[发明专利]包含封端的巯基硅烷偶联剂的橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用无机填料(如二氧化硅)增强的二烯橡胶组合物，其可特别地用于制造轮胎或轮胎半成品，如胎面。

背景技术

为了将增强无机填料偶联至二烯弹性体，以已知的方式使用旨在在无机填料(其粒子表面)和二烯弹性体之间提供令人满意的化学和/或物理性质的连接的至少双官能的偶联剂(或结合剂)。

术语“偶联剂”应理解为以已知的方式意指能够在无机填料和二烯弹性体之间建立令人满意的化学和/或物理性质的结合的试剂，这种至少双官能的偶联剂例如具有简化通式“Y-Z-X”，其中：

-Y表示能够物理地和/或化学地结合至无机填料的官能团(“Y”官能团)，这种结合有可能例如在偶联剂的硅原子与无机填料的表面羟基(OH)(例如，当涉及二氧化硅时为表面硅烷醇)之间建立；

-X表示能够例如经由硫原子物理地和/或化学地结合至二烯弹性体的官能团(“X”官能团)；

-Z表示有可能连接Y和X的二价基团。

偶联剂，特别是二氧化硅/二烯弹性体偶联剂，已在极大量文献中描述，最公知的是具有烷氧基官能团(即通过定义，“烷氧基硅烷”)作为“Y”官能团以及能够与二烯弹性体反应的官能团(例如多硫化物官能团)作为“X”官能团的双官能有机硅烷。

在许多现有的偶联剂中，巯基硅烷经证实为特别有利的；然而，考虑到它们极高的反应性，通常使用封端的巯基硅烷。

这里应记住，封端的巯基硅烷以对于本领域技术人员公知的方式为能够在制备橡胶组合物的过程中形成巯基硅烷的硅烷前体(参见例如US 2002/0115767 A1或国际申请WO 02/48256)。这些硅烷前体的分子(下文称为封端的巯基硅烷)具有封端基团而非对应的巯基硅烷的氢原子。封端的巯基硅烷能够在配混和固化过程中通过由氢原子取代封端基团而解封，以导致形成更反应性的巯基硅烷，巯基硅烷定义为具有如下分子结构的硅烷：所述分子结构包含结合至碳原子的至少一个硫醇(-SH)(巯基-)基团和至少一个硅原子。因此，这些封端的巯基硅烷偶联剂通常在封端的巯基硅烷的活化剂的存在下使用，所述封端的巯基硅烷的活化剂的作用是引发、促进或增大封端的巯基硅烷的活性，特别地如专利US7122590指出。

用于轮胎橡胶组合物的这种活化剂或“解封剂”通常由胍(特别是N,N'-二苯胍，DPG)组成。

申请人的公司已出乎意料地发现，同时不含或几乎不含胍衍生物、且不含或几乎不含氧化锌的包含特定封端的巯基硅烷作为偶联剂的橡胶组合物有可能获得性质折中，所述性质折中类似于在胍衍生物和氧化锌的存在下使用相同的巯基硅烷所获得的性质折中。

术语“胍衍生物”应理解为意指具有胍官能团作为主要官能团的有机化合物，如在轮胎组合物中特别地作为硫化促进剂的已知的那些，例如二苯胍(DPG)或二(邻甲苯基)胍(DOTG)。

应注意，二烯弹性体通过硫进行硫化被广泛用于橡胶工业，特别是轮胎工业中。为了硫化二烯弹性体，使用相对复杂的硫化体系，所述硫化体系除了包含硫之外，还包含各种硫化促进剂以及一种或多种硫化活化剂(极特别地为锌衍生物，如氧化锌(ZnO)或脂肪酸的锌盐(如硬脂酸锌))。

由于这些化合物的已知的相对毒性的性质(特别是相对于水和水生生物)(根据1996年12月9日的欧洲指令67/548/EC的分类R50)，轮胎制造者的中期目标是从橡胶配方中去除锌或其衍生物。

然而，发现特别地从由无机填料(如二氧化硅)增强的橡胶组合物中去除氧化锌对未加工态的橡胶组合物的加工特性(“可加工性”)具有极高损害，焦烧时间的降低就工业角度而言绝对无法接受。应记住，在混合器中制备橡胶组合物的过程中，“焦烧”现象快速导致过早硫化(“焦烧”)、导致未加工态的极高粘度，并最终产生几乎不可能操作和工业加工的橡胶组合物。

因此，在包含二氧化硅和作为偶联剂的特定的封端的巯基硅烷的组合物中，这些可忽略的实际上甚至不存在的量的胍衍生物和氧化锌的组合使得所述偶联剂有可能出乎意料地反应，而无需存在解封剂，且无所述组合物的性质的劣化。

发明内容

因此，本发明的一个主题为一种橡胶组合物，其不含锌或包含小于0.5份/100份弹性体(phr(法文缩写为“pce”))的锌，且不含胍衍生物或包含小于或等于0.5phr的胍衍生物，并基于至少一种二烯弹性体、作为增强填料的一种无机填料和对应于通式(I)的一种封端的巯基硅烷：

(R²O)_aR¹_(3-a) Si─Z─S─C(＝O)─A