[发明专利]多功能硅烷偶联剂的应用、橡胶制品及制备方法

说明书

本发明公开了一种多功能硅烷偶联剂的应用、橡胶制品及制备方法，硅烷偶联剂分子结构中同时含有环状硅氮基官能团和(甲基)丙烯酰氧烃基官能团，合成橡胶中添加有无机补强填充剂，无机补强填充剂表面含有羟基。在合成橡胶胶料中加入无机补强填充剂和多功能硅烷偶联剂，采用常规混炼工艺进行混炼，胶料不需要高温热炼，然后硫化即制成本发明的橡胶制品。本发明的多功能硅烷偶联剂中含环状硅氮基和(甲基)丙烯酰氧烃基官能团，在室温下即可对无机补强填充剂进行改性反应，且偶联效率高，同时可以对合成橡胶进行改性，充分实现无机补强填充剂补强合成橡胶的效果，显著提高胶料的硬度、拉伸强度和定伸应力。

技术领域

本发明属于硅烷偶联剂应用技术领域，尤其涉及一种多功能硅烷偶联剂在添加有无机补强填充剂的合成橡胶中的应用、橡胶制品及制备方法。

背景技术

目前橡胶工业中，为了提高橡胶制品的物理机械性能，改善胶料的加工性能并满足某些特殊功能，延长橡胶制品的使用寿命，通常在橡胶中添加各种补强填充剂。补强填充剂包括无机补强填充剂和有机补强填充剂，其中，无机补强填充剂主要包括水合硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、金属氧化物、硼化物等。由于大多数无机补强填充剂与橡胶的相互作用弱，结合胶形成少，或由于无机补强填充剂聚集体间附聚力较弱，在胶料中不能形成网络结构，或由于粒径小比表面积大的无机补强填充剂在胶料中不易分散等原因，补强填充剂尤其是大量无机补强填充剂的加入，会导致其补强效果不能充分实现。

为了充分实现无机补强填充剂的补强效果，硅烷偶联剂通常被添加入胶料中，其分子内既具有能与无机补强填充剂结合的可水解官能团、又具有能与橡胶结合的有机官能团，通过化学或物理作用使橡胶与无机补强填充剂之间形成“桥键”，从而起到增强橡胶与无机补强填充剂界面间结合力、充分实现其补强性能的作用。但常用的硅烷偶联剂在处理含有大量无机补强填充剂的胶料时，胶料需要高温热炼(140～160℃)，且偶联效率还有待于进一步提高。因此，设计并合成一种既能同时对无机补强填充剂和合成橡胶进行改性又不需热炼且偶联效率高的多功能硅烷偶联剂，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种多功能硅烷偶联剂在合成橡胶中的应用、橡胶制品及制备方法，既能同时对无机补强填充剂和合成橡胶进行改性又不需热炼且偶联效率高。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种多功能硅烷偶联剂在合成橡胶中的应用，所述多功能硅烷偶联剂的分子结构式为下述通式的任一种：

其中，x为0、1或2，R¹、R²为相同或不同的1-10个碳原子的直链或支链烷基，R³为1-15个碳原子的直链或支链烷基，R⁴为1-18个碳原子的直链或支链烷基，R⁵为甲基或氢；

所述合成橡胶中添加有无机补强填充剂，所述无机补强填充剂表面含有羟基，包括水合硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、金属氧化物或硼化物中的一种或两种以上。

上述的应用，优选的，所述合成橡胶包括丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、氟橡胶以及其不同比例的并用橡胶。

上述的应用，优选的，所述水合硅酸盐包括陶土、蒙脱土、滑石粉、云母粉或硅酸钙等；所述碳酸盐包括轻质碳酸镁等；所述硫酸盐包括石膏粉等；所述金属氧化物包括二氧化钛等；所述硼化物包括水合硼酸锌等。

上述的应用，优选的，所述多功能硅烷偶联剂的分子式为