包含短链烷基甘油酯的橡胶混合物制造技术

技术编号:11795584 阅读:130 留言:0更新日期:2015-07-30 00:09
本发明专利技术涉及橡胶混合物,这些橡胶混合物各自包含至少一种非极性橡胶、煤烟、以及短链烷基甘油酯,涉及所述橡胶混合物的生产和用途、并且涉及可以使用所述橡胶混合物获得的硫化产品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含短链烷基甘油酯的橡胶混合物本专利技术涉及包含短链甘油酯的新颖橡胶混合物,用于生产和固化这些橡胶混合物的方法、这些橡胶混合物用于生产固化产品的用途、通过使用这些橡胶混合物获得的固化产品、包含所述固化产品的橡胶制品、以及包含所述橡胶制品的车辆。置于橡胶混合物的物理性能上的要求不断增长:通过举例,立法和经济因素正导致轮胎生产商降低滚动阻力,但是当然不允许通过降低湿抓地力(其是一种与安全有关的特性)实现此;此伴随有滚动噪声的增加也是不可接受的。已知可以加入增强填充剂如碳黑、二氧化硅、纤维素、或层状硅酸盐以便降低滚动变形能和/或以便改进动态运转性能,以及还有磨损。然而,这些增强填充剂经常增加该橡胶混合物的门尼粘度,并且因此降低其可加工性。为了克服此,因此通常还将助剂(与这些增强填充剂一起)加入该橡胶混合物中,这些助剂旨在改进其可加工性。为此目的使用的材料的实例是脂肪酸酯、脂肪酸盐、或增塑剂油,但是虽然这些改进了可流动性,它们显著地降低了这些固化产品的硬度,因此限制了该填充剂的增强作用;一种由其生产的汽车轮胎因此具有不能令人满意的运行性能,特别是在弯道附近。尽管按比例进一步增加增强填充剂然后进而增加了固化产品的硬度,它同时导致更高的混合物粘度,这然后对于该固化产品的可加工性是不利的。上述情况也适用于增塑剂油的减少。为了良好可加工性的目的,一种橡胶混合物应该呈现不仅低粘度(门尼粘度ML1+4/100℃)而且缓慢开始(长的焦化时间)的固化过程,而接着的完全固化过程,伴随着暴露于热,应该尽可能快速地进行,这样使得可以实现短的生产周期和低的能源成本。在现有技术中为此目的使用的助剂的实例是固化促进剂如次磺酰胺,例如CBS(正环己基苯并噻唑-2-次磺酰胺)。不存在对于以下作用的披露:增塑剂和/或加工添加剂可以增加焦化时间并且可以加速完全固化。本领域技术人员此外预期增塑剂对硬度产生不利影响。作为举例将三醋精(三乙酸甘油酯,CAS号102-76-1)描述为用于淀粉(WO9005161A1)、聚交酯(US6,117,928)、以及橡胶消除器(JP2002254894)的增塑剂。作为增塑剂在丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)中的用途在丁腈橡胶的生产(Plasticizationofbutadieneacrylonitrilerubber)Senichev,V.Yu,ISSN:0022-9466中提及。然而,所提供的仅有的细节涉及在增塑的丙烯腈-丁二烯橡胶中的溶胀行为。在橡胶基质与“溶剂”(在这种情况下为三醋精)之间的相互作用越好,溶胀度、或恒定的交联密度下的溶胀越高。来自溶胀行为的调查结果清楚地示出该丙烯腈-丁二烯橡胶基质相对于三醋精具有非常低的溶胀指数。根据此,本领域技术人员将得出以下结论:对于丙烯腈-丁二烯橡胶,三醋精不是一种良好的溶剂,关于此橡胶基质不呈现良好的相容性,并且因此不实质性地改变该橡胶的可流动性。DE102010005558A描述了一种增塑剂制品,该制品包含一种或多种醚硫醚和/或酯硫醚作为组分A和一种或多种甘油与羧酸的酯(例如三醋精)作为组分B。对于此混合物提及的仅有的应用领域同样是极性橡胶,特别是NBR。这种类型的含三醋精的橡胶混合物的门尼粘度(ML1+4)几乎与一种不含三醋精的参比混合物的门尼粘度相同。然而,很多应用,特别是轮胎,使用较小极性的、主要是非极性的橡胶。三醋精在非极性类型的橡胶中作为增塑剂和/或加工添加剂的用途尚未描述。本领域技术人员也不会将此认为是可实行的,因为具有良好特性的橡胶混合物的生产取决于组分的相容性。根据和Sommer(Kautschuktechnologie[橡胶技术(Rubbertechnology)],汉泽尔出版社(HanserVerlag),慕尼黑,维也纳(Munich,Vienna),第二版,2006,ISBN-13:978-3-446-40480-9,第331-333页),在一种橡胶中的增塑剂相容性可以基于橡胶与增塑剂的溶度参数进行估计。在此溶度参数差异应该是在±10%内(在第一近似值时)。在所述出版物中提供的橡胶溶度参数如下:橡胶溶度参数(MPa)1/2EPDM(乙烯/丙烯/二烯橡胶)16.1NR(天然橡胶)16.5BR(丁二烯橡胶)17.1SBR(苯乙烯/丁二烯橡胶)17.6CR(氯丁橡胶)19.0NBR(丙烯腈-丁二烯橡胶)19.0增塑剂溶度参数(MPa)1/2三乙酸甘油酯(三醋精)22.0**如EP1813310中使用因数1cal/m3=2.0455MPa经过换算的10.77cal/m3的三醋精值。基于和Sommer的传授内容,本领域技术人员预期三醋精总体上在非极性的橡胶中(例如在具有17.6的溶度积的橡胶中)不具有良好的可溶性,因为溶度积之间的差异已经是20%。本专利技术的一个目的是提供橡胶混合物,这些橡胶混合物可以被转化成具有高硬度和断裂伸长率的固化产品并且是基于具有改进的加工特性(如低门尼粘度、长焦化时间、以及短完全固化时间)的非极性橡胶。出人意料地,现在已经发现将短链烷基甘油酯加入包含非极性橡胶和填充剂的橡胶混合物中显著地降低了门尼粘度,从而导致实质上更好的可加工性。添加烷基酯还增加了焦化时间并且减少了完全固化时间,并且还实现了良好的固化产品硬度,而不实质损伤湿抓地力。本专利技术提供了橡胶混合物,这些橡胶混合物在每种情况下包含至少一种非极性橡胶、填充剂、以及如呈式(I)的短链烷基甘油酯:其中R1、R2、和R3相互独立地是氢或一个直链或支链的C1至C4-烷基部分,优选一个直链或支链的C1至C4-烷基部分,特别优选直链或支链的C1至C2-烷基部分,并且非常特别优选甲基。具有式(I)的化合物,其中R1、R2、和R3是甲基,被称为三乙酸甘油酯,1,2,3-丙三醇三乙酸酯,亦或三醋精,并且是可商购的。所有具有式(I)的化合物此外提供了以下优点,它们可以从植物衍生的甘油获得,即,可以至少在某种程度上从可再生原料获得。出人意料地,此外已经发现具有式(I)的化合物,特别是三醋精,能够溶化或溶解纤维素和/或纤维素衍生物,特别是纤维素与异氰酸苯酯、正丁酸酐、乙酸酐、异氰酸丁酯、硬脂酰氯、异氰酸十八酯、或丁酰氯的反应产物,并且因此能够允许在本专利技术的橡胶混合物中的有利用途。优选通过使用羧酸酯化纤维素可获得的纤维素衍生物,并且纤维素乙酸酯是非常特别优选的。在此纤维素或其衍生物可以单独使用或以任何所希望的混合物使用,但在此最优选仅使用纤维素乙酸酯。具有式(I)的化合物在本专利技术的橡胶混合物中的总比例总体上是从1至40phr,优选从2至20phr,特别优选从4至15phr,并且非常特别优选从6至10phr,但是当具有式(I)的化合物与纤维素和/或纤维素衍生物一起使用时,三醋精在本专利技术的橡胶制品中的含量可以是更高,并且可以是在从0.1至80phr的范围内,优选从0.2至60phr,并且特别优选从0.5至45phr,特别是从5至30phr,在此纤维素和/或纤维素衍生物的含量然后典型地是从0.1至100phr,优选从0.2至50phr,特别优选从0.3至30phr,并且最优选从0.3至10phr。单位phr代表基于在该橡胶混合物中所使用的100重量份橡胶的重量份。橡胶本专利技术的橡胶混合物包含至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶混合物,在每种情况下包含至少一种选自由NR、SBR、BR、IR、SIBR、IIR、ENR、和EPDM,优选NR、SBR、BR、IIR、和EPDM,特别优选NR、BR和SBR组成的组的非极性橡胶、碳黑和如式(I)的短链烷基甘油酯:其中R1、R2、和R3相互独立地是氢或一个直链或支链的C1‑C4‑烷基部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.04 EP 12195403.6;2013.04.10 EP 13163140.01.一种橡胶混合物,在每种情况下包含至少一种选自由NR、SBR、BR、IR、SIBR、IIR、ENR、和EPDM组成的组的非极性橡胶、碳黑和如式(I)的短链烷基甘油酯:其中R1、R2、和R3相互独立地是氢或一个直链或支链的C1-C4-烷基部分。2.如权利要求1所述的橡胶混合物,其特征在于它包含至少一种交联剂。3.如权利要求1所述的橡胶混合物,其特征在于R1、R2、和R3是甲基。4.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于该式(I)的化合物的含量是从1至40phr。5.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于NBR、HNBR、SNBR、HXNBR、和XNBR在每种情况下的含量是小于10phr。6.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于它还包含至少一种含羟基的氧化的填充剂。7.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于它包含从50至100phr的含羟基的氧化的填充剂和从0.2至12phr的有机硅烷。8.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于它包含纤维素和/或纤维素衍生物。9.如权利要求1至3中任一项所述的橡胶混合物,其特征在于使用了一种式(I)的化合物,将这种化合物施用到一种载体上或吸附到该载体上。10.如权利要求1所述的橡胶混合物,其特征在于至少一种所述非极性橡胶选自由NR、SBR、BR、IIR、和EPDM组成的组。11.如权利要求1所述的橡胶混合物,其特征在于至少一种所述非极性橡胶选自由NR、BR和SBR组成的组。12.如权利要求2所述的橡胶混合物,其特征在于它包含至少一种过氧化的或硫基交联剂。13.如权利要求2所述的橡胶混合物,其特征在于它包含至少一种来自下组的交联剂,该组包含硫、二固化二吗啉DTDM、2-吗啉代二硫苯并噻唑MBSS、二固化己内酰胺、四固化双五亚甲基秋兰姆DPTT、以及二固化四甲基秋兰姆TMTD。14.如权利要求4所述的橡胶混合物,其特征在于该式(I)的化合物的含量是从2至20phr。15.如权利要求4所述的橡胶混合物,其特征在于该式(I)的化合物的含量是从4至15phr。16.如权利要求4所述的橡胶混合物,其特征在于该式(I)的化合物的含量是从6至10phr。17.如权利要求5所述的橡胶混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员:乌尔里希·费尔德许斯海因茨·翁特贝格赫尔曼约瑟夫·魏登豪普特梅拉妮·维德迈尔贾拉德约尔格·哈格曼
申请(专利权)人:朗盛德国有限责任公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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