[发明专利]硅氧烷化合物的混合物在含硅石的弹性体组合物中作为偶合剂的应用

说明书

本发明领域是一种特殊的硅氧烷化合物的混合物作为自然或合成的含一种作为补强填充剂的硅质材料的弹性体组合物的硅石/弹性体偶合剂的用途。本发明也涉及一种弹性体组合物，其通过使用有效量的该硅氧烷化合物的混合物制备，同时涉及这些组合物的制备方法。本发明还涉及由弹性体构成的制品，该弹性体带有一种含上述组合物的底质。

本发明于其中是非常有用的由弹性体构成的制品的类型是那些特别是具有下面应力的物体：在动态条件下的高频率负载变易和/或温度变易；和/或高静态应力；和/或在动态条件下的高弯曲疲劳。制品的类型，例如为运输带，动力传动带，挠性管，膨胀节，家用电器的密封，在弹性体内用金属框架或用水力流体移走发动机振动的支座，与地面接触的车辆履带，电缆，电缆绝缘外壳，鞋底，金属刚性绞接件之间的弹簧组件和索道的滚轮。

本发明提供一种弹性体组合物，为满足上述使用应力，该组合物在尽可能低的动态条件下，特别地展示出放热性以及可能的杰出的机械性能，特别是良好的撕裂强度，耐磨耗和压缩永久形变(CS)值。能被提高的其它性质，例如为耐水性和对由某些弹性体产生的硫化胶橡皮碱洗液的耐受性。

为达到如此目的，已有许多解决问题的方案，特别地包括在聚合结束后，借助偶合剂或星形聚合引发剂或官能团化剂以改善弹性体的特性。

所有这些解决方案均集中在用炭黑作为补强填充剂改性的聚合物用途上，以获得改性聚合物与炭黑之间良好的相互作用。通常，为获得最佳的由填充剂赋予的补强性能，最好将后者尽可能细化和尽可能均匀分布在弹性体的基体中，这些是公知的。然而，这些条件仅在这种情况下才能产生：在混合期间，该填充剂在基体中展示出非常好的与弹性体结合的能力，以及在该弹性体中解聚或解凝结和均匀地分散。使用白色的补强填充剂，特别是硅石，证明是不合适的，这是由于此组合物的某种特性偏低，进而影响到由这些组合物构成的制品的某些特性。

此外，由于相互的亲合力，硅石粒子具有与其它硅石粒子在弹性体基体中凝结的不良趋势。如果实际上产生在混合期间可能出现的所有硅石/弹性体的相互作用的话，则这种硅石/硅石的相互作用会导致补强特性明显地低于理论值。

而且，使用硅石提高了应用的困难，这是因为硅石/硅石相互作用的缘故，其在天然状态下趋于增加弹性体组合物的稠度，而在任何情况下，比起炭黑的使用，它们的使用更困难。最后，硅石与交联体系(当基于硫时)之间的相互作用，对于交联的速率和产率都是不利的。

本领域技术人员所公知的是，在有利于硅石分散的情况下，必需使用能与硅石反应的偶合剂或粘合剂，以在硅石表面与弹性体之间形成良好的相互作用，以及在弹性体链之间形成真正的网络。

对此，专利US-A-3,350,345提出使用橡胶组合物，其中，包括硅石，一种水解硅烷，特别是作为弹性体/硅石偶合剂的巯基硅烷。专利申请FR-A-2,094,859提出使用橡胶组合物，其中，由于此组合物展示的改善的性能，其包括硅石和一种用于轮胎着地面生产的偶合剂的巯基硅烷。对于本领域技术人员众所周知的是，巯基硅烷，特别是γ-巯基丙基三甲氧基硅烷和γ-巯基丙基三乙氧基硅烷能够提供最好的硅石/弹性体偶合特性，只是这些偶合剂在工业上的使用中经常遇到问题，这是由于SH官能团的高反应性的缘故，在内部混合器组合物的制备过程中，其迅速地导致早期的硫化，即公知的“过早硫化”，其具有高门尼塑性，该组合物不可能工作和在工业上使用。关于该偶合剂及其组合物在工业使用中遇到的困难，可参考专利申请FR-A-2,206,330和US-A-4,002,594。

为克服这种缺陷，专利申请FR-A-2,206,330使用作为偶合剂的多硫化有机硅烷，包括双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，其证明对于含有硅石填充剂的硫化橡胶，以防焦性表示在容易使用和补强能力之间取得最好的平衡。然而，这种偶合剂非常昂贵且必须以相对大的量使用，为获得同等程度的偶合特性，其用量通常比所需的γ-巯基丙基三甲氧基硅烷的用量大2-3倍。

因而，从能工业化的经济角度上看，期望开发硅石补强弹性体组合物，其包括低含量的偶合剂，该偶合剂在避免早期硫化和与组合物的超高粘度相关的使用问题的同时，具有如巯基硅烷的良好性能。

US-A-4,74,908已对此进行了尝试，该专利公开了使用巯基硅烷和烷氧基硅烷的混合物作为偶合剂。然而，这种工艺路线不能完满地克服过早硫化和应用的问题。