可固化橡胶组合物和橡胶组合物固化方法技术

本发明专利技术涉及可固化橡胶组合物和橡胶组合物固化方法。本发明专利技术提供一种可固化橡胶组合物，包含：可通过硫固化交联的至少一种橡胶，硫基橡胶固化剂；活化剂组分，包括含有多个COOH基团的共聚物，其中至少部分所述COOH基团至少被锌中和并且其中可模塑橡胶组合物包含0.01重量％至0.5重量％的锌。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。本专利技术提供一种可固化橡胶组合物，包含：可通过硫固化交联的至少一种橡胶，硫基橡胶固化剂；活化剂组分，包括含有多个COOH基团的共聚物，其中至少部分所述COOH基团至少被锌中和并且其中可模塑橡胶组合物包含0.01重量％至0.5重量％的锌。【专利说明】本申请是申请日为2009年12月7日、申请号为200980154449.0、专利技术名称为“锌离聚物橡胶活化剂”(PCT/US2009/066918，进入国家阶段日期2011年7月12日)之申请的分案申请。
本专利技术涉及固化的模塑橡胶制品。
技术介绍
合成和天然橡胶具有多种独特和有用的物理性质。在未固化或天然状态下，这种材料通常表现出并非是日常或工业应用中最佳的性质。因此，橡胶组合物经常与诸如含硫或含过氧化物的交联剂反应以固化橡胶从而制造具有可接受性质的工业制品。通常，在模塑操作过程中对橡胶组合物施加热以生产具有所需物理性质的模塑制品。出于多种理由，经常期望提高这种模塑操作过程中的固化速率。如果固化速率可得以提高，则可缩短制品的模塑时间或者制品可在较低温度下模塑相同的时间。在任一情况下，如果固化速率提高，则工艺过程通常具有更高的成本效率。多年以来，已经开发了多种可以加入橡胶组合物中通常用于提高固化速率的添加剂。这样的添加剂的例子包括众所周知的亚磺酰胺促进剂。利用已知的促进剂，橡胶组合物可以配制成具有宽范围的固化速率。通常，期望提供具有甚至更高固化速率的橡胶组合物以实现上述益处。氧化锌(ZnO)以及 其它二价金属氧化物例如CaO和MgO通称为活化剂，用于含促进剂尤其是含硫的橡胶混配物的固化。更准确的说，一分子的阳离子组分(例如ZnO)与两分子的脂肪酸例如硬脂酸(C17H35COOH)结合形成诸如硬脂酸锌(Zn(C17H35COO)2)的盐或皂和水。所述皂(例如硬脂酸锌)被认为是固化活化剂。在混合和/或固化过程中，ZnO(或其它阳离子组分)与脂肪酸反应形成皂，其使硫固化活化。在实际应用中，在橡胶混配物中使用相对于脂肪酸化学计量过量的阳离子组分以获得充分活化。在固化橡胶中过量的阳离子组分如ZnO趋于削弱固化橡胶的物理性质。此外，锌趋于随时间从固化橡胶中析出，这会导致污染问题。为此，期望提供用于固化具有低锌含量的橡胶的方法和组合物，而且这种方法和组合物还具有可接受的固化动力学和所得固化制品的物理性质。
技术实现思路
本节提供公开内容的一般性总结，其不是本专利技术的全部范围或所有特征的全面公开。部分基于用于硫固化的锌活化剂组合物的发现提供了可固化橡胶组合物和由该组合物制成的固化制品。通常，活化剂组合物包含锌和具有多个COOH基团的聚合物组分，至少部分COOH基团被锌中和。虽然本专利技术不受限于理论，但是据信聚合物锌活化剂通过类似于本领域已知的经典硬脂酸锌活化剂的机理活化硫固化。现在已经发现，当使用根据本专利技术的聚合物锌活化剂时，通过硫交联体系的橡胶固化可利用远低于常规硬脂酸锌体系中所用的总锌浓度来活化，特别是含有表面上具有活泼氢的任意填料(例如在二氧化硅填料表面上的-S1-ΟΗ)的那些。一方面，可固化组合物包含含有锌中和的羧基基团的聚合物活化剂。本专利技术还提供用于固化橡胶混配物的方法和由所述方法制成的固化制品。在其它方面，可固化组合物包含诸如氧化锌的锌源以及含有多个COOH基团的羧基聚合物。本专利技术提供单独混合锌和羧基聚合物以形成良好活化的可固化橡胶组合物的方法。据信，当单独提供锌和羧酸聚合物并以此方式预混合时，原位形成活化成分如部分锌中和的羧基聚合物。一旦通过直接向含有可固化橡胶的组合物中添加或原位形成而形成活化体系之后，对橡胶组合物进行进一步的混合并施加固化条件。利用本文所述的锌活化体系可制造多种橡胶制品。固化的制品可含有各种填料例如二氧化硅和碳黑。本专利技术的二氧化硅填充的橡胶具有例如作为鞋用橡胶鞋底的用途，而填充碳黑的组合物可用于轮胎。根据本文所提供的说明，其它应用领域将变得显而易见。本
技术实现思路
的说明和具体实例仅旨在说明的目的，而非限制本公开内容的范围。【专利附图】【附图说明】图1和2示出本专利技术组合物的固化参数。【具体实施方式】可固化橡胶组合物包含锌活化剂组分。该活化剂组分包含锌部分和羧基聚合物部分。该羧基聚合物通常为在聚合物主链上含有或在主链上接枝有多个COOH基团的聚合物材料。在多个实施方案中，该活化剂组分作为含多个COOH基团的聚合物来描述和表示，其中至少部分COOH基团被至少一`种可活化橡胶树脂固化的金属所中和。在其它实施方案中，活化剂组分被描述为包括具有多个羧酸锌基团的聚合物的活化剂组分。在其它实施方案中，活化剂组分的特征在于为锌离聚物。如本文所进一步讨论的，锌活化剂组分可以预先形成的方式提供在橡胶组合物中或者可以一般性地由锌源和羧基聚合物源原位形成。在多个实施方案中，活化剂组分包括与锌相容且增强锌的活化的第二金属。优选地，这些第二金属也是类似于锌的二价金属。优选的金属包括镁和钙。在多个方面，本专利技术提供可模塑橡胶组合物、用于固化该可模塑橡胶组合物的方法以及由该组合物的固化方法制成的固化制品。模塑制品具有作为鞋用橡胶鞋底、机动车轮胎的用途以及广泛的其它用途。在一个实施方案中，可模塑橡胶组合物包含橡胶树脂、用于橡胶树脂的固化体系、填料组分和活化剂。橡胶树脂选自天然橡胶和合成橡胶，而活化剂则包括含有多个COOH基团的聚合物，其中至少部分所述COOH基团被至少一种能够活化所述橡胶树脂固化的金属所中和。在优选实施方案中，所述至少一种能够活化所述橡胶树脂固化的金属包括锌，特别是其作为Zn2+离子存在时。在多个其它实施方案中，所述组合物还包含钙或镁。在本文所述的多个实施方案中，用于橡胶树脂的固化体系包括硫，并且活化剂包括含有多个COOH基团的聚合物，其中至少部分所述COOH基团被锌中和。在该实施方案和本文所述的其它实施方案中，填料组分可选自多种物质，例如二氧化硅和碳黑。在另一实施方案中，可模塑橡胶组合物的特征在于包含橡胶树脂、用于橡胶的含硫固化体系、填料和用于橡胶硫固化的活化剂，其中所述活化剂包括具有多个羧酸锌基团的聚合物。如在其它实施方案中那样，橡胶树脂可选自天然橡胶，也可选自可硫固化的合成橡胶。在另一实施方案中，可模塑橡胶组合物的特征在于包含橡胶、用于橡胶的含硫固化体系、填料和包括锌离聚物的活化剂组分。如本文所用，锌离聚物为本领域术语，用于描述和表征在主链上含有或在主链上悬挂有羧酸根基团的聚合物，其中羧酸根基团与锌离子以形成离子簇的方式相关联。离子簇的作用类似于热不稳定交联。在其它实施方案中，固化橡胶组合物的方法涉及在足以提供固化制品的时间和温度条件下加热本文所述的组合物。如本文所述，在多个实施方案中，可模塑橡胶组合物的总固化时间为T90、T90+1分钟、T90+2分钟等等。固化温度选择为使得橡胶树脂的活化和固化在商业上合理的时长内发生。通过固化本专利技术的可模塑橡胶组合物制成的模塑制品包括轮胎、鞋用橡胶鞋底坐寸ο在另一方面，在可模塑橡胶组合物的其它组分的混合过程中原位形成锌活化剂组分。因此，在一个实施方案中，橡胶组合物包含天然或合成橡胶、含有多个COOH基团的聚合物材料、Zn2+化合物和填料。在本专利技术的多个实施方案中，这种橡胶组合物首先在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可固化橡胶组合物，包含：可通过硫固化交联的至少一种橡胶，硫基橡胶固化剂；活化剂组分，包括含有多个COOH基团的共聚物，其中至少部分所述COOH基团至少被锌中和并且其中可模塑橡胶组合物包含0.01重量％至0.5重量％的锌。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·W·威尔逊三世，
申请(专利权)人：耐克国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US