3-戊二烯、2-乙基-1，3-丁 一烯以及諸如此類。優選含4〜8個碳原子的共軛二烯單 5體，尤其優選丨，3-丁二烯和異戊二烯。 基於共軛二烯單體的聚合物可以是均聚物或二或更多 種共軛二烯單體的共聚物或與乙烯基芳族單體的共聚物。 可任選使用的乙烯基芳族單體應挑選那些能與所用共 1〇軛一浠單體共聚的。一般而言，任何已知能採用有機-鹼 ，屬引發劑聚合的乙烯基芳族單體均可使用。此類乙烯基 芳私單體通常包含8〜20裀碳原子，優選8〜14個碳原 子。能夠這樣共聚的乙稀基芳族單體的某些例子包括苯乙 α-曱基苯乙烯，各種烷基苯乙烯，包括對曱基笨乙 歸、對曱氧基苯乙烯、1_乙烯基萘、2-乙烯基萘、 4-乙烯 基曱笨以及諸如此類。苯乙烯優選用於與1，3-丁二烯單獨 $行共聚’或者與丁二烯和異戊二烯進行三元共聚。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 =錢技術人貢清楚，上面就異烯煙和二烯所給出的用量 範圍須進行調節以達到總共1〇〇%。 填料由礦物顆粒組成，例子包括二氧化矽、矽酸鹽、 2〇粘土（例如，膨潤土）、石膏、礬土、氧化紹、氧化鎂、氧 化鈣一氧化鈦、滑石粉以及諸如此類，乃至其混合物。 吳些無機顆粒在其表面帶有祕基®，從而使它們親水和 疏’由這將減輕將它們分散均勻和實現填料顆粒與丁基彈 性體之間良好相互作用的難度。出於許多目的，優選的礦 m gTO?(CNS)A4^(21Q x 297 A7 B7 1301498 五、發明說明（7) 物是二氧化矽，尤其是通過矽酸鈉的二氧化碳沈澱法製傷 的二氧化石夕。 適用于本發明的乾燥無定形二氧化矽顆粒的平均聚集 體粒度介於1〜100 μπι，優選10〜50 μηι，最優選10〜25 5 μηι。優選少於10%(體積）的聚集體顆粒的尺寸小於5 μιη 或大於50 μπι。另外，適宜無定形乾燥二氧化矽具有5〇〜 450 m2/g按DIN(德國工業規範)66131測定的BET表面面 積，和150〜400 g/l〇〇 g二氧化矽的按DIN 53601測定的 DBP吸收，以及0〜10 wt%按DIN ISO 787/11測定的乾燥 10 損失。合適的二氧化矽填料由PPG工業公司按商品名 HiSil@ 210、HiSil@ 233和HiSil⑧243市售供應。合適的還 有拜爾公司供應的商品名Vulkasil® S和Vulkasil® N。 碳黑通常不用作本發明鹵化丁基彈性體組合物中的填 料，但在某些實施方案中，它可以最高4〇 phr的數量存 15在。如果無機填料是二氧化矽，且它與碳黑配合使用，則 二氧化矽應占到二氧化矽與碳黑總重量的至少55 wt%。 如果本發明鹵化丁基彈性體組合物與其他彈性體組合物摻 混，則該其他組合物可包含碳黑作為填料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 要加入到蟲化丁基彈性體中的填料數量可在寬範圍内 20變化。填料的典型用量介於20重量份〜12〇重量份，優選 30重量份〜100重量份，更優選4〇〜8〇重量份，就每ι〇〇 重量份彈性體而言。 用於無機填料的表面改性的有機化合物具有至少一個 經基基團和至少-個含驗性氮的基團，包含至少一個寒基 本紙張尺度適用中國國冢標準(CNS)A4 χ 2打 ----- 1301498 五、發明說明（9) 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 將含至少-個含驗性氮的基團和至少一健基基圈的有機 化合物與低沸點有機溶劑如丙酮混合，將一種水/醇混合 物，例如，水/甘油混合物加入到所獲有機化合物與低彿 點有機溶獅㈣巾，將獲得的分傾在劇雜拌’下加L 到無機填料在水巾㈣浮體巾，獅混合滅分鐘至數小 時，祭發掉低沸點有機溶劑，以及將該表面改性的無機填 料在真缝箱中在不破壞含至少—個含驗性氮的基圏和至 >一個羥基基團的有機化合物的溫度下進行乾燥。 與至少一種無機填料摻混，其中所述無機填料的表面 已用含至少一個含鹼性氮的基團和至少一個羥基基團的有 機化合物崎了改L化τ基賴體.，可以是與其他 彈性體或彈性體配混料的混合物。函化丁基彈性體應 任何此種混合物的5%以上。優選的是，心丁基賴體 應占到任何此種混合物的至少·。在某些情況下，優選 不使用混合物而使用鹵化丁基彈性體作為唯一的彈性體。 然而’如果要使用混合物，_其他彈性體例如可以是天 然橡膠、聚丁二烯、苯乙•丁二烯或聚氣丁二烯或含一 種或多種此類彈性體的彈性體配混料。 充填的自化丁基彈性體經硫化可獲得一種產品，它具 有改進的性能，例如在耐磨、滾動阻力和牽引力方面。 ^可利用硫(硫磺）來實現。硫的優選用量介於〇 3〜2 () 篁=/l〇G份橡膠。活化劑，例如，氧化鋅，也可使用，穴 用篁介於5重量份〜2重量份。其他成分，例如，硬脂 酸、抗氧化劑或促進劑，也可在硫化前加人到彈性體史。 硫 重 其 1301498 A7 B7 五、發明說明（u 較態性能。這些使得該充填彈性體特別適合許 但不限於’輪胎胎面和胎側、輪胎内襯層、 t襯、軟管、輥筒、輪送帶、硫化氣囊、防毒面具、 =裝和墊圈等方面的應用。這些優點是連同增強效果 的挺南一起取得的。 ⑽ίΓΓ優選的實施方案中，演化丁基彈性體、蛋白 塗覆的無機填料顆粒和任選地，操作油增量劑，在開煉機 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 亡、25 c__機溫度下騎混煉。_，混煉的配混 ，放在開煉機上’並在②於崎的溫度崎混煉。優選的 是、，混煉的溫度不超過15(rc，因為更高的溫度會導致硫 化進行到不希望的程度，並從而妨礙後續加工的進行。這 些，分的混煉、特別是在不超過15G〇c的溫度下混煉的產 物疋種具有良好應力/應變性能並且报容易在溫熱煉膠 機上通過加入硫化劑進一步加工的配混料。 本發明的充填i化丁基橡膠組合物，特別是充填溴化 丁基橡膠組合物，具有許^途，而_要提到的是在輪 胎胎面組合物中的應用。輪胎胎面組合物的重要特徵是， 它應具有低滾動阻力、良好牽引力，特別是在濕態，以及 良好耐磨因而不易磨損。本發明組合物顯示比不含有機改 f生劑也不含水合金屬齒化物的配混料改進的耐磨，同時具 有改進的焦燒安全性。正如下面實施例中所展示的，本發 明組合物同時顯示改進的耐磨和提高的焦燒安全性。因 此，本發明另一個方面由一種充填的、硫化的、成形的製 品構成，該製品包含至少一種鹵化丁基彈性體和至少7種 13· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公楚） 1301498 Α7 12 、發明說明 &機^真料，其中所述無機填料的表面已用含至少一個含鹼 I4生氮的基團和至少一個羥基基團的有機化合物進行了改 ί生’所述製品可由本發明的充填的_化丁基橡膠組合物經 硫化獲得。 本發明的充填的鹵化丁基彈性體還可與其他橡膠如天 然橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯_ 丁二烯橡膠和異戊二烯橡 膠進一步混合，且配混料包含這些彈性體。 本發明將通過下面的實施例和附圖進一步說明。 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 實施例 墓驗說明： 耐磨· DIN 53_：516(6〇 號砂紙(Emery paper)) 硫化流變學測定：ASTM D 52-89 MDR2000E Rheometer， 1°弧和1.7赫兹下 動態性質測試： 動悲試驗(在〇°C和60°C的tan5和在60°C的損耗模量） 採用GABO進行。GABO是一種用於鑒定硫化彈性體材料 性能的動態機械分析儀。這些動態機械性能提供對牽引力 的最佳度量，其中最佳牵引力通常在tan5為高數值 時獲得。60°C下tan5數值低，尤其是，6(rC下損耗模量 低，表明滾動阻力低。RPA測定值是採用Alpha Technologies RPA 2000，操作在 100〇c和 6 cpm 的頻率下 獲得的。應變位移（strain sweeps)是在〇·ι、〇2、、 -14- 1301498 B7 五、發明說明（13) 1、2、5、10、20、50和90。的應變下測定的。 配混料門尼焦燒。測定是纟135t：下採用小轉子進行 的。用小轉子獲得的t03值等價於一般所報道的忉5值(大 轉子）。 壓力-應變。樣品是通過大膠片在17(rc硫化比9〇+5 min，然後適當的樣品進行染色而製成的。試驗在23它進 行0 成分和一般混煉程式的^_ 10 Hi-Sil® 233—二氧化矽--種PPG的產品 15

Sunpar® 2280—Sun Oil公司生產的石蠟油 Maglite® D—C.P· Hall生產的氧化鎂 N，N-—^基氣基乙酵(DMAE)，Aldrich Chemical Co·生產 ProCote™ 5000(PC5000)? Protein Technologies International, USA生產 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 將溴化丁基彈性體Bayer® BB2030、蛋白質改性的二 氧化矽和油，在1.57 L班伯裏切向密煉機中進行混煉，其 中Mokon設定在40°C，轉子速度為77 RPM。總混煉時間 為6 min。隨後在6英寸χ12英寸煉膠機上、25°C下，向 著色的樣品中加入硫化劑。 實施例 下面詳述蛋白質改性的二氧化矽HSPC100的製備。

將66 g Pr〇CoteTM 5000在快速攪拌下加入到6〇〇.mL 15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A7 B7 1301498 五、發明說明（14 ) 丙酮中。將600 mL去離子水，隨後15〇 mL甘油加入到

ProCote™ 5000/丙酮淤漿中。攪拌〇.5 h後，將該分散體 在劇烈攪拌下加入到500 g HiSil® 233在3000 mL水中的 分散體中。在整個衍生期間，攪拌劇烈程度必須高到足以 5維持穩定的多相懸浮體。混合物攪拌24 h以保證完全的 HiSil® 233衍生和丙酮蒸發，然後，官能化的二氧化矽在 5〇°C于傳統真空烘箱内乾燥。 實施例2 ： 10 研究了蛋白質改性的二氧化矽HSPC100對含漠化丁 基橡膠、Maglite® D和任選地DMEA的配混料的增強程度 (用M300/M100值表示）、二氧化矽分散程度(G*，低應變 下）、DIN耐磨和焦燒安全性（以t〇3的分鐘數表示）的影 響。含傳統HiSil® 233蛋白質（PC5000)與甘油和水的配 15 混料被用作對照。所有研究的配混料都採用〇·5 phr硫、 1.5 phr氧化鋅和ι·〇 phr硬脂酸的混合物作為硫化劑體 系。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溴化異戊二浠異丁烯橡膠(BIIR)Bayer® BB2030，與 60份/100份橡膠（phr)的蛋白質改性的二氧化矽填料 20 (HSPC1 〇〇)在班伯裏密煉機中在上面描述的混合條件下混 煉。作為對照，用常規HiSil® 233和PC5000配甘油和水 來代替該表面改性的HSPC100。隨後，在冷煉膠機上，向 母種配混料中加入相同硫化劑成分（1 phr硬脂酸、〇 5 phr 硫和1·5 phr氧化辞）。然後，配混料在17(TC下碌化 -16- 本紙張尺度適用中國國家標平(CNS)A4規格（210x297公11 1301498 五、發明說明（15) tc^+lO min(用於DIN耐磨試驗）或在170°C硫化tc_+5 min的時間並進行試驗。表丨給出產物組成的重量份數。 表1 實施例 2a 2b 2c 2d 2e 2f BB2030 100 100 100 100 100 100 HI SIL233 60 60 60 60 MAGLITED 1 1 1 1 1 1 n，n-二甲基胺基乙醇 1.6 1.6 Procote 5000 12 16 甘油 4.8 6.4 水 30 40 HSPC100 60 60 硫化劑 __ ' 硫 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 氧化锌 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 硬脂酸 1 1 1 1 1 1 表2給出配混料2a〜2f的分析資料 表2 會施例 I I 2a 2b 2c 2d 2e 2f 應力-應變(啞鈴樣） 邵氏硬度A2(pts.) 84 56 70 52 63 63 極限抗張強度(Mpa) 10.37 14.68 18.52 16.15 12.49 11.59 極限伸長(％) 856 755 353 694 794 786 M300/M100 1.42 1.95 5.56 2.87 1.77 1.75 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 DIN耐磨 體積磨損(mm3) 1 286 530 216 520 361 341 配混料門尼焦燒 t 值 t03 (min) | 8.02 11.53 4.13 2.69 3.27 2.65 MDR硫化特性 ΜΗ (dN.m) 31.14 22.58 34.36 18.12 19.8 17.93 ML (dN.m) 17.78 4.95 13.84 4.5 6.73 6.19 F! PAPayne 效應（G*，kPa) 0.28 2939.3 325.15 1201.6 229.29 1066.4 1088 0.98 3924.9 446.26 1252.3 248.79 1156.8 1135.2 應變 6* G* G* G* G* G* Tan δ OX： 0.237 0.706 0.558 0.794 0.464 0.436 601C 0.108 0.166 0.097 0.123 0.212 0.236 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） -17-

1301498 五、發明說明（16) 正如從表2和圖1中看到的，明顯改進的增強效果在 採用HSPC100代替常規服沪233的配混料上觀察到。 重要的是，增強程度優於從採用未改性HiSil® 233與 ProCoteTM 5000、水和甘油的配混料上看到的。 5 HSPC1GG與BB2_之間的改進的相容性從圖2清楚 地，顯示出。典型地，在低應變（約〇·28%)下，低複數模量 G數值是良好填料分散的標誌。因此，G*值越低，填料附 聚/聚集程度越小並因此填料分散得越好。表2和圖2中 所載貧料清楚地顯示，用Hspci〇〇代替Hisil@ 233的配 10混料顯示填料分散程度的提高。 HSPC100的採用還改進了所獲硫化膠的動態性能，正 如從表2和圖3上看到的。重要的是採用HSPC100的配 混料在0C的tanS大大高於從以HiSi][® 233作為增強填料 的對應配混料上看到的。這一觀察結果再一次與填料和彈 I5性體連續相之間相互作用水平的提高相一致。

表2和圖1〜3中所載資料也展示了預官能化HiSil® 233的優點。具體地說，包含msil⑧233、Pr〇c〇teTM 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5000、水和甘油（一起加入到班伯裏密煉機中）的配混料據 發現在物理性能上不如採用HSPC100的配混料的性能 20 好。 實施例3 ： 下面詳細描述蛋白質改性的二氧化矽HSPC050的製 備 -18- 本紙張尺度適用中图圏冢標準(CNS)A4規^ A7 B7 1301498 五、發明說明（17) 將33 g Pr〇CoteTM 5〇〇〇在快速攪拌下加入到3〇〇 mL 丙酮中。將300 mL去離子水，隨後75 mL甘油加入到 ProCoteTM 5000/丙酮淤漿中。攪拌〇 5 h後，將該分散體 在劇烈攪拌下加入到500 g HiSiP 233在3000 mL水中的 5分散體中。在整個衍生實驗期間，攪拌劇烈程度必須高到 足以維持穩定的多相懸浮體。將混合物攪拌24h以保證完 全的HiSil 233衍生和丙酮蒸發，然後，官能化的二氧化 矽在50°C于傳統真空烘箱内乾燥。 1〇 實施例4 ： 研究了蛋白質改性的二氧化矽HSPC〇5〇對含溴化丁 基橡膠、Maglite® D和任選地ϋΜΕΑ的配混料的增強程度 (用Μ300/Μ100值表示）、二氧化矽分散程度、DIN耐磨和 焦燒女全性（以t03的分鐘數表示）的影響。含傳統Hisil® 15 233的配混料被用作對照。所有研究的配混料都採用ο: phi*硫、1.5 phr*氧化鋅和ΐ·〇 phr硬脂酸的混合物作為硫化 劑體系。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ✓臭化異戊一浠異丁浠橡膠(BIIR)Bayer BB2〇3〇與60 份/100份橡膠（phr)的蛋白質改性的二氧化矽填料 20 (HSPC050)在班伯裏密煉機中在上面描述的混合條件下混 煉。作為對照，用常規HiSil® 233代替該表面改性的 HSPC050。隨後，在冷煉膠機上，向每種配混料中加入硫 化劑成分（1 phr硬脂酸、〇·5 phr硫和1.5 phr氧化鋅）。然 後’配混料在170°C下硫化tc^+lO min(用於DIN耐摩試 -19- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格（210 X 297公楚） 1301498 A7 B7 五、發明說明（18) 驗)或在170°C硫化^(90)+5 min的時間並進行試驗。表3 給出產物組成的重量份數。 表3 實施例 4a 4b 4c 4d BB2030 100 100 100 100 HI SIL 233 60 60 MAGLITE D 1 1 1 1 二甲基胺基乙醇 1.6 1.6 HSPC050 60 60 硯化劑 硫 0.5 0.5 0.5 0.5 氧化锌 1.5 1.5 1.5 1.5 硬脂酸 1 1 1 1 表4顯示配混料4a〜d的分析結果。 表4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 實施例. 4a 4b 4c 4d 應力·應變(啞鈴樣） 邵氏硬度A2(pts.) 84 62 54 55 極限抗張強度(Mpa) 10.37 16.16 19.03 19.74 極限伸長(％) 856 683 404 644 M300/M100 1.42 2.83 6.06 4.07 DIN耐磨 | 286 331 267 317 配混料門尼焦燒 t 值 t03 (min) | 8.02 9.88 10.41 4.79 MDR硫化特性 ΜΗ (dN.m) 31.14 30.31 22.54 23.29 ML (dN.m) 17.78 7.42 7.02 5.75 RPA Payne 效應（G*，kPa}_ ~2939.3 828.24~249^38364Λ2 3924.9 1012.2 281.31 378.16 G* G* G* G*

OX： 6〇TC

Tan δ 0.2372 0.1084 0.6468 0.7961 0.7599 0.1879 0.1065 0.1195 20-

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A7 B7 1301498 五、發明說明（19) 正如可從表4和圖4〜6中所載資料看出的， HSPC050替代HiSil® 233的使用賦予了最終硫化膠改進的 物理和動態性能。重要的是，與HSPC100相比較少 ProCote™ 5000在HSPC050中的存在，改進了增強程度 5 (M300/M100)並降低了體積磨損（參見表4)。此種觀察結果 表明’存在著某一最佳ProCoteTM5000用量，它既達到充 分表面改性，又不對最終硫化膠造成不利的增塑效應。 實施例5 ： 10 下面詳細描述蛋白質改性的二氧化矽HSPC〇25的製 備 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將16.5 g ProCote™ 5000在快速攪拌下加入到150 mL 丙酮中。將150 mL去離子水，隨後37·5 mL甘油加入到 ProCote™ 5000/丙酮淤漿中。攪拌0.5 h後，將該分散體 15 在劇烈攪拌下加入到500 g HiSil® 233在3000 mL水中的 分散體中。在整個衍生實驗期間，攪拌劇烈程度必須高到 足以維持穩定的多相懸浮體。將混合物攪拌24 h以保證完 全的HiSil® 233衍生和丙酮蒸發，然後，官能化的二氧化 矽在50°C于傳統真空烘箱内乾燥。 20 實施例6 ： 在對從 HSPC100 變為 HSPC050(約 50% ProCoteTM 5000存在於HSPC050中的情況對HSPC100的情況)時觀 察到的所述趨勢的前提下，研究了 HSPC025(採用約名5% -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1301498 A7 B7 五、發明說明（20 ) 的在製備HSPC100時使用的ProCote™ 5000)的增強效 果。具體地說，研究了蛋白質改性的二氧化矽Hspc〇25 對含溴化丁基橡膠、Maglite® D和任選地DMEA的配混料 的增強程度（用M300/M100值表示）、二氧化矽分散程 5度、DIN耐磨和焦燒安全性（以t03的分鐘數表示）的影 響。含傳統HiSil® 233的配混料被用作對照。所有研究的 配混料都採用0.5 phr硫、1.5 phr氧化鋅和1.0 phr硬脂酸 的混合物作為硫化劑體系。 溴化異戊二烯異丁烯橡膠(BIIR)Bayer BB2030與60 10份/1〇〇份橡膠（phr)的蛋白質改性的二氧化矽填料 (HSPC025)在班伯長密煉機中在上面描述的混合條件下混 煉。作為對照，用常規HiSi严233代替該表面改性的 HSPC025。隨後，在冷煉膠機上，向每種配混料中加入相 同硫化劑成分（1 phr硬脂酸、〇·5 phr硫和1·5 phr氧化 15 辞）。然後，配混料在170°C下硫化tc(9〇)+10 min(用於DIN 而才磨試驗）或在170°C硫化tc(9〇)+5 min的時間並進行試 驗。表5給出產物組成的重量份數。 5 表 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 .實施例 6a 6b 6c 6d BB2030 100 100 100 100 HI SIL 233 60 60 MAGLITE D 1 1 1 1 N，N-二甲基胺基乙醇 1.6 1.6 HSPC025 60 60 > 硫化斛 硫 0.5 0.5 0.5 0.5 氧化锌 1.5 1.5 1.5 1.5 硬脂酸 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1301498 A7 B7 五、發明說明（21) 表6顯示配混料6a〜d的分析資料。 表6 實碑例 6a 6b 6c 6d 應力-應變(啞鈴樣） 部氏硬度A2(pts.) 84 66 54 54 極限抗張強度(Mpa) 10.37 16.19 21.86 22.01 極限伸長(°/〇) 856 511 428 577 M300/M100 1.42 4.05 7.06 5.99 — DIN耐磨 體積磨損(mnr5) | | 286 242 230 268 配混料門尼焦燒 t 值 t03 (min) | I 8.02 20.07 9.57 5.42 MDR硫化特性 MH (dN.m) 31.14 29.03 22.63 22.01 ML (dN.m) 17.78 7.66 7.01 6.16 RPA Pa， yne 效篇（G*，kPa) 0.28 2939.3 746.56 278.22 262.83 0.98 3924.9 919.4 292.17 278.35 應變 G* G* G* G* Tan δ OiC 0.2372 0.4871 0.8186 0.8896 601C 0.1084 0.2118 0.1048 0.125 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 正如可從表6所載和標繪在圖7〜9中的資料看出的， HSPC025的使用，與基於HiSil® 233的類似物相比提高了 最終硫化膠的物理和動態性能。另外，pr〇C〇teTM 5000在 HSPC〇25中存在量的減少（參見HSPC100和HSPC025)， 10使得在依然改善物理和動態性能的同時，進一步達到更卓 越的M300/M100數值和更高水準的DIN耐磨。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規;(21〇 X 297公爱）

Claims (1)

1301498 二^一_、申請專利 範圍 A8 專利申請案第92112768號 B8 ROC Patent Appln. No.92112768 C8 修正後無劃線之申請專利範圍中文本-附件(四） p8^.-__ Amended Claims in Chinese- Enel.(TV) (民國96年2月日送呈） 私 (Submitted on February 2007) 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 L 一種製備含！I化丁基弹性體和無機填料的組合物的方 法，包括將至少一種!g化丁基彈性體與至少一種無機 填料摻混的步驟，其中所述無機填料的表面已用至少 一種有機化合物改性過，該有機化合物包含至少一個 含鹼性氮的基團和至少/個羥基基團。 2·如申請專利範圍第1項的方法，其中含鹼性氮的基團 是氨基基團。 3·如申請專利範圍第1或2項的方法，其中羥基基團是 羧酸基團。 4·如申請專利範圍第1項的方法，其中有機化合物是蛋 白質。 5·如申請專利範圍第1或2項的方法，其中填料是二氧 化石夕。 6·如申請專利範圍第1或2項的方法，其中充填的鹵化 丁基彈性體還與另一種彈性體或彈性體配混料摻混， 隨後再進行硫化。 7· —種不含金屬!|化物的、充填的_化丁基彈性體組合 物，包含至少一種函化丁基彈性體和至12〇重量份 (母100重量份彈性體）的無機填料顆粒，其中所述無 機填料的表面已用包含至少一個含鹼性氮的基團和至 少一個羥基基團之有機化合物進行改性，其中 该鹵化丁基彈性體選自經_化的丁基彈性體，其 了藉由丁基橡膠之鹵化反應獲得，該丁基橡膠為包含 衍生自至少一種異烯烴與至少一種為〇4至c6共軛二 24 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 計 92193B-接 1301498 g C8 _D8_ 六、申請專利範圍 烯烴的共單體之重複單元的共聚物， 該無機填料選自包含二氧化砍、石夕酸鹽、黏土、 石膏、礬土、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦及滑 石，及其混合物之組群， 5 該含有至少一個鹼性氮基團之有機化合物選自包 含胺及醯胺之組群，及 該含有至少一個經基之有機化合物選自包含醇及 羧酸之組群。 8. 如申請專利範圍第7項的組合物，係用於製造一種不 10 含金屬鹵化物的、充填的、硫化的、成形的製品。 9. 如申請專利範圍第8項的組合物，其中該製品為車用 輪胎的胎面形式。 10. 如申請專利範圍第8項的組合物，其中該製品為車用 輪胎的内襯層形式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）