经处理的填料、包含该填料的组合物和由该填料制备的制品制造技术

本发明专利技术包括一种用于生产经处理的填料的方法，其包括(a)用包括处理剂的处理组合物处理包括未经处理的填料的浆料，其中该未经处理的填料未被事先干燥，从而形成经处理的填料浆料；和(b)使该经处理的填料浆料干燥以生产经处理的填料。处理剂可包括不饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的衍生物，或其盐。本发明专利技术还涉及通过该方法制备的经处理的填料，以及包括该经处理的填料的橡胶配混组合物和轮胎。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求2013年10月7日提交的美国临时申请号61/887,713的权益，其在此以其全文通过引用并入本文。关于联邦政府资助的研究和发展的陈述本专利技术是基于美国能源部授予的第DE-EE0005359号合约受政府支持作出的。政府在本专利技术中具有某些权利。专利
本专利技术涉及一种用于制备经处理的填料的方法，通过该方法生产的经处理的填料，和包含这类经处理的填料的组合物和制品。专利技术背景使用二氧化硅/硅烷填料系统降低滚动阻力和改良客车和卡车轮胎抗湿滑性是本领域已知的。降低滚动阻力造成较少的燃料消耗。滚动阻力、磨耗和牵引力的同时改良，称为扩大“魔术三角”，需要新的方法开发橡胶复合物。沉淀二氧化硅在生胎(greentire)的出现中扮演重要角色，其与过去的技术相比具有在滚动阻力方面的大的改良。二氧化硅(经由偶联)直接交联成经高度交联的聚合物基质，同时使二氧化硅颗粒间的相互作用最小化，据信对于用于生产客车和卡车轮胎的橡胶的所需动力机械性质极其重要。已注意到在天然橡胶(典型地用于生产卡车轮胎)中，自天然橡胶生物合成而存在的蛋白质优先吸附至二氧化硅表面，干扰原位的偶联反应。可能改良偶联效率的增加的排胶温度(dumptemperature)，也已被表明会使天然橡胶降解。因此，在橡胶产业中持续需要经改良的二氧化硅-橡胶偶联材料。此外，已发现使高表面积填料材料并入橡胶组合物内会造成粘度不令人期望的增加，因此，由于加工问题，限制可被包括在橡胶组合物内的高表面积材料的量。因此，存在用材料处理这类高表面材料(例如，沉淀二氧化硅)的需求，该材料可作为使高表面材料与将其并入于内的聚合物基质更相容，改良加工粘度，和避免高表面材料与聚合物基质相分离。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于生产经处理的填料的方法，其包括：(a)用包括处理剂的处理组合物处理包括未经处理的填料(其中该未经处理的填料未被事先干燥)的浆料，由此形成经处理的填料浆料；和(b)使该经处理的填料浆料干燥以生产经处理的填料。处理剂可包括以下的至少一种：包含具有至少一个碳-碳双键的线性或支化的任选地经取代的C4至C38烃基(alkyl)的不饱和脂肪酸；(i)的所述不饱和脂肪酸的衍生物，其中，至少一个碳-碳双键反应以包括至少一个官能团；和/或(i)的所述不饱和脂肪酸的盐。所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物(ii)的所述不饱和脂肪酸，和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸在每种情况下相同或不同。根据本专利技术，进一步提供了一种用于生产经处理的沉淀二氧化硅的方法，其包括：(a)使碱金属硅酸盐与酸合并以形成包括未经处理的二氧化硅的浆料，其中，未经处理的二氧化硅未被事先干燥；(b)用包括处理剂的处理组合物处理所述浆料，由此形成经处理的浆料；和(c)使所述经处理的浆料干燥以生产经处理的沉淀二氧化硅。处理剂可包括以下的至少一种：包含具有至少一个碳-碳双键的线性或支化的任选地经取代的C4至C38烃基的不饱和脂肪酸；(i)的所述不饱和脂肪酸的衍生物，其中，至少一个碳-碳双键反应以包括至少一个官能团；和/或(i)的所述不饱和脂肪酸的盐。所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物(ii)的所述不饱和脂肪酸，和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸在每种情况下相同或不同。根据本专利技术，进一步提供了一种用于生产经处理的沉淀二氧化硅的方法，其包括：(a)使碱金属硅酸盐与酸合并以形成包括未经处理的二氧化硅的未经处理的浆料，其中，未经处理的二氧化硅未被事先干燥；(b)使未经处理的浆料干燥以生产经干燥的沉淀二氧化硅；(c)用包括处理剂和任选的偶联剂和/或任选的非偶联剂的处理组合物形成经干燥的沉淀二氧化硅的水性浆料，以形成经处理的沉淀二氧化硅浆料；和(d)使经处理的沉淀二氧化硅浆料干燥以生产经干燥的经处理的沉淀二氧化硅。处理剂可包括以下的至少一种：包含具有至少一个碳-碳双键的线性或支化的任选地经取代的C4至C38烃基的不饱和脂肪酸；(i)的所述不饱和脂肪酸的衍生物，其中，至少一个碳-碳双键反应以包括至少一个官能团；和/或(i)的所述不饱和脂肪酸的盐。所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物(ii)的所述不饱和脂肪酸，和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸在每种情况下相同或不同。根据本专利技术，还提供了通过此处所述方法制备的经处理的填料，以及包括该经处理的填料的橡胶组合物，诸如，橡胶配混组合物，和包括本专利技术的经处理的填料的橡胶制品。具体实施方式如先前所提及，本专利技术提供了一种用于生产经处理的填料的方法。该方法可包括：(a)用包含处理剂的处理组合物处理可包括未经处理的填料(其中该未经处理的填料未被事先干燥)的浆料，由此形成经处理的填料浆料；和(b)使该经处理的填料浆料干燥以生产经处理的填料。如此处所使用的，关于填料(诸如，经处理和/或未经处理的填料)，术语“未被事先干燥”意指在处理方法前填料未被干燥至小于20重量％的水分含量。出于本专利技术的目的，未经处理的填料不包括被事先干燥至小于20重量％的水分且然后再次水合的填料。如此处所使用的，术语“填料”意指可用于聚合物组合物以改良该聚合物至少一种性质的无机材料，诸如，无机氧化物。如此处所使用的，术语“浆料”意指包括至少填料和水的混合物。如此处所使用的，除非以其它方式明确和不含糊地限于一个指示物，冠词“一个”、“一”和“该”包括多个指示物。除非另有指示，此处公开的所有范围或比率应理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围或子比率。例如，“1至10”的陈述范围或比率应被认为包括最小值1与最大值10间(且包括端值)的任何和所有子范围，即，以最小值1或更大开始且以最大值10或更小结束的所有子范围或子比率，诸如但不限于1至6.1，3.5至7.8，和5.5至10。除了在操作实施例中或其中另有指示外，说明书和权利要求书中使用的表示成分、反应条件等的量的所有数值应理解为在所有情况下以术语“约”修饰。如此处所使用的，聚合物的分子量值，诸如，重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)，是通过凝胶渗透色谱法使用合适的标准物，诸如聚苯乙烯标准物测定。如此处所使用的，多分散性指数(PDI)值表示该聚合物的重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率(即，Mw/Mn)。如此处所使用的，术语“聚合物”意指均聚物(例如，由单种单体物质制备)、共聚物(例如，由至少二种单体物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产经处理的填料的方法，包括：(a)用包含处理剂的处理组合物，来处理包含未经处理的填料的浆料，从而形成经处理的填料浆料，其中所述未经处理的填料未被事先干燥；和(b)使所述经处理的填料浆料干燥，以生产经处理的填料，其中所述处理剂包括以下的至少一种：不饱和脂肪酸，包含线性或支化的任选地经取代的C4至C38烃基，其具有至少一个碳‑碳双键；(i)的所述不饱和脂肪酸的衍生物，其中至少一个碳‑碳双键经反应以包括至少一个官能团；和/或i)的所述不饱和脂肪酸的盐，其中所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物(ii)的所述不饱和脂肪酸，和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸在每种情况下相同或不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.07 US 61/887,7131.一种用于生产经处理的填料的方法，包括：
(a)用包含处理剂的处理组合物，来处理包含未经处理的填料的浆
料，从而形成经处理的填料浆料，其中所述未经处理的填料未被事先
干燥；和
(b)使所述经处理的填料浆料干燥，以生产经处理的填料，
其中所述处理剂包括以下的至少一种：
不饱和脂肪酸，包含线性或支化的任选地经取代的C4至C38烃基，
其具有至少一个碳-碳双键；
(i)的所述不饱和脂肪酸的衍生物，其中至少一个碳-碳双键经反
应以包括至少一个官能团；和/或
i)的所述不饱和脂肪酸的盐，
其中所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物(ii)的所述不饱和脂肪
酸，和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸在每种情况下相同或不同。
2.如权利要求1的方法，其中所述未经处理的填料选自硅酸铝、
二氧化硅凝胶、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅和它们的混合物。
3.如权利要求1的方法，其中所述填料包括沉淀二氧化硅。
4.如权利要求1的方法，其中所述不饱和脂肪酸、其衍生物及其
盐各自独立地包含线性或支化的任选地经取代的C10-C18烃基。
5.如权利要求1的方法，其中所述不饱和脂肪酸(i)、所述衍生物
(ii)的所述不饱和脂肪酸和所述盐(iii)的所述不饱和脂肪酸各自独
立地选自十一碳烯酸、α-亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二
十碳五烯酸、反油酸、芥酸、亚油酸、共轭亚油酸、反式亚麻酸
(linoelaidicacid)、十六碳烯酸、异油酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、

\t油酸、鳕油酸、芥酸、神经酸和它们的组合。
6.如权利要求1的方法，其中所述不饱和脂肪酸是油酸和十一碳
烯酸中的至少一种。
7.如权利要求1的方法，其中所述衍生物(ii)的每个官能团独立
地选自酮、硫醇、硫离子基、卤基、氨基、烯基、炔基、羟基、酸酐
和环氧乙烷。
8.如权利要求1的方法，其中所述盐(iii)包含选自碱金属阳离
子、碱土金属阳离子、过渡金属阳离子、氨，和季铵阳离子的阳离子。
9.如权利要求1的方法，其中所述处理组合物进一步包含以下式
(I)表示的有机硅烷偶联剂：
(R1)a(R2)bSiX4-a-b(I)，
其中每个R1独立地是包含1至36个碳原子和官能团的烃基基团，
其中所述烃基基团的官能团是乙烯基、烯丙基、己烯基、环氧基、缩
水甘油氧基、(甲基)丙烯酰氧基、硫化物、异氰酸基、多硫化物、巯
基，或卤素；每个R2独立地是具有1至36个碳原子的烃基基团或氢，
X独立地是卤素或具有1至36个碳原子的烷氧基；a是0、1、2或3；b
是0、1或2；(a+b)是1、2或3；条件是当b是1时，(a+b)是2或3。
10.如权利要求9的方法，其中所述处理组合物进一步包含不同于
以式(I)表示的有机硅烷的有机硅烷。
11.如权利要求1的方法，其中所述处理组合物进一步包含偶联
剂，所述偶联剂包括选自以下的有机硅烷：(4-氯甲基-苯基)三甲氧基
硅烷、(4-氯甲基-苯基)三乙氧基硅烷、[2-(4-氯甲基-苯基)-乙基]
三甲氧基硅烷、[2-(4-氯甲基-苯基)-乙基]三乙氧基硅烷、(3-氯-丙

\t烯基)-三甲氧基硅烷、(3-氯-丙烯基)-三乙氧基硅烷、(3-氯-丙基)-
三乙氧基硅烷、(3-氯-丙基)-三甲氧基硅烷、三甲氧基-(2-对甲苯基-
乙基)硅烷和三乙氧基-(2-对甲苯基-乙基)硅烷和它们的组合。
12.如权利要求1的方法，其中所述处理组合物进一步包含非偶联
剂，且其中所述非偶联剂是生物聚合物、脂肪酸、有机酸、聚合物乳
液、聚合物涂料组合物和它们的组合的一种或多种，且其中所述非偶
联剂不同于所述处理剂。
13.如权利要求1的方法，其中所述处理组合物进一步包含非偶联
剂，其选自阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活
性剂和它们的组合，基于未经处理的填料的重量计，所述非偶联剂是
以大于1重量％至25重量％的量存在。
14.如权利要求1的方法，其中
所述经处理的填料包括经处理的沉淀二氧化硅；和
所述处理组合物进一步包含：
(i)至少一种偶联剂，和
(ii)非偶联剂，其选自阴离子型、非离子型和/或两性的表面活性
剂，基于未经处理的填料的重量计，所述非偶联剂是以大于1重量％
至25重量％的量存在。
15.一种经处理的填料，其是通过权利要求1的方法生产的。
16.一种橡胶组合物，包含通过权利要求1的方法生产的经处理的
填料。
17.如权利要求16的橡胶组合物，其中所述橡胶组合物包含天然
橡胶。
18.如权利要求16的橡胶组合物，其中所述橡胶组合物是橡胶配
混母炼胶。
19.一种用于生产经处理的沉淀二氧化硅的方法，包括：
(a)使碱金属硅酸盐与酸合并，以形成包含未经处理的二氧化硅的
浆料，其中所述未经处理的二氧化硅未被事先干燥；
(b)用包含处理剂的处理组合物来处理所述浆料，从而形成经处理
的浆料；和
(c)使所述经处理的浆料干燥，以生产经处理的沉淀二氧化硅，
其中所述处理剂包括以下的至少一种：

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·艾德尔曼，R·科拉，J·J·马丁，T·A·奥克尔，B·史密斯，P·L·沃特鲁巴德扎尔，T·威尔特，L·A·沃尔夫，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US