用于制备包含二烯弹性体、有机增强填料和任选的抗氧化剂的母料的方法技术

一种用于制备包含二烯弹性体、有机增强填料和任选的抗氧化剂的母料的方法。本发明专利技术涉及用于制备包含二烯弹性体和增强填料的母料的方法，增强填料在弹性体基质中的分散具有的Z值大于或等于80，并且所述二烯弹性体包含至少天然橡胶。所述方法包括以下连续步骤：a)为了获得干燥块体形式的母料，将凝结物引入至少一个连续混合器中，所述凝结物包含二烯弹性体和以大于或等于80的Z值分散在干燥块体中的增强填料；b)将离开连续混合器的块体传送至碾磨机以获得带状物形式的母料；c)任选地，将来自碾磨机的带状物、以及抗氧化剂引入连续混合器中以获得包含抗氧化剂的母料；d)在步骤b)或c)之后回收母料，所述母料具有1重量％以下的水分含量。所述方法的特征在于，步骤a)和b)中的流率在500kg/h以上，并且在步骤d)结束时获得的母料中存在抗氧化剂的情况下，在步骤c)期间引入全部的抗氧化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备包含二烯弹性体、有机增强填料和任选的抗氧化剂的母料的方法
本专利技术旨在改进以下方法的工业效率，所述方法用于制备包含二烯弹性体和细微地分散于弹性体基质中的增强有机填料的母料。术语“母料”理解为意指：基于弹性体的复合材料，该复合材料中已经引入填料和任选的其它添加剂。在本专利技术的上下文中，弹性体包含天然橡胶。根据本专利技术，母料特别用于制备增强二烯橡胶组合物，所述增强二烯橡胶组合物旨在用于制备轮胎或轮胎用半成品，特别是这些轮胎的胎面。
技术介绍
已知的是，为了获得由填料赋予给轮胎胎面的最佳增强性能和滞后性能并由此获得高耐磨性和低滚动阻力，通常可取的是使该填料以尽可能细微分开并且尽可能均匀分布的最终形式存在于弹性体基质中。但是，只有在该填料一方面能够很好地在与弹性体混合的过程中被引入基质并进行解附聚，另一方面能够很好地在该基质中均匀分散时，这样的条件才可得以实现。存在各种获得二烯弹性体和增强填料的母料的方式。特别地，一种方案在于，为了改进填料在弹性体基质中的分散性，在“液”相中混合弹性体和填料。为此，使用作为分散在水中的弹性体粒子的形式的胶乳形式的弹性体，以及填料的水分散体，即分散在水中的填料并且通常被称为“浆料”。某些方法，特别是例如在文献US6048923中所描述的那些方法使得能够获得弹性体和填料的母料，该母料具有填料在弹性体基质中极其良好的分散，与填料在可于弹性体和增强填料的固相混合过程中获得的弹性体基质中的分散相较而言，其改进极大。该方法尤其在于将包含弹性体的第一流体的连续流供应至凝结反应器的混合区，将包含填料的水分散体的第二流体的第二连续流在压力下供应至混合区中以与弹性体胶乳形成混合物；这两种流体的混合足够强劲，使得能够在凝结反应器的出口孔前几乎完全凝结具有填料的弹性体胶乳，然后干燥获得的凝结物。通常通过包括以下相继步骤的连续方法来干燥凝结物以产生母料：-脱水，通常在挤出机中。经脱水的产品通常被称为“丸粒”以表示凝结物颗粒。挥发性物质(基本上为水)的含量通常为10重量％至20重量％。-在连续混合器中干燥、混合和塑炼，所述连续混合器通常为Farrel公司出售的Banbury混合器或Unimix连续混合器(该混合器也以“FCM”的缩写表示)。在该步骤期间，将混合物塑炼并加热。正是在该步骤期间添加了各种任选的添加剂，特别是被认为是必要添加剂的抗氧化剂。在出口处回收的产品通常被称为“块(chunk)”以表示回收的块体(masse)。该块体通常处于140℃至200℃的温度。挥发性物质(基本上为水)的含量通常为1重量％至3重量％。在天然橡胶存在于弹性体基质中时，该块体具有非常高的门尼粘度(因此对于大于65phr的炭黑含量，门尼粘度超出机器的测量能力，即大于200MU(法文为UM)；可涉及“过大扭矩”)，因此很难以与工业规模生产相一致的通过量加工。因此，实际上，对于大于65phr的炭黑含量，在混合器的出口处，一部分块体被送到辊磨机(因此通过量被分成两部分)，其余部分通常被丢弃。该其余部分可占相当大的量，例如可以对应于离开混合器时生产量的一半。-通过使在连续混合器的出口处回收的一部分块体进入辊磨机中来进行塑炼。这些辊磨机与环境空气接触。在辊磨机的出口处，条带通常具有110℃至160℃的温度和小于1重量％的挥发性物质含量。-生产线末端，其可特别包括造粒、压实成大包的形式等步骤。-任选地储存。因此，目前的方法并不经济，因为在弹性体基质包含天然橡胶时产品的门尼粘度过高，由此导致在连续混合和塑炼的步骤之间的生产量大量损失(例如几乎一半)。图1中给出了母料在辊磨机上通过期间的制备照片，通过量为375kg/h。可注意到，该片材高度裂纹化，并且获得的条带不均匀，边缘上有裂缝，难以加工(观察到条带具有扭曲倾向)。
技术实现思路
出人意料地，已经观察到可以增加塑炼步骤的通过量，该通过量可以与脱水和混合步骤的通过量相同。换言之，已经观察到可以将离开连续混合器的整个块体送至辊磨机。意外且预料不到地，本专利技术人事实上已经观察到，当省略抗氧化剂，或者当在方法结束时获得的母料中存在的全部抗氧化剂不再被引入连续混合机中而是在辊磨机之后被引入时，则可以增加塑炼步骤的通过量，该通过量可以与脱水和配混步骤的通过量相同。因此，在制备过程中离开连续混合器的整个块体可以进行塑炼。因此，本专利技术的一个主题为用于制备包含二烯弹性体和增强填料的母料的方法，所述母料具有增强填料在弹性体基质中Z值大于或等于80的分散，二烯弹性体包含至少天然橡胶，所述方法包括以下连续步骤：a)为了获得干燥块体形式的母料，将凝结物引入至少一个连续混合器中，所述凝结物包含所述二烯弹性体和以大于或等于80的Z值分散在干燥块体中的所述增强填料；b)使离开连续混合器的块体进入辊磨机以获得条带形式的母料；然后c)任选地，将离开辊磨机的条带、以及抗氧化剂引入连续混合器中以获得包含抗氧化剂的母料；d)在步骤b)或c)之后回收所述母料，所述母料具有小于1重量％的水分含量，其特征在于，步骤a)和b)的通过量大于500kg/h，并且当在步骤d)结束时获得的母料中存在抗氧化剂时，在步骤c)期间引入全部的所述抗氧化剂。有利地，将离开步骤a)的连续混合器的整个块体送至步骤b)的辊磨机。母料有利地具有增强填料在弹性体基质中Z值大于或等于90的分散。在步骤a)之前，有利地通过从二烯弹性体的胶乳和增强填料的水分散体开始的液相混合来获得凝结物。特别地，其根据以下步骤来获得：-将二烯弹性体胶乳的连续流供应至凝结反应器的混合区，其界定了在混合区和出口之间延伸的伸长的凝结区，-将包含增强填料的流体的连续流在压力下供应至凝结反应器的混合区以形成凝结的混合物，-使先前获得的凝结物脱水以回收步骤a)的脱水凝结物。在第一变体形式中，在步骤d)结束时获得的母料不包含抗氧化剂。在该变体形式中，省略步骤c)，在步骤d)结束时获得的母料不包含抗氧化剂。在第二变体形式中，进行步骤c)，在步骤d)结束时获得的母料包含抗氧化剂，并且在步骤c)期间引入全部的所述抗氧化剂。增强填料有利地为炭黑。炭黑的含量有利地在40和90phr之间，优选在45和80phr之间。二烯弹性体有利地为天然橡胶。抗氧化剂可以为对应于式(I)的N-烷基-N'-苯基-对苯二胺：其中R1表示具有1至12个碳原子的线性或支化烷基，或者具有5至8个碳原子的环烷基。本专利技术的另一主题为用于制备橡胶组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(A)通过根据本专利技术的方法制备包含二烯弹性体和增强填料的母料；(B)除了硫化体系之外，将步骤(A)之后获得的母料与橡胶组合物的其它组分进行高温热机械捏合；(C)在步骤(B)的温度以下的温度下，对从步骤(B)和引入硫化体系所产生的产物进行机械加工。I-测量和测试如下文所述，在固化前后表征橡胶组合物。门尼塑性使用如在法国标准NFT43-00535(1991)中描述的振动稠度计。门尼塑性测量根据如下原理进行：将在未加工状态下(即固化之前)的组合物在加热至115℃的圆柱形室中进行模制。在预热5分钟之后，(小型的)转子以0.04rpm在试样内旋转，在旋转10分钟之后测量用于维持该运动的工作扭矩。门尼塑性MS(5+10)以“门尼单位”(MU，1MU＝0.83牛顿.米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备母料的方法，所述母料包含二烯弹性体和增强填料并且具有增强填料在弹性体基质中Z值大于或等于80的分散，二烯弹性体包含至少天然橡胶，所述方法包括以下连续步骤：a)为了获得干燥块体形式的母料，将凝结物引入至少一个加热连续混合器中，所述凝结物包含所述二烯弹性体和以大于或等于80的Z值分散在干燥块体中的所述增强填料；b)使离开连续混合器的块体进入辊磨机以获得条带形式的母料；然后c)任选地，将离开辊磨机的条带、以及抗氧化剂引入连续混合器中以获得包含抗氧化剂的母料；d)在步骤b)或c)之后回收所述母料，所述母料具有小于1重量％的水分含量，其特征在于，步骤a)和b)的通过量大于500kg/h，并且当在步骤d)结束时获得的母料中存在抗氧化剂时，在步骤c)期间引入全部的所述抗氧化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 FR 15625121.用于制备母料的方法，所述母料包含二烯弹性体和增强填料并且具有增强填料在弹性体基质中Z值大于或等于80的分散，二烯弹性体包含至少天然橡胶，所述方法包括以下连续步骤：a)为了获得干燥块体形式的母料，将凝结物引入至少一个加热连续混合器中，所述凝结物包含所述二烯弹性体和以大于或等于80的Z值分散在干燥块体中的所述增强填料；b)使离开连续混合器的块体进入辊磨机以获得条带形式的母料；然后c)任选地，将离开辊磨机的条带、以及抗氧化剂引入连续混合器中以获得包含抗氧化剂的母料；d)在步骤b)或c)之后回收所述母料，所述母料具有小于1重量％的水分含量，其特征在于，步骤a)和b)的通过量大于500kg/h，并且当在步骤d)结束时获得的母料中存在抗氧化剂时，在步骤c)期间引入全部的所述抗氧化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，省略步骤c)，在步骤d)结束时获得的母料不包含抗氧化剂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行步骤c)，在步骤d)结束时获得的母料包含抗氧化剂，并且在步骤c)期间引入全部的所述抗氧化剂。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，抗氧化剂为对应于式(I)的N-烷基-N'-苯基-对苯二胺：其中R1表示具有1至12个碳原子的线性或支化烷基，或者具有5至8个碳原子的环烷基。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将离开步骤a)的连续混合器的整个块体送至步骤b)的辊磨机。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤a)和b)的通过量相同。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·卡纳安，R·格罗斯，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR