WO2014067940A1 - Polysulfidmischung, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung der polysulfidmischung in kautschukmischungen - Google Patents

Polysulfidmischung, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung der polysulfidmischung in kautschukmischungen Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to novel polysulfide mixtures, to processes for preparing these polysulfide mixtures, to the use of the polysulfide mixtures in rubber mixtures, to rubber vulcanizates prepared therefrom and to their use.
  • Silica-containing rubber compounds are important starting materials, for example for the production of tires with reduced rolling resistance. These perform less deformation work when rolling (as tires, which alone contain carbon black as a filler) and therefore reduce fuel consumption. There is a great interest in further reducing this resistance as a result of the obligation to label tire rolling resistance adopted in various countries.
  • polysulfidic silanes are used as reinforcing additives.
  • the property profile of the rubber vulcanizates produced in this way is not yet optimal.
  • a low flow viscosity (Mooney viscosity ML 1 + 4/100 ° C) of the rubber mixture is desired, which favors the processability.
  • EP 0 489 313 describes glycole-containing additives having good mechanical properties and improved hysteresis behavior. In comparison with the bis [3- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide according to DE-OS 2 255 577, however, the examples show no improvement in rolling resistance (tan ⁇ at 60 ° C.).
  • the object of the present invention is to provide novel rubber additives, processes for their preparation and novel rubber mixtures which can be converted into vulcanizates with reduced rolling resistance with the same or improved flowability of the rubber mixtures, but at the same time the equally important parameters Shore A hardness, modulus 300, Elongation, tensile strength and abrasion show no significant impairment.
  • the present invention therefore relates to polysulfide mixtures comprising two or more compounds of the formula (I),
  • the quantities given in relation to the compounds of the formula (I) are to be understood as area percentages in the HPLC measurement with a UV detector, as described in connection with Example 3 below.
  • the cations K and K 2 + are independently H + , for an alkalication, in particular Li + , Na + , K + , 14 alkaline earth, in particular 14 Mg 2+ , 14 Ca 2+ , for 1/3 Al 3+ , for the nth part of an n-valent rare earth metal cation, or for 14 Zn 2+ .
  • the cations K and K 2 + independently of one another are H + or 14 Zn 2+ , in particular 14 Zn 2+ .
  • polysulfide mixtures according to the invention have a sulfur content according to elemental analysis of 22-32%, preferably 24-30% and particularly preferably 27-29%.
  • the molecules of the formula (I) normally have an average of 3.5-4.5, preferably 3.7-4.3, more preferably 3.8-4.2 and most preferably 3.9-4 , 1 sulfur atoms.
  • the polysulfide mixture according to the invention contains less than 10%, more preferably less than 3%, most preferably less than 1% by-products or admixtures, ie compounds which do not correspond to the formula (I).
  • the polysulfide mixture according to the invention contains less than 2%, preferably less than 1%, more preferably less than 0.3%, most preferably less than 0.1% and most preferably no elemental sulfur as an admixture.
  • the polysulfide mixture according to the invention contains less than 2%, preferably less than 1%, more preferably less than 0.3%, most preferably less than 0.1%, and most preferably no accelerators of the mercapto or sulfenamide group as an admixture.
  • a polysulfide mixture according to the invention typically has a total chlorine content ⁇ 1%, preferably ⁇ 1000 ppm, more preferably ⁇ 200 ppm, very preferably ⁇ 50 ppm, most preferably ⁇ 10 ppm.
  • the present invention also encompasses a process for the preparation of the polysulfide mixtures according to the invention by contacting 2-mercaptobenzoic acid or its salts (II) with hexamethylene-1,6-bisthiosulfates (IV).
  • the cations K 3 + and K 4 + independently of one another are any monovalent cations or the n-th part of any n-valent cation, preferably H + , an alkali cation, in particular Li + , Na + , K + , 14 alkaline earth, in particular 14 Mg 2+ , 14 Ca 2+ , for 1/3 Al 3+ , for the n-th part of an n-valent rare earth metal cation, or for 14 Zn 2+ , more preferably for H + , Na + , K + or for 14 Zn 2+ .
  • the two cations K 5 + are the same or different, preferably the same, and independently of one another are any monovalent cations or the n th part of any n-valent cation, preferably an alkali cation, in particular Li + , Na + , K + , 14 alkaline earth, in particular 14 Mg 2+ , 14 Ca 2+ , for 1/3 Al 3+ , for the n-th part of an n-valent rare earth metal cation, or for 14 Zn 2+ , particularly preferably for Na + .
  • the compound of the formula (IV) used is the commercially available disodium hexamethylene-1,6-bis-dihydrate dihydrate.
  • the contacting of compound (s) of formula (III) with compound (s) of formula (IV) usually takes place in an aqueous or aqueous-organic medium, wherein a protective gas atmosphere is advantageous in order to prevent oxidation products.
  • the aqueous-organic medium contains water and one or more organic solvents, in particular solvents from the group consisting of alcohols, esters and ethers.
  • the contacting takes place in the presence of aldehydes and / or ketones, in particular in the presence of formaldehyde.
  • the aqueous medium, compound (s) (IV) and formaldehyde and 2-mercaptobenzoic acid (III) as an aqueous solution of their salts, ie compound (s) of the formula (III), wherein K 3 + and / or K 4 + not for H + , dosed, wherein the pH in the range of 7 - 13, more preferably 8 - 12, in particular 9 - 1 1 is maintained, preferably by adding a Brönsted acid.
  • This can be added in any concentration, but preferably diluted. Particular preference is given to using one or more mineral acids.
  • the pH is preferably set to a range of 0-4, in particular 1-3.
  • Polysulfides of the formula (I) according to the invention in which at least one of the cations K and / or K 2 + represents a cation other than H + can be obtained by bringing into contact salts of these cations K and / or K 2 + (in particular in the form of their aqueous Solutions) are prepared with polysulfides of the formula (I).
  • the salts used for this purpose are preferably sulfates, hydrogen sulfates, phosphates, hydrogen phosphates, dihydrogen phosphates, carbonates, bicarbonates, hydroxides, nitrates, chlorides and acetates, particularly preferably sulfates.
  • the contacting with the above salts preferably takes place in an aqueous medium and at temperatures of preferably 0-20 ° C., in particular 0-10 ° C., and preferably at pH values of 3-10, preferably 4-9, in particular 5-8 , Polysulfides according to the invention of the formula (I) in which K and / or K 2 + , for a cation other than H + , can be prepared without intermediate isolation of compounds of formula (V) or salts thereof advantageously in a one-pot process.
  • Polysulfides according to the invention of the formula (I) in which K and / or K 2 + , for a cation other than H + are preferably obtained by contacting the compound (s) of the formula (III) with at least one compound Formula (IV) the polysulfides by contacting with a salt of the cations K and / or K 2 + , wherein Ki + and / or K 2 + is a cation other than H + , preferably with a zinc salt, in particular with zinc sulfate, are precipitated ,
  • the present invention therefore also relates to polysulfide compounds of the formula (I) in which K and / or K 2 + are preferably K and K 2 + represent a cation other than H + , preferably 14 Zn 2+ .
  • the present invention comprises polysulfide compounds of the formula (I) in which K and / or K 2 + is 14 Zn 2+ and m is 1 and / or 2, in particular 1.
  • the polysulfide mixtures according to the invention can be prepared in a very high yield.
  • polysulfide mixtures according to the invention based on compounds of the formula (I) are preferably stored after preparation at temperatures between 0 and 35 ° C.
  • the invention therefore rubber mixtures, each comprising at least one rubber and a Polysulfidmischung invention based on compounds of formula (I).
  • the invention particularly relates to rubber mixtures comprising in each case at least one rubber, a sulfur-containing alkoxysilane, a silicic acid-based filler, and a polysulfide mixture based on compounds of the formula (I) according to the invention.
  • Preferred rubber blends contain the preferred polysulfide blends.
  • the polysulfide mixtures according to the invention can also be used partially or completely absorbed on inert, organic or inorganic carriers.
  • Preferred support materials are silicic acid, natural and synthetic silicates, alumina and / or Russian.
  • the total content of the polysulfide mixture according to the invention in the rubber mixtures according to the invention is preferably 0.1 to 15 phr, particularly preferably 0.3 to 7 phr, very particularly preferably 0.5 to 3 phr and most preferably 0.7 to 1.5 phr.
  • the unit phr stands for parts by weight based on 100 parts by weight of rubber used in the rubber mixture.
  • SBR - styrene / butadiene copolymers with styrene contents of 1-60, preferably 20-50
  • HNBR partially hydrogenated or fully hydrogenated NBR rubber
  • EPDM ethylene / propylene / diene copolymers and mixtures of two or more of these rubbers.
  • the rubber mixtures according to the invention preferably comprise at least one SBR rubber and at least one BR rubber, particularly preferably in the weight ratio SBR: BR of from 60:40 to 90:10.
  • the rubber mixtures according to the invention also contain at least one NR rubber. More preferably, they have at least one SBR rubber, at least one BR rubber and at least one NR rubber, most preferably the weight ratio of SBR rubber to BR rubber to NR rubber 60 to 85:10 to 35: 5 to 20.
  • sulfur-containing alkoxysilanes for the rubber mixtures according to the invention are e.g. Bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfane (eg Si 69 from Evonik) and bis (triethoxysilylpropyl) disulfane (eg Si 75 from Evonik), 3- (triethoxysilyl) -1-propanethiol, polyether-functionalized mercaptosilanes such as Si 363 from Evonik, thioester-functionalized alkoxysilanes such as NXT or NXT Z from Momentive (formerly GE). It is also possible to use mixtures of the sulfur-containing alkoxysilanes.
  • Liquid sulfur-containing alkoxysilanes can be applied to a support for better meterability and / or dispersibility (dry liquid).
  • the active ingredient content is between 30 and 70 parts by weight, preferably 40 and 60 parts by weight per 100 parts by weight of dry liquid.
  • the proportion of the sulfur-containing alkoxysilanes in the rubber mixtures according to the invention is preferably 2 to 20 phr, more preferably 3 to 1 1 phr and most preferably 5 to 8 phr, in each case calculated as 100% active ingredient.
  • the amount of sulfur-containing alkoxysilane is preferably greater than or equal to the amount of the polysulfide mixture based on compounds of the formula (I) according to the invention.
  • the weight ratio of sulfur-containing alkoxysilane to the polysulfide mixture based on compounds of the formula (I) is particularly preferably 1.5: 1 to 20: 1, very particularly preferably 3: 1 to 15: 1 and most preferably 5: 1 to 10: 1 .
  • the preferred rubber mixture according to the invention also contains one or more silicic acid-based fillers.
  • one or more silicic acid-based fillers Preferably, the following substances are used:
  • Silica in particular precipitated silica or fumed silica, prepared, for example, by precipitation of solutions of silicates or flame hydrolysis of silicon halides with specific surface areas of 5-1000, preferably 20-400, m 2 / g (BET surface area) and with primary particle sizes of 10-400 nm.
  • the silicas may also be present as mixed oxides with other metal oxides such as Al, Mg, Ca, Ba, Zn, Zr, Ti oxides.
  • synthetic silicates such as aluminum silicate, alkaline earth metal silicates, such as magnesium or calcium silicate, with BET surface areas of 20-400 m 2 / g and primary particle size of 10-400 nm, ⁇ "
  • Glass fibers also in forms of mats and strands, glass microspheres.
  • carbon blacks which have BET surface areas of from 20 to 200 m 2 / g, such as SAF, ISAF, ISAF, HAF, FEF or GPF, are suitable for this purpose, prepared by the flame black, furnace or gas black method. Russian.
  • the total content of fillers is preferably 10 to 200 phr, more preferably 50 to 160 phr and most preferably 60 to 120 phr.
  • a particularly preferred embodiment is the combination of silica, carbon black and polysulfide mixture according to the invention.
  • the ratio of silica to carbon black may vary within any limits, with a silica: carbon black weight ratio of from 20: 1 to 1.5: 1 for use in tires. 1 is preferred.
  • the rubber mixtures according to the invention also contain one or more crosslinkers.
  • Sulfur-based or peroxidic crosslinkers are particularly suitable for this purpose, with sulfur-based crosslinkers being particularly preferred.
  • the peroxidic crosslinking agents used are preferably bis (2,4-dichlorobenzyl) peroxide, dibenzoyl peroxide, bis (4-chlorobenzoyl) peroxide, 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, tert-butyl perbenzoate, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, 4,4-di-tert-butyl peroxynonyl valerate, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, tert-butylcumyl peroxide, 1, 3-bis (t-butylperoxyisopropyl) benzene, di-tert-butyl peroxide and 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) -3-hexine used.
  • sulfur can be used in elemental soluble or insoluble form or in the form of sulfur donors.
  • Sulfur donors include, for example, dimorpholyl disulfide (DTDM), 2-morpholinodithiobenzothiazole (MBSS), caprolactam ⁇ ⁇
  • DPTT Dipentamethylenthiuramtetrasulfid
  • TMTD Tetramethylthiuramdisulfid
  • the crosslinking of the rubber mixtures according to the invention can be carried out with sulfur or sulfur donors alone, or together with vulcanization accelerators, for which e.g. Dithiocarbamate, thiurams, thiazoles, sulfenamides, xanthates, bi- or polycyclic amines, guanidine derivatives, dithiophosphates, caprolactams and thiourea derivatives are suitable. Furthermore, zinc diamine diisocyanate, hexamethylenetetramine, 1, 3-bis (citraconimidomethyl) benzene and cyclic disulfanes are also suitable.
  • the rubber mixtures according to the invention preferably contain sulfur-based crosslinkers and vulcanization accelerators.
  • Sulfur, magnesium oxide and / or zinc oxide are particularly preferably used as crosslinking agents to which the known vulcanization accelerators, such as mercaptobenzothiazoles, thiazolesulfenamides, thiurams, thiocarbamates, guanidines, xanthates and thiophosphates are added.
  • the crosslinking agents and vulcanization accelerators are preferably used in amounts of from 0.1 to 10 phr, more preferably from 0.1 to 5 phr.
  • the rubber mixtures according to the invention may comprise further rubber auxiliaries, such as reaction accelerators, anti-aging agents, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, especially antiozonants, flame retardants, processing aids, impact modifiers, plasticizers, tackifiers, blowing agents, dyes, pigments, waxes, extenders, organic acids, retarders, metal oxides and activators , in particular triethanolamine, polyethylene glycol, hexanetriol and anti-reversion agents.
  • rubber auxiliaries such as reaction accelerators, anti-aging agents, heat stabilizers, light stabilizers, antioxidants, especially antiozonants, flame retardants, processing aids, impact modifiers, plasticizers, tackifiers, blowing agents, dyes, pigments, waxes, extenders, organic acids, retarders, metal oxides and activators , in particular triethanolamine, polyethylene glycol, hexanetriol and anti-reversion agents.
  • anti-aging agents are preferably alkylated phenols, styrenated phenol, hindered phenols such as 2,6-di-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol (BHT), 2,6-di-tert. -butyl-4-ethylphenol, sterically hindered phenols containing ester groups, thioether-containing sterically hindered phenols, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol) (BPH) and sterically hindered thiobisphenols.
  • BHT 2,6-di-tert-butylphenol
  • BHT 2,6-di-tert-butyl-p-cresol
  • BHT 2,6-di-tert. -butyl-4-ethylphenol
  • sterically hindered phenols containing ester groups thioether-containing sterically hindered phenols
  • aminic anti-aging agents e.g. B. mixtures of diaryl-p-phenylenediamines (DTPD), octylated diphenylamine (ODPA), phenyl-a-naphthylamine (PAN), phenyl-ß-naphthylamine (PBN), preferably those based on phenylenediamine, z.
  • DTPD diaryl-p-phenylenediamines
  • ODPA octylated diphenylamine
  • PAN phenyl-a-naphthylamine
  • PBN phenyl-ß-naphthylamine
  • N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine N-1, 3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (6PPD), N-1, 4-dimethylpentyl-N'-phenyl-p- phenylenediamine (7PPD), N, N'-bis (1,4-dimethylpentyl) -p-phenylenediamine (77PD).
  • phosphites such as tris (nonylphenyl) phosphite, polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (TMQ), 2-mercaptobenzimidazole (MBI), methyl 2-mercaptobenzimidazole (MMBI), zinc methylmercaptobenzimidazole ( ZMMBI), which are usually used in combination with the above phenolic anti-aging agents.
  • TMQ, MBI and MMBI are mainly used for NBR rubbers which are vulcanized peroxide.
  • Ozone resistance can be reduced by antioxidants such as N-1,3-dimethylbutyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (6PPD), N-1, 4-dimethylpentyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine (7PPD), N, N '-Bis (1, 4-dimethylpentyl) -p-phenylenediamine (77PD), enol ethers or cyclic acetals. be improved.
  • Processing aids are said to act between the rubber particles and counteract frictional forces in mixing, plasticizing and deforming.
  • the rubber mixtures according to the invention may contain all lubricants customary for the processing of plastics, such as, for example, hydrocarbons, such as oils, paraffins and PE waxes, fatty alcohols having 6 to 20 C atoms, ketones, carboxylic acids, such as fatty acids and montanic acids, oxidized PE Wax, metal salts of carboxylic acids, carboxylic acid amides and carboxylic acid esters, for example with the alcohols ethanol, fatty alcohols, glycerol, ethanediol, pentaerythritol and long-chain carboxylic acids as the acid component.
  • plastics such as, for example, hydrocarbons, such as oils, paraffins and PE waxes, fatty alcohols having 6 to 20 C atoms, ketones, carboxylic acids, such as fatty acids and montanic acids, oxidized PE Wax, metal salts of carboxylic acids, carboxylic acid amides and carboxylic acid esters, for example with
  • the rubber composition of the present invention may also contain flame retardants.
  • flame retardants for example, antimony trioxide, phosphoric acid esters, chloroparaffin, aluminum hydroxide, boron compounds, zinc compounds, molybdenum trioxide, ferrocene, calcium carbonate or magnesium carbonate are used for this purpose.
  • plastics Prior to crosslinking the rubber vulcanizate also other plastics can be added, which act, for example, as polymeric processing aids or impact modifiers. These plastics are preferably selected from the group consisting of the homopolymers and copolymers based on ethylene, propylene, butadiene, styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, acrylates and methacrylates with alcohol components of branched or unbranched C 1 to C 10.
  • Alcohols polyacrylates having identical or different alcohol radicals from the group of C 4 to C 8 alcohols, in particular butanol, hexanol, octanol and 2-ethylhexanol, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate-butyl acrylate copolymers, methyl methacrylate-butyl methacrylate copolymers, ethylene Vinyl acetate copolymers, chlorinated polyethylene, ethylene-propylene copolymers, ethylene-propylene-diene copolymers are particularly preferred.
  • the rubber mixture according to the invention contains from 0.1 to 15 phr of the anticonvulsant 1, 6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane (CAS No .: 151900-44-6), whereby a reduction of tan ⁇ ( 60 ° C), ie of the rolling resistance is enabled, the abrasion values can be improved and the scorching time and curing time can be shortened.
  • the rubber mixtures of the invention are preferably characterized in that a vulcanizate heated therefrom at 170 ° C./t95 has a loss factor tan ⁇ at 60 ° C. of ⁇ 0.16, more preferably ⁇ 0.12, in particular ⁇ 0.1 Hardness Shore A at 23 ° C of> 66.
  • a vulcanization time of less than 2000 seconds can also be achieved by the rubber mixtures according to the invention.
  • Another object of the present invention is a process for the preparation of rubber mixtures, by mixing at least one rubber with at least one silicic acid-based filler, a sulfur-containing alkoxysilane and at least one Polysulfidmischung invention.
  • the abovementioned additional fillers, crosslinkers, vulcanization accelerators and rubber auxiliaries can be added.
  • the addition of the polysulfide mixture according to the invention is preferably carried out in the first part of the mixing process and the addition of one or more crosslinkers, in particular sulfur, and optionally vulcanization accelerator in a subsequent mixing stage.
  • the temperature of the rubber composition is preferably 100 to 200 ° C, more preferably 120 ° C to 170 ° C.
  • the shear rates in the mixture are 1 to 1000 sec -1 , preferably 1 to 100 sec -1 . In a ⁇ ⁇
  • the rubber mixture is cooled after the first mixing stage and the crosslinker and optionally crosslinking accelerator and / or additives used to increase the crosslinking yield are added in a subsequent mixing stage at ⁇ 140 ° C., preferably ⁇ 100 ° C.
  • the addition of the polysulfide mixture according to the invention in a later mixing stage and at lower temperatures such as 40 to 100 ° C is also possible e.g. together with sulfur and crosslinking accelerator.
  • the blends of the rubber with the filler and the polysulfide mixture according to the invention can be carried out in conventional mixing units, such as rollers, internal mixers and mixing extruders.
  • the optional addition of 1, 6-bis (N, N-dibenzylthiocarbamoyldithio) hexane preferably takes place in the first stage of the multistage mixing process.
  • Another object of the present invention is a process for vulcanization of the rubber mixtures of the invention, which is preferably carried out at melt temperatures of 100 to 200 ° C, more preferably at 130 to 180 ° C. In a preferred embodiment, the vulcanization takes place at a pressure of 10 to 200 bar.
  • the present invention also encompasses rubber vulcanizates obtainable by vulcanization of the rubber mixtures according to the invention, as well as rubber products containing these vulcanizates, in particular tires, since corresponding tires have the advantage of high hardness coupled with a good rolling resistance and low abrasion.
  • the equipment of vehicles, in particular motor vehicles with tires, which contain the vulcanizates according to the invention results in lower energy expenditure in the operation of these vehicles, which results in lower fuel consumption in motor vehicles with internal combustion engines, in vehicles with electric drive a longer range and in muscle-powered vehicles a lower effort and / or or a higher speed is enabled. Therefore, the present invention also includes vehicles containing rubber products containing the vulcanizates of the invention.
  • the rubber vulcanizates according to the invention are suitable for the production of molded articles having improved properties, for example for the production of cable sheaths, hoses, drive belts, conveyor belts, roller coverings, tires, shoe soles, sealing rings and damping elements. ⁇
  • the rubber vulcanizate according to the invention can also be used for the production of foams.
  • they are added to their chemical or physical blowing agent.
  • Suitable chemically acting blowing agents are all substances known for this purpose, such as azodicarbonamide, p-toluenesulfonylhydrazide, 4,4'-oxybis (benzenesulfohydrazide), p-toluenesulfonyl semicarbazide, 5-phenyltetrazole, ⁇ , ⁇ '-dinitroso-pentamethylenetetramine, zinc carbonate or sodium bicarbonate and mixtures containing these substances.
  • carbon dioxide or halogenated hydrocarbons are suitable as physically active blowing agents.
  • Another object of the present invention is the use of the polysulfide mixture according to the invention for the preparation of rubber mixtures, and their vulcanizates in particular for the preparation of rubber mixtures comprising at least one respective rubber, a sulfur-containing alkoxysilane and a silicic acid-based filler.
  • additive compositions for rubbers comprising at least one sulfur-containing alkoxysilane, in particular bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfane, bis (triethoxysilylpropyl) disulfane, 3- (triethoxysilyl) -1-propanethiol, polyether-functionalized mercaptosilane or thioester-functionalized alkoxysilane and the polysulfide mixture according to the invention, in spite of the reactive groups, have sufficient compatibility of the components, which enables homogeneous introduction into rubber mixtures and exact metering in the desired ratio.
  • sulfur-containing alkoxysilane in particular bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfane, bis (triethoxysilylpropyl) disulfane, 3- (triethoxysilyl) -1-propanethiol, polyether-functionalized mercaptosilane or thioester-functionalized
  • the present invention also encompasses such additive compositions for rubbers as well as the use of the polysulfide mixtures according to the invention for the preparation of such additive compositions.
  • the weight ratio of alkoxysilane, in particular of bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfane and / or of bis (triethoxysilylpropyl) disulfane, to the polysulfide mixtures according to the invention is preferably from 1.5: 1 to 20: 1, more preferably from 3: 1 to 15: 1 and most preferably 5: 1 to 10: 1.
  • the present invention comprises a process for the preparation of additive compositions for rubbers, which comprises mixing sulfur-containing alkoxysilanes with the polysulfide mixtures according to the invention.
  • the present invention comprises a method for reducing the rolling resistance of tires, in which one uses a non-crosslinked or partially crosslinked rubber mixture which serves as a starting material for at least parts of the tire added according to the invention polysulfide mixture and then vulcanized the mixture.
  • Viscosity can be directly determined from the force that rubbers (and rubber compounds) impose on their processing.
  • Mooney shear disk viscometer With the Mooney shear disk viscometer, a fluted disk is enclosed with sample substance at the top and bottom and moved in a heated chamber at about two revolutions per minute. The required force is measured as torque and corresponds to the respective viscosity. The sample is usually preheated to 100 ° C for one minute; The measurement takes another 4 minutes, keeping the temperature constant. The viscosity is given together with the respective test conditions, for example ML (1 + 4) 100 ° C. (Mooney viscosity, large rotor, preheating time and test time in minutes, test temperature). Scorch behavior (scorching time t 5):
  • the scorch behavior of a mixture can also be measured.
  • the chosen temperature was 130 ° C.
  • the rotor will run until the torque value has increased to 5 Mooney units relative to the minimum value after passing through a minimum (t5).
  • a scorching time of more than 300 seconds is usually advantageous.
  • the cure progression on the MDR (moving rheometer) and its analytical data are measured on a Monsanto rheometer MDR 2000 according to ASTM D5289-95.
  • As a vulcanization time the time is determined at which 95% of the rubber is crosslinked.
  • the chosen temperature was 170 ° C.
  • the tensile test serves directly to determine the load limits of an elastomer and is carried out according to DIN 53504.
  • the elongation at break is related to the initial length and corresponds to the elongation at break.
  • the force on reaching certain levels of strain usually 50, 100, 200 and 300% determined and expressed as a voltage value (tensile strength at the specified elongation of 300% or 300 module).
  • Dynamic test methods are used to characterize the deformation behavior of elastomers under periodically changed loads. An externally applied strain alters the conformation of the polymer chain.
  • the loss factor tan ⁇ is determined indirectly via the ratio between the loss modulus G "and the storage modulus G. The loss factor tan ⁇ at 60 ° C. is associated with the rolling resistance and should be as low as possible.
  • the abrasion gives an indication of the wear and thus on the life of a product.
  • the abrasion was determined according to DIN 53516. For economic and ecological reasons, a low value is desirable.
  • Apparatus 2000ml four-necked flask with thermometer, dropping funnel with pressure compensation,
  • the nitrogen-purged apparatus was charged with Duralink HTS and water. With stirring, first sodium bicarbonate and then formaldehyde were added. Subsequently, the 2-mercaptobenzoic acid solution was added dropwise at a temperature of 20-25 ° C under nitrogen over a period of about 1 h. After completion of the dosing, stirring was continued for 22 h and then the pH was adjusted to pH 2 with 37% strength hydrochloric acid at 20-25 ° C. under nitrogen transfer. During the pH adjustment, the batch foamed very strongly. Stirring was continued for one hour and the solid was subsequently filtered off with suction using a D4 frit. Subsequently, the product was washed with portions of 300 ml of water until the conductivity of the washing water was ⁇ 0.3 mS / cm, and then dried at 25 ° C in a vacuum oven.
  • Apparatus 4000ml four-necked flask with thermometer, dropping funnel with pressure compensation,
  • Reflux cooler with gas discharge attachment (bubble counter) and hose, agitator, gas inlet tube, dulcometer
  • the nitrogen-purged apparatus was charged with Duralink HTS and water. While stirring, formaldehyde was added. Subsequently, at a temperature of 5 ° C 2-mercaptobenzoic acid solution was added dropwise under nitrogen over about 90 minutes. The reaction was kept at pH 9.5-10.5 by dropwise addition of a 5% HCl during the addition of the 2-mercaptobenzoic acid solution. After completion of the addition, the mixture was stirred for 1 h at 5 ° C and then added dropwise under nitrogen at 5 ° C, the 37% hydrochloric acid in 1 h. Stirring was continued for one hour and the solid was subsequently filtered off with suction using a D4 frit.
  • Apparatus 2000ml four-necked flask with thermometer, dropping funnel with pressure compensation,
  • the nitrogen-purged apparatus was charged with Duralink HTS and water. While stirring, formaldehyde was added. Subsequently, at a temperature of 5 ° C 2-mercaptobenzoic acid solution were added dropwise under nitrogen over about 90 minutes.
  • the reaction mixture was kept at pH 9.5-10.5 by dropwise addition of a 10% sulfuric acid during the addition of the 2-mercaptobenzoic acid solution. After completion of the addition, the mixture was stirred for 1 h at 5 ° C and then added dropwise under nitrogen at 5 ° C, the 40% sulfuric acid in 1 h. Stirring was continued for one hour and the solid was subsequently filtered off with suction using a D4 frit. Thereafter, the product was washed with portions of each 300 ml of water until the conductivity of the wash water was ⁇ 0.3 mS / cm, and then dried at 50 ° C in a vacuum oven.
  • the percentages of the compounds of the formula (I) were obtained from the area percentages of the HPLC measurement with UV detector.
  • Wavelength of the UV detector 225 nm
  • Apparatus 2000ml four-necked flask with thermometer, dropping funnel with pressure compensation,
  • Feed 2 44.8 g (0.25 mol) of ZnSO 4 ⁇ H 2 O in 375 ml of water
  • the nitrogen-purged apparatus was charged with Duralink HTS and water. While stirring, formaldehyde was added. Subsequently, at a temperature of 5 ° C 2-mercaptobenzoic acid solution was added dropwise under nitrogen over about 90 minutes.
  • the reaction mixture was kept at pH 9.5-10.5 by dropwise addition of a 5% hydrochloric acid during the addition of the 2-mercaptobenzoic acid solution. After completion of the addition, the mixture was stirred for 1 h at 5 ° C and then added dropwise at 5 ° C under nitrogen over the zinc sulfate solution in 1 h. Stirring was continued for one hour and the solid was subsequently filtered off with suction using a D4 frit. Thereafter, the product was washed with portions of 300 ml of water until the conductivity of the wash water was ⁇ 0.3 mS / cm, and then dried at 50 ° C in a vacuum oven.
  • the mixing piece was picked up by a downstream mill and formed into a plate and stored for 24 hours at room temperature.
  • the processing temperatures were below 60 ° C. 3rd mixing stage:
  • the tested vulcanizates show increased hardness values and improved Mooney viscosity compared to the reference.
  • Rubber formulations 2 and 4 show excellent rolling resistance and improved abrasion.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Polysulfidmischungen, enthaltend zwei oder mehr Verbindungen der Formel (I), wobei die Kationen K1 + und K2 + unabhängig voneinander für beliebige einwertige oder für den n-ten Teil eines n-wertigen Kationsund m für 0, 1 und/oder 2 steht, Verfahren zur Herstellung dieser Polysulfidmischungen, die Verwendung der Polysulfidmischungen in Kautschukmischungen, die Kautschukmischungen, daraus hergestellte Kautschukvulkanisate und deren Verwendung.

Description

Λ
- 1 -
Polvsulfidmischung, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Polv- sulfidmischung in Kautschukmischungen
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Polysulfidmischungen, Verfahren zur Herstellung dieser Polysulfidmischungen, die Verwendung der Polysulfidmischungen in Kautschuk- mischungen, daraus hergestellte Kautschukvulkanisate und deren Verwendung.
Kieselsäurehaltige Kautschukmischungen sind wichtige Ausgangsmaterialien, beispielsweise für die Herstellung von Reifen mit verringertem Rollwiderstand. Diese leisten beim Abrollen weniger Verformungsarbeit (als Reifen, welche allein Ruß als Füllstoff enthalten) und senken deshalb den Kraftstoffverbrauch. Durch die in verschiedenen Staaten beschlossene Kennzeichnungspflicht des Rollwiderstands für Reifen besteht ein großes Interesse daran, diesen Widerstand weiter zu senken.
Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Vulkanisate werden, wie beispielsweise in DE 2 255 577 A erwähnt, polysulfidische Silane als Verstärkungsadditive eingesetzt. Das Eigenschaftsprofil der so hergestellten Kautschukvulkanisate ist noch nicht optimal. Neben einer Verbesserung des Rollwiderstands ist insbesondere eine niedrige Fließviskosität (Mooney Viskosität ML 1 +4/100°C) der Kautschukmischung erwünscht, was die Verarbeitbarkeit begünstigt. Hierfür wurden weitere Zusatzstoffe vorgeschlagen, wie Fettsäureester, Fettsäuresalze oder Mineralöle, welche zwar die Fließfähigkeit erhöhen, gleichzeitig aber die Spannungswerte bei größerer Dehnung (z.B. 100% bis 300%) oder auch die Härte der Vulkanisate vermindern, so dass die verstärkende Wirkung des Füllstoffes nicht mehr voll zum Tragen kommt. Eine zu geringe Härte oder Steifigkeit des Vulkanisats resultiert aber in unbefriedigendes Fahrverhalten des Reifens besonders in Kurven. Zur Erhöhung der Härte des Vulkanisats kann der Anteil an verstärkendem Füllstoff erhöht, oder der Anteil an Weichmacherol verringert werden, wobei jede dieser beiden Maßnahmen den Nachteil der höheren Mischungsviskosität bei der Verarbeitung bedingt.
In EP 0 489 313 werden Glykolfunktionen enthaltende Additive mit guten mechanischen Eigenschaften und verbessertem Hystereseverhalten beschrieben. Im Vergleich mit dem Bis-[3-(triethoxysilyl)-propyl]-tetrasulfid gemäß DE-OS 2 255 577 zeigen die Beispiele aber keine Verbesserung des Rollwiderstands (tan δ bei 60°C).
In EP 1 000 968 konnte eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften durch Verwendung eines polysulfidischen Silans in Kombination mit einem speziellen Reversionsschutzmittel in SBR erzielt werden, wobei aber weder bei der Mischungs- Viskosität noch beim Rollwiderstand (tan δ bei 60°C) eine signifikante Änderung gegenüber dem Stand der Technik erzielt wurde.
In der bis dato unveröffentlichten Anmeldung EP 1 1 164319 ist die Verwendung einer Verbindung mit der idealisierten Struktur (II) beschrieben. Für den Fachmann auf dem Gebiet der Polysulfidverbindungen ist - in Anbetracht der schwierigen Auftrennung von Polysulfiden - anhand der Formulierung in der EP 1 1 164319 offensichtlich, dass es sich um eine Mischung verschiedener Verbindungen handelt, welche gemittelt über die Anzahl Schwefelatome und Alkylenbrücken ungefähr der Formel (I I) entspricht. Eine Analyse der Zusammensetzung der Mischung wurde nicht durchgeführt.
Figure imgf000003_0001
Gegenüber einer Referenzmischung ohne die Verbindung mit der idealisierten Struktur (II) wurden Abrieb und Rollwiderstand verschlechtert. Zudem stieg die Anvulkanisationsdauer nach Mooney bei 130°C unerwünscht hoch an.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung neuer Kautschukadditive, Verfahren zu deren Herstellung und neuer Kautschukmischungen, welche bei gleicher oder verbesserter Fließfähigkeit der Kautschukmischungen in Vulkanisate mit vermindertem Rollwiderstand überführt werden können, bei denen aber zugleich die ebenfalls wichtigen Parameter Shore A Härte, Modul 300, Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Abrieb keine wesentliche Beeinträchtigung zeigen.
Die Nacharbeitung der in EP 1 1 164319 offenbarten Mischung zeigte, dass diese neben 54% der Verbindung der Formel (II) 25% 2,2'-Dithiobisbenzoesäure und 21 % einer Verbindung enthält, bei der die beiden Benzoesäurereste jeweils in 2-Position mittels einer S2-(CH2)6-S2-(CH2)6-S2 Kette verbunden sind.
Überraschend wurde nun gefunden, dass bei einer engeren Verteilung der S-(CH2)6-S- Einheiten in der Polysulfidmischung das Eigenschaftsprofil von Kautschukmischungen enthaltend diese Polysulfidmischung und deren Vulkanisat deutlich verbessert wird und dadurch die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst wird. — —
Zudem wurde gefunden, dass nicht nur die Verbindungen mit der idealisierten Struktur (II) die gewünschten Eigenschaften der Kautschukmischungen und daraus gewonnener Vulkanisate erzielen, sondern auch Salze dieser Verbindungen, insbesondere Zinksalze.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher Polysulfidmischungen enthaltend zwei oder mehr Verbindungen der Formel (I),
Figure imgf000004_0001
wobei die Kationen K und K2 + unabhängig voneinander für beliebige einwertige oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations stehen und m für O, 1 und/oder 2 steht, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Anteil an Verbindung(en) mit m = 1 wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 85%, besonders bevorzugt wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt 93 bis 99% beträgt, bezogen auf die Gesamtmenge an Polysulfidverbindungen der Formel (I). Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sind die Mengenangaben in Bezug auf die Verbindungen der Formel (I) als Flächenprozent- angaben bei der HPLC-Messung mit UV-Detektor zu verstehen, wie sie im Anschluss an Beispiel 3 beschrieben ist.
Vorzugsweise stehen die Kationen K und K2 + unabhängig voneinander für H+, für ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, 14 Erdalkalikation, insbesondere 14 Mg2+, 14 Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für 14 Zn2+.
Ganz besonders bevorzugt stehen die Kationen K und K2 + unabhängig voneinander für H+ oder für 14 Zn2+, insbesondere für 14 Zn2+.
Typischerweise enthalten erfindungsgemäße Polysulfidmischungen insgesamt bis zu 10%, bevorzugt bis zu 7,5%, besonders bevorzugt bis zu 5% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3% an Polysulfidverbindungen der Formel (I) mit m = 0, bezogen auf die Gesamtmenge an Polysulfidverbindungen der Formel (I).
Entsprechend enthalten erfindungsgemäße Polysulfidmischungen gewöhnlich insgesamt bis zu 10%, bevorzugt bis zu 7,5%, besonders bevorzugt bis zu 5% und ganz besonders bevorzugt weniger als 2% an Polysulfidverbindungen der Formel (I) mit m = 2, bezogen auf die Gesamtmenge an Polysulfidverbindungen der Formel (I).
Der gesamte Anteil an Polysulfiden der Formel (I) mit m = 0 und/oder m = 2 in den erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen beträgt bis zu 20%, vorzugsweise bis zu 15%, besonders bevorzugt bis zu 10% und ganz besonders bevorzugt 1 bis 7% bezogen auf die Gesamtmenge an Polysulfidverbindungen der Formel (I).
Im Regelfall weisen erfindungsgemäße Polysulfidmischungen einen Schwefelgehalt gemäß Elementaranalyse von 22 - 32%, bevorzugt von 24 - 30% und besonders bevorzugt von 27 - 29% auf. In den erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen besitzen die Moleküle der Formel (I) normalerweise im Durchschnitt 3,5 - 4,5, bevorzugt 3,7 - 4,3, besonders bevorzugt 3,8 - 4,2 und ganz besonders bevorzugt 3,9 - 4,1 Schwefelatome.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Polysulfidmischung weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 3%, ganz besonders bevorzugt weniger als 1 % Nebenprodukte oder Beimischungen, also Verbindungen, die nicht der Formel (I) entsprechen.
Typischerweise enthält die erfindungsgemäße Polysulfidmischung weniger als 2%, bevorzugt weniger als 1 %, besonders bevorzugt weniger als 0,3%, ganz besonders bevorzugt weniger 0,1 % und meist bevorzugt keinen elementaren Schwefel als Beimischung.
Typischerweise enthält die erfindungsgemäße Polysulfidmischung weniger als 2%, bevorzugt weniger als 1 %, besonders bevorzugt weniger als 0,3%, ganz besonders bevorzugt weniger 0,1 % und meist bevorzugt keine Beschleuniger der Mercapto- bzw. Sulfenamid-Gruppe als Beimischung. Eine erfindungsgemäße Polysulfidmischung hat typischerweise einen Gesamt-Chlor- Gehalt < 1 %, bevorzugt < 1000ppm, besonders bevorzugt < 200ppm, ganz besonders bevorzugt < 50ppm, am meisten bevorzugt < 10ppm.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen durch Inkontaktbringen von 2-Mercaptobenzoesäure oder deren Salzen (I II) mit Hexamethylen-1 ,6-bisthiosulfaten (IV).
Figure imgf000006_0001
(I I I) (IV) Hierbei stehen die Kationen K3 + und K4 + unabhängig voneinander für beliebige einwertige Kationen oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations, vorzugsweise für H+, für ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, 14 Erdalkalikation, insbesondere 14 Mg2+, 14 Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für 14 Zn2+, besonders bevorzugt für H+, Na+, K+ oder für 14 Zn2+. Die beiden Kationen K5 + sind dabei gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich und stehen unabhängig voneinander für beliebige einwertige Kationen oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations, vorzugsweise für ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, 14 Erdalkalikation, insbesondere 14 Mg2+, 14 Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für 14 Zn2+, besonders bevorzugt für Na+. In einer besonders bevorzugten Form wird als Verbindung der Formel (IV) das kommerziell erhältliche Dinatriumhexamethylen-1 ,6-bisthiosulfatdihydrat eingesetzt.
Das Inkontaktbringen von Verbindung(en) der Formel (III) mit Verbindung(en) der Formel (IV) findet üblicherweise in einem wässrigen oder wässrig-organischen Medium statt, wobei eine Schutzgasatmosphäre vorteilhaft ist, um Oxidationsprodukte zu verhindern. Das wässrig-organische Medium enthält dabei Wasser und ein oder mehrere organische Lösungsmittel, insbesondere Lösungsmittel aus der Gruppe Alkohole, Ester und Ether.
Als Schutzgase können alle Gase verwendet werden, welche unter Reaktionsbedingungen nicht oder nur unwesentlich reagieren. Vorzugsweise werden Edelgase oder Stickstoff verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform geschieht das Inkontaktbringen in Gegenwart von Aldehyden und/oder Ketonen, insbesondere in Gegenwart von Formaldehyd.
Das Inkontaktbringen erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von -5°C bis 19°C, besonders bevorzugt im Bereich von 0°C bis 15°C, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0°C bis 10°C. Zu hohe Temperaturen und lange Reaktions- und Nachrühr- Zeiten führen vermehrt zu Nebenprodukten. Bei Temperaturen im Bereich von 0 - 10°C können mit sehr hoher Selektivität Verbindungen der Formel (I) mit m = 1 erzeugt werden. Bereits bei Temperaturen > 20°C verringert sich die Selektivität für diese Substanz und insbesondere bei längeren Reaktionszeiten nimmt der Anteil an Produkten der Formel (I) mit m = 1 ab, wobei der Anteil an Verbindungen der Formel (I) mit m = 0 ansteigt, welche aber beim Einsatz in Kautschuk nicht zur gewünschten Verringerung des Rollwiderstands des Vulkanisats führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das wässrige Medium, Verbindung(en) (IV) und Formaldehyd vorgelegt und 2-Mercaptobenzoesäure (III) als wässrige Lösung ihrer Salze, d. h. Verbindung(en) der Formel (III), wobei K3 + und/oder K4 + nicht für H+ stehen, zudosiert, wobei der pH im Bereich von 7 - 13, besonders bevorzugt 8 - 12, insbesondere 9 - 1 1 gehalten wird, vorzugsweise durch Zugabe einer Brönsted-Säure. Diese kann in beliebiger Konzentration, vorzugsweise jedoch verdünnt, zugegeben werden. Besonders bevorzugt wird eine oder mehrere Mineralsäuren verwendet. Durch anschließende Zugabe von weiterer Säure wird der pH vorzugsweise auf einen Bereich von 0 - 4, insbesondere 1 - 3 gestellt. Dadurch können die Verbindungen der Formel (V), in denen m für 0, 1 und/oder 2 steht, ausgefällt und erfindungsgemäße Polysulfid- mischungen auf Basis von Polysulfiden der Formel (I) erhalten werden, bei denen K und K2 + für H+ stehen.
Figure imgf000007_0001
Erfindungsgemäße Polysulfide der Formel (I), in denen wenigstens eines der Kationen K und/oder K2 + für ein anderes Kation als H+ stehen, können durch Inkontakbringen von Salzen dieser Kationen K und/oder K2 + (insbesondere in Form ihrer wässrigen Lösungen) mit Polysulfiden der Formel (I) hergestellt werden. Als Salze werden hierfür vorzugsweise Sulfate, Hydrogensulfate, Phosphate, Hydrogenphosphate, Dihydrogen- phosphate, Carbonate, Hydrogencarbonate, Hydroxide, Nitrate, Chloride und Acetate, besonders bevorzugt Sulfate eingesetzt.
Das Inkontaktbringen mit obigen Salzen findet bevorzugt in wässrigem Medium und bei Temperaturen von vorzugsweise 0 - 20°C, insbesondere 0 - 10°C und vorzugsweise bei pH-Werten von 3 - 10, bevorzugt von 4 - 9, insbesondere von 5 - 8 statt. Erfindungsgemäße Polysulfide der Formel (I), in denen K und/oder K2 +, für ein anderes Kation als H+ stehen, können auch ohne Zwischenisolierung von Verbindungen der Formel (V) oder deren Salze vorteilhaft in einem Eintopfverfahren hergestellt werden.
Erfindungsgemäße Polysulfide der Formel (I), in denen K und/oder K2 +, für ein anderes Kation als H+ stehen, werden vorzugsweise dadurch erhalten, dass nach Kontaktieren der Verbindung(en) der Formel (III) mit mindestens einer Verbindung der Formel (IV) die Polysulfide durch Inkontaktbringen mit einem Salz der Kationen K und/oder K2 +, wobei Ki+ und/oder K2 + für ein anderes Kation als H+ stehen, bevorzugt mit einem Zinksalz, insbesondere mit Zinksulfat, ausgefällt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch Polysulfidverbindungen der Formel (I) bei denen K und/oder K2 + vorzugsweise K und K2 + für ein anderes Kation als H+, vorzugsweise für 14 Zn2+ stehen. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung Polysulfidverbindungen der Formel (I), in denen K und/oder K2 + für 14 Zn2+ und m für 1 und/oder 2 steht, insbesondere für 1 steht.
Die entsprechenden Polysulfidverbindungen der Formel (I) bei denen K und/oder K2 + für ein anderes Kation als H+, vorzugsweise für 14 Zn2+ stehen sind u. a. durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren erhältlich. Da solche Polysulfidverbindungen, insbesondere Verbindungen mit m = 1 , ganz besonders bevorzugt die Verbindung mit m = 1 , bei der K und K2 + für 14 Zn2+ stehen, bei Verwendung in Kautschukmischungen den erfindungsgemäßen Effekt erzielen, sind sie als zu den erfindungsgemäßen Polysulfid- mischungen äquivalent zu betrachten.
Mit dem vorliegenden Verfahren insbesondere in den bevorzugten Ausführungsformen, lassen sich die erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen in sehr hoher Ausbeute herstellen.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen auf Basis von Verbindungen der Formel (I) nach der Herstellung bei Temperaturen zwischen 0 - 35°C gelagert.
Überraschend wurde nun gefunden, dass durch die erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen die Fließfähigkeit von Kautschukmischungen und deren Anvulkanisationszeit verbessert wird und zugleich Vulkanisate mit geringerem Rollwiderstand und geringerem Abrieb erhalten werden.
Gegenstand der Erfindung sind daher Kautschukmischungen, enthaltend jeweils mindestens einen Kautschuk und eine erfindungsgemäße Polysulfidmischung auf Basis von Verbindungen der Formel (I). Gegenstand der Erfindung sind insbesondere Kautschukmischungen, enthaltend jeweils mindestens einen Kautschuk, ein schwefelhaltiges Alkoxysilan, einen kieselsäurebasierenden Füllstoff, und eine erfindungsgemäße Polysulfidmischung auf Basis von Verbindungen der Formel (I). Bevorzugte Kautschukmischungen enthalten die bevorzugten Polysulfidmischungen.
Die erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen können auch teilweise oder vollständig auf inerten, organischen oder anorganischen Trägern absorbiert eingesetzt werden. Bevorzugte Trägermaterialien sind Kieselsäure, natürliche und synthetische Silikate, Aluminiumoxid und/oder Russe.
Der Gesamtgehalt der erfindungsgemäßen Polysulfidmischung in den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen beträgt vorzugsweise 0,1 bis 15 phr, besonders bevorzugt 0,3 bis 7 phr, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 3 phr und am meisten bevorzugt 0,7 bis 1 ,5 phr. Die Einheit phr steht für Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile an in der Kautschukmischung eingesetztem Kautschuk.
Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen können Naturkautschuk und/oder Synthesekautschuke verwendet werden. Bevorzugte Synthesekautschuke sind beispielsweise
BR - Polybutadien
ABR - Butadien/Acrylsäure-C1 -C4-alkylester-Copolymerisat
CR - Polychloropren
IR - Polyisopren
SBR - Styrol/Butadien-Copolymerisate mit Styrolgehalten von 1 -60, bevorzugt 20-50
Gew.-%
NR - Isobutylen/Isopren-Copolymerisate
NBR - Butadien/Acrylnitril-Copolymerisate mit 5-60, vorzugsw. 10-50 Gew-%
Acrylnitrilgehalt
HNBR - teilhydrierter oder vollständig hydrierter NBR-Kautschuk EPDM - Ethylen/Propylen/Dien-Copolymerisate sowie Mischungen aus zwei oder mehr dieser Kautschuke.
Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen mindestens einen SBR-Kautschuk und mindestens einen BR-Kautschuk, besonders bevorzugt im Gewichtsverhältnis SBR:BR von 60:40 bis 90:10. In einer vorteilhaften Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen zudem mindestens einen NR-Kautschuk. Besonders bevorzugt weisen sie wenigstens einen SBR-Kautschuk, wenigstens einen BR-Kautschuk und wenigstens einen NR-Kautschuk auf, wobei ganz besonders bevorzugt das Gewichtsverhältnis von SBR-Kautschuk zu BR-Kautschuk zu NR-Kautschuk 60 bis 85:10 bis 35:5 bis 20 beträgt.
Als schwefelhaltige Alkoxysilane für die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen sind z.B. Bis-(triethoxysilylpropyl)tetrasulfan (z.B. Si 69 von Evonik) und Bis-(triethoxysilyl- propyl)disulfan (z.B. Si 75 von Evonik), 3-(Triethoxysilyl)-1 -propanthiol, polyether- funktionalisierte Mercaptosilane wie Si 363 von Evonik, thioesterfunktionalisierte Alkoxy- silane wie NXT oder NXT Z von Momentive (früher GE) geeignet. Es können auch Mischungen der schwefelhaltigen Alkoxysilane eingesetzt werden. Flüssige schwefelhaltige Alkoxysilane können zur besseren Dosierbarkeit und/oder Dispergierbarkeit auf einem Träger aufgezogen sein (dry liquid). Der Wirkstoffgehalt liegt zwischen 30 und 70 Gew.-Teilen, bevorzugt 40 und 60 Gew.-Teilen je 100 Gew.-Teile dry liquid. Der Anteil der schwefelhaltigen Alkoxysilane in den erfindungsgemäßen Kautschukmischungen beträgt vorzugsweise 2 bis 20 phr, besonders bevorzugt 3 bis 1 1 phr und ganz besonders bevorzugt 5 bis 8 phr, jeweils berechnet als 100%iger Wirkstoff. Vorzugsweise ist die Menge an schwefelhaltigem Alkoxysilan größer oder gleich der Menge an der erfindungsgemäßen Polysulfidmischung auf Basis von Verbindungen der Formel (I). Besonders bevorzugt beträgt das Gewichtsverhältnis von schwefelhaltigem Alkoxysilan zur erfindungsgemäßen Polysulfidmischung auf Basis von Verbindungen der Formel (I) 1 ,5: 1 bis 20: 1 , ganz besonders bevorzugt 3:1 bis 15: 1 und am meisten bevorzugt 5: 1 bis 10:1 .
Die erfindungsgemäß bevorzugte Kautschukmischung enthält zudem einen oder mehrere kieselsäurebasierende Füllstoffe. Vorzugsweise werden dafür folgende Stoffe verwendet:
Kieselsäure, insbesondere Fällungskieselsäure oder pyrogene Kieselsäure, hergestellt z.B. durch Fällung von Lösungen von Silikaten oder Flammenhydrolyse von Siliziumhalogeniden mit spezifischen Oberflächen von 5 - 1000, vorzugsweise 20 - 400 m2/g (BET-Oberfläche) und mit Primärteilchengrößen von 10 - 400 nm. Die Kieselsäuren können gegebenenfalls auch als Mischoxide mit anderen Metalloxiden wie AI-, Mg-, Ca-, Ba-, Zn-, Zr-, Ti-Oxiden vorliegen. synthetische Silikate, wie Aluminiumsilikat, Erdalkalisilikate wie Magnesium- oder Calciumsilikat, mit BET-Oberflächen von 20 - 400 m2/g und Primärteilchengröße von 10 - 400 nm, Λ„
- 10 - natürliche Silikate, wie Kaolin und andere natürliche vorkommende Kieselsäuren,
Glasfasern auch in Formen von Matten und Strängen, Mikroglaskugeln.
Es können selbstverständlich zusätzliche Füllstoffe verwendet werden. Insbesondere sind hierfür nach dem Flammruß, Furnace- oder Gasruß-Verfahren hergestellt Ruße geeignet, welche BET-Oberflächen von 20 - 200 m2/g besitzen, wie SAF-, ISAF-, I ISAF-, HAF-, FEF- oder GPF-Ruße.
Der Gesamtgehalt an Füllstoffen beträgt vorzugsweise 10 bis 200 phr, besonders bevorzugt 50 bis 160 phr und ganz besonders bevorzugt 60 bis 120 phr. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform stellt die Kombination von Kieselsäure, Ruß und erfindungsgemäßer Polysulfidmischung dar. Dabei kann das Verhältnis von Kieselsäure zu Ruß in beliebigen Grenzen variieren, wobei für die Anwendung in Reifen ein Kieselsäure : Ruß - Gewichtsverhältnis von 20 : 1 bis 1 ,5 : 1 bevorzugt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Kautschuk- mischungen auch einen oder mehrere Vernetzer. Hierfür sind insbesondere Schwefelbasierende oder peroxidische Vernetzer geeignet, wobei Schwefel-basierte Vernetzer besonders bevorzugt sind.
Als peroxidische Vernetzer werden vorzugsweise Bis(2,4-dichlorbenzyl)peroxid, Dibenzoylperoxid, Bis(4-chlorbenzoyl)peroxid, 1 , 1 -Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethyl- cylohexan, tert-Butylperbenzoat, 2,2-Bis(t-butylperoxy)butan, 4,4-Di-tert-butylperoxynonyl- valerat, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan, tert-Butylcumylper- oxid, 1 ,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol, Di-tert-butylperoxid und 2,5-Dimethyl-2,5- di(tert-butylperoxy)-3-hexin eingesetzt.
Es kann vorteilhaft sein, neben diesen peroxidischen Vernetzern noch weitere Zusätze zu verwenden, mit deren Hilfe die Vernetzungsausbeute erhöht werden kann: Hierfür sind beispielsweise Triallylisocyanurat, Triallylcyanurat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Triallyltrimellitat, Ethylenglycoldi(meth)acrylat, Butandioldi(meth)acrylat, Trimetylolpropan- tri(meth)acrylat, Zinkdiacrylat, Zinkdimethacrylat, 1 ,2-Polybutadien oder N,N '-m-Phenylen- dimaleinimid geeignet. Als Vernetzer kann Schwefel in elementarer löslicher oder unlöslicher Form oder in Form von Schwefelspendern eingesetzt werden. Als Schwefelspender kommen beispielsweise Dimorpholyldisulfid (DTDM), 2-Morpholinodithiobenzothiazol (MBSS), Caprolactam- Λ Λ
- 1 1 - disulfid, Dipentamethylenthiuramtetrasulfid (DPTT) und Tetramethylthiuramdisulfid (TMTD) in Frage.
Grundsätzlich kann die Vernetzung der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen mit Schwefel oder Schwefelspendern allein erfolgen, oder zusammen mit Vulkanisationsbeschleunigern, wofür z.B. Dithiocarbamate, Thiurame, Thiazole, Sulfenamide, Xanthogenate, bi- oder polycyclische Amine, Guanidinderivate, Dithiophosphate, Caprolactame und Thioharnstoffderivate geeignet sind. Weiterhin sind auch Zinkdiamindiisocyanat, Hexamethylentetramin, 1 ,3-Bis(citraconimidomethyl)benzol sowie zyklische Disulfane geeignet. Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen Schwefel-basierende Vernetzer und Vulkanisationsbeschleuniger.
Besonders bevorzugt werden als Vernetzungsmittel Schwefel, Magnesiumoxid und/oder Zinkoxid eingesetzt, denen die bekannten Vulkanisationsbeschleuniger, wie Merkapto- benzothiazole, Thiazolsulfenamide, Thiurame, Thiocarbamate, Guanidine, Xanthogenate und Thiophosphate zugesetzt werden. Die Vernetzungsmittel und Vulkanisationsbeschleuniger werden bevorzugt in Mengen von 0,1 bis 10 phr, besonders bevorzugt von 0,1 bis 5 phr, eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen können weitere Kautschukhilfsmittel enthalten, wie Reaktionsbeschleuniger, Alterungsschutzmittel, Wärmestabilisatoren, Lichtschutzmittel, Antioxidantien, insbesondere Ozonschutzmittel, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Schlagzähfestigkeitsverbesserer, Weichmacher, Tackifier, Treibmittel, Farbstoffe, Pigmente, Wachse, Streckmittel, organische Säuren, Verzögerer, Metalloxide und Aktivatoren, insbesondere Triethanolamin, Polyethylenglykol, Hexantriol und Reversionsschutzmittel.
Diese Kautschukhilfsmittel werden in üblichen Mengen eingesetzt, die sich u. a. nach dem Verwendungszweck der Vulkanisate richten. Übliche Mengen sind 0,1 bis 30 phr.
Als Alterungsschutzmittel werden bevorzugt alkylierte Phenole, styrolisiertes Phenol, sterisch gehinderte Phenole wie 2,6-Di-tert.-butylphenol, 2,6-Di-tert-butyl-p-kresol (BHT), 2,6-Di-tert.-butyl-4-ethylphenol, estergruppenhaltige sterisch gehinderte Phenole, thioetherhaltige sterisch gehinderte Phenole, 2,2'-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert-butyl- phenol) (BPH) sowie sterisch gehinderte Thiobisphenole verwendet.
Falls eine Verfärbung des Kautschuks ohne Bedeutung ist, können auch aminische Alterungsschutzmittel z. B. Mischungen aus Diaryl-p-phenylendiaminen (DTPD), octyliertes Diphenylamin (ODPA), Phenyl-a-naphthylamin (PAN), Phenyl-ß-naphthylamin (PBN), vorzugsweise solche auf Phenylendiaminbasis, z. B. N-lsopropyl-N'-phenyl-p- phenylendiamin, N-1 ,3-Dimethylbutyl-N'-Phenyl-p-phenylendiamin (6PPD), N-1 ,4- Dimethylpentyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (7PPD), N,N'-bis-(1 ,4-Dimethylpentyl)-p- phenylendiamin (77PD) eingesetzt werden. Weitere Alterungsschutzmittel sind Phosphite wie Tris-(nonylphenyl)phosphit, polymeri- siertes 2,2,4-Trimethyl-1 ,2-dihydrochinolin (TMQ), 2-Mercaptobenzimidazol (MBI), Methyl- 2-Mercaptobenzimidazol (MMBI), Zinkmethylmercaptobenzimidazol (ZMMBI), welche meist in Kombination mit obigen phenolischen Alterungsschutzmitteln eingesetzt werden. TMQ, MBI und MMBI werden vor allem für NBR-Kautschuke verwendet, welche peroxidisch vulkanisiert werden.
Die Ozonbeständigkeit kann durch Antioxidantien wie beispielsweise N-1 ,3-Dimethylbutyl- N'-phenyl-p-phenylendiamin (6PPD), N-1 ,4-Dimethylpentyl-N'-phenyl-p-phenylendiamin (7PPD), N,N'-Bis- (1 ,4-dimethylpentyl)-p-phenylendiamin (77PD), Enolether oder cyclische Acetale. verbessert werden. Verarbeitungshilfsmittel sollen zwischen den Kautschuk-Partikeln wirksam werden und Reibungskräften beim Mischen, Plastifizieren und Verformen entgegenwirken. Als Verarbeitungshilfsmittel können die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen alle für die Verarbeitung von Kunststoffen üblichen Gleitmittel enthalten, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Öle, Paraffine und PE-Wachse, Fettalkohole mit 6 bis 20 C- Atomen, Ketone, Carbonsäuren, wie Fettsäuren und Montansäuren, oxidiertes PE-Wachs, Metallsalze von Carbonsäuren, Carbonsäureamide sowie Carbonsäureester, beispielsweise mit den Alkoholen Ethanol, Fettalkoholen, Glycerin, Ethandiol, Pentaerythrit und langkettigen Carbonsäuren als Säurekomponente.
Um die Entflammbarkeit zu vermindern und die Rauchentwicklung beim Verbrennen zu verringern, kann die erfindungsgemäße Kautschukmischungszusammensetzung auch Flammschutzmittel enthalten. Hierfür werden beispielsweise Antimontrioxid, Phosphorsäureester, Chlorparaffin, Aluminiumhydroxid, Borverbindungen, Zinkverbindungen, Molybdäntrioxid, Ferrocen, Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat verwendet.
Vor der Vernetzung können dem Kautschukvulkanisat auch weitere Kunststoffe beigefügt werden, welche beispielsweise als polymere Verarbeitungshilfsmittel oder Schlagzähigkeitsverbesserer wirken. Diese Kunststoffe werden bevorzugt gewählt aus der Gruppe bestehend aus den Homo- und Copolymeren auf Basis von Ethylen, Propylen, Butadien, Styrol, Vinylacetat, Vinylchlorid, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Acrylaten und Methacrylaten mit Alkoholkomponenten von verzweigten oder unverzweigten d- bis C10- Alkoholen, wobei Polyacrylate mit gleichen oder verschiedenen Alkoholresten aus der Gruppe der C4- bis C8-Alkohole, insbesondere des Butanols, Hexanols, Octanols und 2- Ethylhexanols, Polymethylmethacrylat, Methylmethacrylat-Butylacrylat-Copolymere, Methylmethacrylat-Butylmethacrylat-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, chloriertes Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Propylen-Dien-Copoly- mere besonders bevorzugt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Kautschukmischung 0,1 bis 15 phr des Reversionsschutzmittels 1 ,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)- hexan (CAS-Nr.: 151900-44-6), wodurch eine Verringerung von tan δ (60 °C), d.h. des Rollwiderstands ermöglicht wird, die Abriebwerte verbessert und die Anvulkanisationszeit und Ausvulkanisationszeit verkürzt werden können.
Bevorzugt zeichnen sich die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen dadurch aus, dass ein daraus bei 170°C/t95 geheiztes Vulkanisat einen Verlustfaktor tan δ bei 60°C von < 0, 16, besonders bevorzugt < 0, 12, insbesondere < 0, 1 1 und gleichzeitig eine Härte Shore A bei 23°C von > 66 aufweist. In Kombination damit können durch die erfindungsgemäßen Kautschukmischungen auch eine Ausvulkanisationszeit von kleiner 2000 Sekunden erreicht werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen, durch Mischen von mindestens einem Kautschuk mit mindestens einem kieselsäurebasierenden Füllstoff, einem schwefelhaltigen Alkoxysilan und mindestens einer erfindungsgemäßen Polysulfidmischung. Vorzugsweise werden dabei 10 bis 150 phr, besonders bevorzugt 30 bis 120 phr und ganz besonders bevorzugt 50 bis 100 phr Füllstoff, 0,1 bis 15 phr, besonders bevorzugt 0,3 bis 7 phr, ganz besonders bevorzugt 0,5 bis 3 phr und am meisten bevorzugt 0,7 bis 1 ,5 phr erfindungsgemäße Polysulfidmischung sowie 2 bis 20 phr, besonders bevorzugt 3-1 1 phr und ganz besonders bevorzugt 5 bis 8 phr des schwefelhaltigen Alkoxysilans eingesetzt. Weiterhin können im Mischverfahren die oben genannten zusätzlichen Füllstoffe, Vernetzer, Vulkanisationsbeschleuniger und Kautschukhilfsmittel, vorzugsweise in den oben angegebenen Mengen zugesetzt werden. Bei dem mehrstufigen Mischverfahren erfolgt die Zugabe der erfindungsgemäßen Polysulfidmischung bevorzugt im ersten Teil des Mischprozesses und die Zugabe von einem oder mehreren Vernetzern, insbesondere Schwefel, und ggf. Vulkanisationsbeschleuniger in einer späteren Mischstufe. Die Temperatur der Kautschukmasse beträgt dabei vorzugsweise 100 bis 200 °C, besonders bevorzugt 120°C bis 170 °C. Die Scher- raten bei der Mischung betragen 1 bis 1000 sec"1 , bevorzugt 1 bis 100 sec"1. In einer Λ Λ
- 14 - bevorzugten Ausführungsform wird die Kautschukmischung nach der ersten Mischstufe abgekühlt und der Vernetzer und ggf. Vernetzungsbeschleuniger und/oder Zusätze mit deren Hilfe die Vernetzungsausbeute erhöht wird, in einer späteren Mischstufe bei < 140°C, vorzugsweise < 100°C zugegeben. Die Zugabe der erfindungsgemäßen Poly- sulfidmischung in einer späteren Mischstufe und bei tieferen Temperaturen wie 40 bis 100°C ist ebenfalls möglich z.B. zusammen mit Schwefel und Vernetzungsbeschleuniger.
Die Abmischungen des Kautschuks mit dem Füllstoff und der erfindungsgemäßen Polysulfidmischung kann in üblichen Mischaggregaten, wie Walzen, Innenmischer und Mischextruder, durchgeführt werden. Die optionale Zugabe von 1 ,6-Bis(N,N-dibenzylthiocarbamoyldithio)hexan findet vorzugsweise in der ersten Stufe des mehrstufigen Mischverfahrens statt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Vulkanisation der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen, welche bevorzugt bei Massetemperaturen von 100 bis 200 °C, besonders bevorzugt bei 130 bis 180 °C durchgeführt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform geschieht die Vulkanisation bei einem Druck von 10 bis 200 bar.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch Kautschukvulkanisate erhältlich durch Vulkanisation der erfindungsgemäßen Kautschukmischungen, sowie Kautschukprodukte enthaltend diese Vulkanisate, insbesondere Reifen, da entsprechende Reifen den Vorteil einer hohen Härte gepaart mit einem guten Rollwiderstand und niedrigem Abrieb aufweisen.
Die Ausrüstung von Fahrzeugen insbesondere Kraftfahrzeugen mit Reifen, welche die erfindungsgemäßen Vulkanisate enthalten, führt zu einem geringeren Energieaufwand beim Betrieb dieser Fahrzeuge, wodurch bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren ein geringerer Kraftstoffverbrauch, bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb eine größere Reichweite und bei muskelbetriebenen Fahrzeugen eine geringere Anstrengung und/oder eine höhere Geschwindigkeit ermöglicht wird. Daher umfasst die vorliegende Erfindung auch Fahrzeuge enthaltend Kautschukprodukte, welche die erfindungsgemäßen Vulkanisate beinhalten.
Die erfindungsgemäßen Kautschukvulkanisate eignen sich zur Herstellung von Form- körpern mit verbesserten Eigenschaften, z.B. für die Herstellung von Kabelmäntel, Schläuchen, Treibriemen, Förderbändern, Walzenbelägen, Reifen, Schuhsohlen, Dichtungsringen und Dämpfungselementen. Λ
- 15 -
Das erfindungsgemäße Kautschukvulkanisat kann zudem zur Herstellung von Schaumstoffen verwendet werden. Dazu werden ihr chemisch oder physikalisch wirkende Treibmittel zugefügt. Als chemisch wirkende Treibmittel kommen alle für diesen Zweck bekannten Substanzen in Betracht, wie beispielsweise Azodicarbonamid, p- Toluolsulfonylhydrazid, 4,4'-Oxybis(benzolsulfohydrazid), p-Toluolsulfonylsemicarbazid, 5- Phenyltetrazol, Ν,Ν'-Dinitroso-pentamethylentetramin, Zinkcarbonat oder Natrium- hydrogencarbonat sowie diese Substanzen enthaltende Mischungen. Als physikalisch wirkende Treibmittel sind beispielsweise Kohlendioxid oder Halogenkohlenwasserstoffe geeignet. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Polysulfidmischung zur Herstellung von Kautschukmischungen, und deren Vulkanisaten insbesondere zur Herstellung von Kautschukmischungen enthaltend zumindest jeweils einen Kautschuk, ein schwefelhaltiges Alkoxysilan und einen kieselsäurebasierenden Füllstoff. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Additivzusammensetzungen für Kautschuke enthaltend zumindest ein schwefelhaltiges Alkoxysilan, insbesondere Bis-(triethoxysilyl- propyl)tetrasulfan, Bis-(triethoxysilylpropyl)disulfan, 3-(Triethoxysilyl)-1 -propanthiol, polyetherfunktionalisiert.es Mercaptosilan oder thioesterfunktionalisiert.es Alkoxysilan und die erfindungsgemäße Polysulfidmischung trotz der reaktiven Gruppen eine ausreichende Verträglichkeit der Komponenten aufweisen, wodurch eine homogene Einbringung in Kautschukmischungen und eine exakte Dosierung im gewünschten Verhältnis ermöglicht wird. Daher umfasst die vorliegende Erfindung auch solche Additivzusammensetzungen für Kautschuke, sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen zur Herstellung solcher Additivzusammensetzungen. In diesen Additivzusammensetzungen beträgt das Gewichtsverhältnis von Alkoxysilan, insbesondere von Bis-(triethoxysilyl- propyl)tetrasulfan und/oder von Bis-(triethoxysilylpropyl)disulfan zu den erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen vorzugsweise 1 ,5:1 bis 20:1 , besonders bevorzugt 3:1 bis 15:1 und ganz besonders bevorzugt 5:1 bis 10:1.
Zudem umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Additiv- Zusammensetzungen für Kautschuke, dadurch gekennzeichnet, dass man schwefelhaltige Alkoxysilane mit den erfindungsgemäßen Polysulfidmischungen mischt.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verringerung des Rollwiderstands von Reifen, bei welchem man einer nicht oder teilvernetzten Kautschukmischung welche als Ausgangsmaterial für zumindest Teile des Reifen dient, eine erfindungsgemäße Polysulfidmischung beimengt und die Mischung anschließend vulkanisiert.
Bestimmung der Eigenschaften von Kautschukmischung bzw. Vulkanisaten:
Moonev-Viskositätsmessung: Die Viskosität lässt sich aus der Kraft, die Kautschuke (und Kautschukmischungen) ihrer Verarbeitung entgegensetzen, direkt bestimmen. Beim Scherscheibenviskosimeter nach Mooney wird eine geriffelte Scheibe oben und unten mit Probensubstanz umschlossen und in einer beheizbaren Kammer mit etwa zwei Umdrehungen in der Minute bewegt. Die hierzu erforderliche Kraft wird als Drehmoment gemessen und entspricht der jeweiligen Viskosität. Die Probe wird in der Regel eine Minute lang auf 100°C vorgewärmt; die Messung dauert weitere 4 Minuten, wobei die Temperatur konstant gehalten wird. Die Viskosität wird zusammen mit den jeweiligen Prüfbedingungen angegeben, beispielsweise ML (1 +4) 100°C (Mooney viscosity, large rotor, Vorwärmzeit und Prüfzeit in Minuten, Prüftemperatur). Scorch-Verhalten (Anvulkanisationszeit t 5):
Des Weiteren kann mit der gleichen Prüfung wie oben beschrieben auch das Scorch- Verhalten einer Mischung gemessen werden. Die gewählte Temperatur betrug 130°C. Der Rotor läuft solang, bis der Drehmomentswert nach Durchlaufen eines Minimums auf 5 Mooney-Einheiten relativ zum Minimumswert angestiegen ist (t5). Je größer der Wert ist (Einheit Sekunden), umso langsamer findet die Anvulkanisation statt. In der Praxis ist meist eine Anvulkanisationszeit von mehr als 300 Sekunden vorteilhaft.
Rheometer (Vulkameter) Ausvulkanisationszeit 170°C/t95:
Der Vulkanisationsverlauf am MDR (moving die rheometer) und dessen analytischen Daten werden an einem Monsanto-Rheometer MDR 2000 nach ASTM D5289-95 gemessen. Als Ausvulkanisationszeit, wird die Zeit bestimmt, bei der 95% des Kautschuks vernetzt ist. Die gewählte Temperatur betrug 170°C.
Bestimmung der Härte:
Zur Bestimmung der Härte der erfindungsgemäßen Kautschukmischung wurden 6 mm starke Walzfelle aus der Kautschukmischung gemäß Rezepturen der Tabelle 1 herge- stellt. Aus den Walzfellen wurden Prüfkörper mit 35 mm Durchmesser geschnitten, deren Shore-Härte A mittels eines digitalen Shore-Härte-Testers (Zwick GmbH & Co. KG, Ulm) Λ
- 17 - bestimmt wurden. Die Härte eines Kautschukvulkanisates gibt einen ersten Hinweis über dessen Steifigkeit wieder.
Zugversuch:
Der Zugversuch dient direkt zur Ermittlung der Belastungsgrenzen eines Elastomers und erfolgt nach DIN 53504. Die Längenausdehnung beim Bruch wird auf die Ausgangslänge bezogen und entspricht der Bruchdehnung. Weiterhin wird auch die Kraft beim Erreichen bestimmter Dehnungsstufen, meist 50, 100, 200 und 300% bestimmt und als Spannungswert ausgedrückt (Zugfestigkeit bei der angegebenen Dehnung von 300% oder Modul 300). Dyn. Dämpfung:
Dynamische Prüfverfahren werden zur Charakterisierung des Verformungsverhaltens von Elastomeren unter periodisch veränderten Belastungen verwendet. Eine von außen angebrachte Spannung verändert die Konformation der Polymerkette. Der Verlustfaktor tan δ wird dabei indirekt über das Verhältnis zwischen Verlustmodul G" und Speicher- modul G' bestimmt. Der Verlustfaktor tan δ bei 60°C geht mit dem Rollwiderstand einher und sollte möglichst niedrig sein.
Abrieb:
Der Abrieb gibt einen Hinweis auf die Abnutzung und damit auf die Lebensdauer eines Produktes. Der Abrieb wurde nach DIN 53516 bestimmt. Aus ökonomischen und ökologischen Gründen ist ein niedriger Wert anzustreben.
Beispiel 1 :
Apparatur: 2000ml Vierhalskolben mit Thermometer, Tropftrichter mit Druckausgleich,
Rückflusskühler mit Gasableitungsansatz (Blasenzähler) und Schlauch, Rührwerk, Gaseinleitungsrohr
Vorlage: 99,1 g (0,25 mol) Dinatriumhexamethylen-1 ,6-bisthiosulfatdihydrat Duralink
HTS von Flexsys (98,48%)
600 ml vollentsalztes Wasser
41 ,1 g (0,5 mol) Formaldehydlösung, ca. 36,5%ig
42 g (0,5 mol) Natriumhydrogencarbonat
Zulauf: 78,7 g (0,5 mol) 2-Mercaptobenzoesäure (98%), unter Stickstoff gelöst in
500 ml Wasser bei pH 8 durch NaOH-Zugabe
Hilfsmittel: 37%ige HCl
In der mit Stickstoff gespülten Apparatur wurde Duralink HTS und Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurden erst Natriumhydrogencarbonat und danach Formaldehyd zugegeben. Anschließend wurde bei einer Temperatur von 20 - 25°C die 2-Mercapto- benzoesäure-Lösung unter Stickstoffüberleitung innerhalb von ca. einer 1 h zugetropft. Nach beendeter Dosierung wurde 22h nachgerührt und dann unter Stickstoffüberleitung bei 20 - 25 °C der pH-Wert mit 37%iger Salzsäure auf pH 2 eingestellt. Während der pH- Einstellung schäumte der Ansatz sehr stark. Es wurde eine Stunde nachgerührt und der Feststoff anschließend mittels D4-Fritte abgesaugt. Anschließend wurde das Produkt mit Portionen von je 300 ml Wasser gewaschen, bis die Leitfähigkeit des Waschwassers < 0,3 mS/cm betrug, und dann bei 25°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet.
Ausbeute: 1 13,3 g (99,7%) einer Mischung aus Polysulfiden der Formel (I) mit m = 0, 1 und 2
Elementaranalyse: C: 52,3% H: 5,2% 0: 14,3% S: 28,0% Cl: 1200ppm
Das Produkt wurde durch RP-HPLC und Time-of-Flight Mass Spectrometry (TOF MS) analysiert. Die Prozentangaben zu den Verbindungen der Formel (I) ergaben sich aus den Flächenprozentanteilen der HPLC-Messung mit UV-Detektor. Erhalten wurden folgende Verbindungen der Formel (I) mit K und K2 + = H+:
25% Verbindung mit m = 0; 54% Verbindung mit m = 1 ; 21 % Verbindung mit m = 2. Beispiel 2
Apparatur: 4000ml Vierhalskolben mit Thermometer, Tropftrichter mit Druckausgleich,
Rückflusskühler mit Gasableitungsansatz (Blasenzähler) und Schlauch, Rühr- werk, Gaseinleitungsrohr, Dulcometer
Vorlage: 198,0 g (0,5 mol) Dinatriumhexamethylen-1 ,6-bisthiosulfatdihydrat
Duralink HTS von Flexsys (98,59%)
1200 ml vollentsalztes Wasser
82,3 g (1 ,0 mol) Formaldehydlösung, ca. 36,5%ig Zulauf: 157,4 g (1 ,0 mol) 2-Mercaptobenzoesäure (98%), unter Stickstoff gelöst in
1000 ml Wasser durch 60g NaOH-Zugabe
Hilfsmittel: 292 g (0,4 mol) 5%ige HCl (Dosierung über Dulcometer)
108,4 g (1 ,1 mol) 37%ige HCl
In der mit Stickstoff gespülten Apparatur wurden Duralink HTS und Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurde Formaldehyd zugegeben. Anschließend wurde bei einer Temperatur von 5°C 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung unter Stickstoffüberleitung innerhalb von ca. 90min zugetropft. Der Reaktionsansatz wurde durch Zutropfen einer 5%igen HCl während der Zugabe der 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung auf pH 9,5 - 10,5 gehalten. Nach beendeter Zugabe wurde 1 h bei 5°C nachgerührt und dann unter Stickstoffüberleitung bei 5 °C die 37%ige Salzsäure in 1 h zugetropft. Es wurde eine Stunde nachgerührt und der Feststoff anschließend mittels D4-Fritte abgesaugt. Danach wurde das Produkt mit Portionen von jeweils 600 ml Wasser solange gewaschen, bis die Leitfähigkeit des Waschwassers < 0,3 mS/cm betrug, und dann bei 50°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Ausbeute: 233 g (102,5%) einer Mischung aus Polysulfiden der Formel (I) mit m = 0, 1 und 2, mit K und K2 + = H+:
Elementaranalyse: C: 52,4% H: 5,1 % O: 14,3% S: 27,7% Cl: 130ppm
Die Prozentangaben zu den Verbindungen der Formel (I) ergaben sich aus den Flächen- prozentanteilen der HPLC-Messung mit UV-Detektor. 3% Verbindung mit m = 0; 96% Verbindung mit m = 1 ; 1 % Verbindung mit m = 2. Beispiel 3
Apparatur: 2000ml Vierhalskolben mit Thermometer, Tropftrichter mit Druckausgleich,
Rückflusskühler mit Gasableitungsansatz (Blasenzähler) und Schlauch, Rührwerk, Gaseinleitungsrohr, Dulcometer Vorlage: 99,0 g (0,25 mol) Duralink HTS von Flexsys (98,59%)
600 ml vollentsalztes Wasser
41 , 1 g (0,5 mol) Formaldehydlösung, ca. 36,5%ig
Zulauf: 78,7 g (0,5 mol) 2-Mercaptobenzoesäure (98%), unter Stickstoff gelöst in
500 ml Wasser durch 30g NaOH Zugabe Hilfsmittel: 98,1 g (0,1 mol) 10%ige H2S04 (Dosierung über Dulcometer)
67,4 g (0,275 mol) 40%ige H2S04
In der mit Stickstoff gespülten Apparatur wurden Duralink HTS und Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurde Formaldehyd zugegeben. Anschließend wurden bei einer Temperatur von 5°C 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung unter Stickstoffüberleitung innerhalb von ca. 90min zugetropft. Der Reaktionsansatz wurde durch Zutropfen einer 10%igen Schwefelsäure während der Zugabe der 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung auf pH 9,5 - 10,5 gehalten. Nach beendeter Zugabe wurde 1 h bei 5°C nachgerührt und anschließend unter Stickstoffüberleitung bei 5 °C die 40%ige Schwefelsäure in 1 h zugetropft. Es wurde eine Stunde nachgerührt und der Feststoff anschließend mittels D4-Fritte abgesaugt. Danach wurde das Produkt mit Portionen von jeweils 300 ml Wasser so lange gewaschen, bis die Leitfähigkeit des Waschwassers < 0,3 mS/cm betrug, und dann bei 50°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet.
Ausbeute: 1 16,7 g (102,7%) einer Mischung aus Polysulfiden der Formel (I) mit m = 0, 1 und 2, mit K und K2 + = H+: Elementaranalyse:
C: 52,5% H: 5,0% 0: 14,5% S: 28,2% Cl: < 10ppm
Die Prozentangaben zu den Verbindungen der Formel (I) ergaben sich aus den Flächen- prozentanteilen der HPLC-Messung mit UV-Detektor.
3% Verbindung mit m = 0; 96% Verbindung m = 1 ; 1 % Verbindung mit m = 2. HPLC-Gerät: Agilent 1 100 Series mit Degaser, binärer Pumpe, Säulenofen, variablem Wellenlängendetektor und Autosampier
Stationäre Phase: Inertsil ODS-3, Teilchendurchmesser 3 μηη
Säulenlänge: 150 mm
Säuleninnendurchmesser: 2,1 mm
Mobile Phase A: 100% Wasser + 25 mmol/L Ammoniumacetat
B: 95% Methanol : 5% Wasser + 25 mmol/L Ammoniumacetat
Elutionsprogram
Zeit (min) Eluent A (Vol%) Eluent B (Vol%)
0 80 20
5 80 20
30 1 99
60 1 99
62 80 20
Säulentemperatur: 40°C
Fließgeschwindigkeit: 0,3 ml/min
Laufzeit: 72 min
Injektionsvolumen: 5 μΙ
Wellenlänge des UV-Detektors: 225 nm
Eine ca. 50 mg Probe zu analysierendes Produkt wurde in einem 50 ml Messkolben eingewogen, mit 2 ml Dimethylsulfoxid versetzt, mit Tetrahydrofuran bis zur Eichmarke aufgefüllt, homogenisiert und direkt im Anschluss chromatographiert. Beispiel 4
Apparatur: 2000ml Vierhalskolben mit Thermometer, Tropftrichter mit Druckausgleich,
Rückflusskühler mit Gasableitungsansatz (Blasenzähler) und Schlauch, Rührwerk, Gaseinleitungsrohr, Dulcometer Vorlage: 99,0 g (0,25 mol) Duralink HTS von Flexsys (98,59%)
600 ml vollentsalztes Wasser
41 ,1 g (0,5 mol) Formaldehydlösung, ca. 36,5%ig
Zulauf 1 : 78,7 g (0,5 mol) 2-Mercaptobenzoesäure (98%), unter Stickstoff gelöst in
500 ml Wasser durch 30g NaOH-Zugabe Hilfsmittel: 146 g (0,2 mol) 5%ige HCl (Dosierung über Dulcometer)
Zulauf 2: 44,8 g (0,25 mol) ZnS04 x H20 in 375 ml Wasser
In der mit Stickstoff gespülten Apparatur wurden Duralink HTS und Wasser vorgelegt. Unter Rühren wurde Formaldehyd zugegeben. Anschließend wurde bei einer Temperatur von 5°C 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung unter Stickstoffüberleitung innerhalb von ca. 90min zugetropft. Der Reaktionsansatz wurde durch Zutropfen einer 5%igen Salzsäure während der Zugabe der 2-Mercaptobenzoesäure-Lösung auf pH 9,5 - 10,5 gehalten. Nach beendeter Zugabe wurde 1 h bei 5°C nachgerührt und dann unter Stickstoffüberleitung bei 5 °C die Zinksulfat-Lösung in 1 h zugetropft. Es wurde eine Stunde nachgerührt und der Feststoff anschließend mittels D4-Fritte abgesaugt. Danach wurde das Produkt mit Portionen von jeweils 300 ml Wasser so lange gewaschen, bis die Leitfähigkeit des Waschwassers < 0,3 mS/cm betrug, und dann bei 50°C im Vakuum- trockenschrank getrocknet.
Ausbeute: 124,8 g (96,4%) einer Polysulfidmischung der Formel (I) mit K und K2 + = 1/2Zn2+:
Elementaranalyse:
C: 45,7% H: 4,2% 0: 13,4% S: 24,5% Zn: 12% Cl: 120ppm
Die Prozentangaben zu den Verbindungen der Formel (I) ergaben sich aus den Flächenprozentanteilen der HPLC-Messung mit UV-Detektor. 4% Verbindung mit m = 0; 91 % Verbindung m = 1 ; 5% Verbindung mit m = 2. — - —
Herstellung von Kautschukmischungen und Kautschukvulkanisaten
Die in Tabelle 1 aufgeführten Kautschuk-Rezepturen wurden jeweils gemäß nachfolgend beschriebenen, mehrstufigen Verfahren gemischt.
1 . Mischstufe: ■ BUNA® CB 24 und BUNA® VSL 5025-2 wurde in einem Innenmischer vorgelegt und ca. 30 Sekunden gemischt
Zugabe zwei Drittel VULKASIL® S, zwei Drittel Sl® 69, zwei Drittel der Gesamtmenge an erfindungsgemäßer Polysulfidmischung, mischen für ca. 60 Sekunden ■ Zugabe ein Drittel VULKASIL® S, ein Drittel Sl® 69, ein Drittel der Gesamtmenge an erfindungsgemäßer Polysulfidmischung sowie TUDALEN 1849-1 , mischen ca. 60 Sekunden
Zugabe von CORAX® N 339, EDENOR® C 18 98-100, VULKANOX® 4020/LG, VULKANOX® HS/LG, ZINKWEISS ROTSIEGEL sowie ANTILUX® 654, mischen für ca. 60 Sekunden. Die Mischung erfolgte bei einer Temperatur von 150°C.
2. Mischstufe:
Nach Abschluss der ersten Mischstufe wurde das Mischstück von einem nachgeschalteten Walzwerk aufgenommen und zu einer Platte ausgeformt und für 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert. Die Verarbeitungstemperaturen lagen hierbei unter 60°C. 3. Mischstufe:
In der dritten Mischstufe erfolgte ein Nachzwicken bei 150°C in einem Kneter.
4. Mischstufe:
Zugabe der Zusatzstoffe MAHLSCHWEFEL 90/95 CHANCEL, VULKACIT® CZ/C, VULKACIT® D/C auf einer Walze bei Temperaturen unter 80°C. Die Kautschukmischungen wurden anschließend bei 170°C ausvulkanisiert. Die Eigenschaften der hergestellten Kautschukzubereitungen und deren Vulkanisate sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 1 : Kautschuk-Rezeptur
Figure imgf000025_0001
Mengenangaben in phr (Gewichtsteile pro 100 Teile Kautschuk) Handelsname Erläuterung Hersteller Vertrieb
Lanxess Deutschland
BR
BUNA CB 24 GmbH
Lanxess Deutschland
SBR
BUNA VSL 5025-2 GmbH
CORAX N 339 Ruß Degussa-Evonik GmbH
Lanxess Deutschland
Kieselsäure
VULKASIL S GmbH
TUDALEN 1849-1 Mineralöl Hansen&Rosenthal KG
EDENOR C 18 98-100 Stearinsäure Cognis Deutschland GmbH
VULKANOX 4020/LG N-1 ,3-Dimethylbutyl-N-phenyl-p- Lanxess Deutschland phenylendiamin GmbH
VULKANOX HS/LG 2!2,4-Trimethyl-1 ,2- Lanxess Deutschland dihydrochinolin polymerisiert GmbH
ZINKWEISS ROTSIEGEL Zinkoxid Grillo Zinkoxid GmbH
ANTILUX 654 Lichtschutzwachs RheinChemie Rheinau
GmbH
Sl 69 Bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfid Evonik Industries
VULKACIT D/C 1 ,3-Diphenylguanidin Lanxess Deutschland
GmbH
VULKACIT CZ/C N-cyclohexyl-2-benzothiazol- Lanxess Deutschland sulfenamid GmbH
MAHLSCHWEFEL 90/95 Schwefel Solvay Deutschland GmbH CHANCEL Tabelle 2: Zusammenstellung der Ergebnisse
Figure imgf000027_0001
Die getesteten Vulkanisate zeigen im Vergleich zur Referenz erhöhte Härtewerte und verbesserte Mooney-Viskosität. Kautschukrezepturen 2 und 4 zeigen exzellenten Rollwiderstand und verbesserten Abrieb.

Claims

Patentansprüche:
Polysulfidmischungen enthaltend zwei oder mehr Verbindungen der Formel (I),
Figure imgf000028_0001
wobei Ki+ und K2 + identisch oder verschieden, vorzugsweise identisch sind und unabhängig voneinander für ein beliebiges einwertiges Kation oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations stehen, und m für 0, 1 und/oder 2 steht, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Anteil an Verbindung(en) mit m = 1 wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 85%, besonders bevorzugt wenigstens 90%, ganz besonders bevorzugt 93 - 99% beträgt, bezogen auf die Gesamtmenge an Polysulfidverbindungen der Formel (I) mit m = 0, 1 und 2.
2. Polysulfidmischung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass K und K2 + identisch oder verschieden, vorzugsweise identisch sind und unabhängig voneinander für für H+, ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, Vi Erdalkalikation, insbesondere Vi Mg2+, Vi Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n- wertigen Seltenerdmetallkations, oder für Vi Zn2+, besonders bevorzugt für H+ oder für Vi Zn2+ stehen.
3. Polysulfidmischung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Gesamtchlorgehalt < 1 %, bevorzugt < 0,1 %, besonders bevorzugt < 200ppm, ganz besonders bevorzugt < 50ppm, am meisten bevorzugt < 10ppm hat.
4. Verfahren zur Herstellung einer Polysulfidmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine oder mehrere Verbindungen der Formel (III)
Figure imgf000029_0001
(III) wobei Kationen K3 + und K4 + unabhängig voneinander für beliebige einwertige Kationen oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations, vorzugsweise für H+, für ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, Vi Erdalkalikation, insbesondere Vi Mg2+, Vi Ca2+, für 1 /3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für Vi Zn2+, besonders bevorzugt für H+, Na+, K+ oder für Vi Zn2+ stehen, mit ein oder mehreren Verbindungen der Formel (IV) in Kontakt bringt, so3 K5
Figure imgf000029_0002
(IV) wobei die beiden Kationen K5 + dabei gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich sind und unabhängig voneinander für beliebige einwertige Kationen oder für den n- ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations, vorzugsweise für ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, Vi Erdalkalikation, insbesondere Vi Mg2+, Vi Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für Vi Zn2+, besonders bevorzugt für Na+ stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren bei Temperaturen im Bereich von -5°C bis 19°C, bevorzugt von 0°C bis 15°C, besonders bevorzugt von 0°C bis 10°C erfolgt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindung(en) der Formel (III) mit K3 + und/oder K4 + + H+ zugegeben werden und der pH der Reaktionsmischung im Bereich von pH 7 - 13, bevorzugt 8 - 12, insbesondere 9 - 1 1 gehalten wird, vorzugsweise durch Zugabe einer Brönsted-Säure.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kontaktieren der Verbindung der Formel (III) mit mindestens einer Verbindung der Formel (IV) die Polysulfidmischung durch Zugabe zumindest einer Säure, insbesondere Salzsäure oder Schwefelsäure, und/oder Inkontaktbringen mit mindestens einem Salz der Kationen K und/oder K2 +, wobei K und/oder K2 + für ein anderes Kation als H+ stehen, ausgefällt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Kontaktieren der Verbindung der Formel (III) mit mindestens einer Verbindung der Formel (IV) die Polysulfidmischung durch Inkontaktbringen mit mindestens einem Salz der Kationen K und/oder K2 +, wobei K und/oder K2 + für ein anderes Kation als H+ stehen, vorzugsweise einem Zinksalz, insbesondere Zinksulfat, ausgefällt wird.
8. Polysulfidverbindungen der Formel (I) gemäß Anspruch 1 , wobei K und K2 + identisch oder verschieden, vorzugsweise identisch sind und unabhängig voneinander für ein beliebiges einwertiges Kation oder für den n-ten Teil eines beliebigen n-wertigen Kations, vorzugsweise für H+, ein Alkalikation, insbesondere Li+, Na+, K+, 1/2 Erdalkalikation, insbesondere 1/2 Mg2+, 1/2 Ca2+, für 1/3 Al3+, für den n-ten Teil eines n-wertigen Seltenerdmetallkations, oder für 14 Zn2+, besonders bevorzugt für 14 Zn2+ stehen, wobei Ki+ und/oder K2 +, vorzugsweise K und K2 +, für ein anderes Kation als H+ stehen und m für 1 oder 2, vorzugsweise für 1 steht.
9. Kautschukmischung enthaltend jeweils zumindest
- einen Kautschuk
- eine Polysulfidmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder
Polysulfidverbindungen gemäß Anspruch 8.
10. Kautschukmischung gemäß Anspruch 9 enthaltend zusätzlich mindestens
ein schwefelhaltiges Alkoxysilan, und
einen kieselsäurebasierenden Füllstoff.
1 1 . Kautschukmischung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich mindestens einen Vernetzer enthält.
12. Kautschukmischung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie als Kautschuk mindestens einen SBR-Kautschuk und minde- — u—
stens einen BR-Kautschuk, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis SBR-Kautschuk: BR-Kautschuk von 60:40 bis 90:10 enthält.
13. Kautschukmischung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich mindestens einen NR-Kautschuk enthält, vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis SBR-Kautschuk zu BR-Kautschuk zu NR-Kautschuk von 60 bis 85 : 10 bis 35 : 5 bis 20.
14. Verfahren zur Herstellung von Kautschukmischungen gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, durch Mischen von mindestens jeweils einem Kautschuk und einer Polysulfidmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Polysulfid- verbindungen gemäß Anspruch 8.
15. Verfahren zur Herstellung von Vulkanisaten dadurch gekennzeichnet, dass man die Kautschukmischung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 vulkanisiert, vorzugsweise bei Massetemperaturen von 100 bis 200 °C, besonders bevorzugt von 130 bis 180 °C.
16. Vulkanisate, erhältlich durch Vulkanisation der Kautschukmischungen gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13.
17. Kautschukprodukte, insbesondere Reifen enthaltend ein oder mehrere Kautschuk- vulkanisate gemäß Anspruch 16.
18. Fahrzeug enthaltend Kautschukprodukt gemäß Anspruch 17.
19. Verwendung von Polysulfidmischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Polysulfidverbindungen gemäß Anspruch 8 zur Herstellung von Kautschukmischungen und deren Vulkanisaten.
20. Additivzusammensetzung enthaltend jeweils mindestens ein schwelfelhaltiges Alkoxysilan, insbesondere Bis-(triethoxysilylpropyl)tetrasulfan, Bis-(triethoxysilyl- propyl)disulfan, 3-(Triethoxysilyl)-1 -propanthiol, polyetherfunktionalisiert.es Mer- captosilan oder thioesterfunktionalisiert.es Alkoxysilan und eine Polysulfidmischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Polysulfidverbindungen gemäß Anspruch 8.
21 . Verwendung von Polysulfidmischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder Polysulfidverbindungen gemäß Anspruch 8 zur Herstellung von Additivzusammensetzungen gemäß Anspruch 20. " O l "
22. Verfahren zur Verringerung des Rollwiderstands von Reifen, dadurch gekennzeichnet, dass man einer nicht- oder teilvernetzten Kautschukmischung, welche als Ausgangsmaterial für zumindest Teile des Reifen dient, eine Polysulfid- mischungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder Polysulfidverbindungen gemäß Anspruch 8 beimengt und die Mischung anschließend vulkanisiert.
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