包含一种或更多种具有极性官能团的橡胶和一种或更多种极性填料的橡胶胶料通过包括以下步骤的方法来制备：(i)添加极性挥发性液体至极性填料中；(ii)将一种或更多种具有极性官能团的橡胶与极性挥发性液体和极性填料混合以产生极性填料在一种或更多种橡胶中的分散体；和(iii)从分散体中除去极性挥发性液体。本发明专利技术改善了基于具有极性官能团的弹性体例如环氧化天然橡胶的橡胶胶料的混合的一致性和均匀性，所述橡胶胶料含有极性增强填料，例如沉淀二氧化硅。当所述胶料硫化时，其具有改善的机械性能。所述方法在车辆轮胎的制造中特别有用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及在具有极性官能团的橡胶当与极性填料混合时的混合和加工特性上的改善。特别地，它涉及添加低水平的挥发性极性液体或流体以协助当与具有极性官能团的橡胶和极性填料一起使用时的混合，并改善此类橡胶胶料的加工性能和所得的硫化胶料的机械性能。之前在GB 770,773中已提出大比例的水的存在在混合橡胶胶料与无机填料材料中是有利的，所述无机填料材料呈含有15重量％-50重量％之间的固体的湿的饼状物的形式。然而，在我们的掌握中，已发现这种过量水的存在在混合含有极性官能团的弹性体(例如ENR)与极性填料(例如沉淀二氧化硅)中对于胶料的物理特性是有害的，并且已发现残余水导致此类胶料的不合意的固化行为。此外，GB 770,773未考虑使用具有极性官能团的橡胶，而仅考虑了天然橡胶。US 2005/0080179A1教导了将非极性橡胶与硅酸盐矿物填料混合的方法，其中过量的水(硅酸盐矿物与水的重量比介于1:4至10:1之间)连同硅烷偶联剂一起使用，以实现硅烷偶联剂的反应效率的改善，导致所得的硫化橡胶的改善的机械性能、在混合期间的较低的发热和快速固化特性，以及在混合期间由硅烷偶联剂生成的醇的更有效的排除(elimination)。但是，US 2005/0080179A1未考虑使用具有极性官能团的橡胶，其具有与极性填料(例如沉淀二氧化硅)强烈相互作用的能力，并且没有解决该类别的橡胶胶料的混合和加工具有的特定的问题。WO 0037555鉴定非常高水平的水的存在可实现二氧化硅填充的ENR的固化。但是，根据这个，在包含具有极性官能团的橡胶(例如ENR)与极性填料(例如沉淀二氧化硅)的胶料的固化期间的过量残余水或其它极性挥发性液体的存在明确地被鉴定为对于此类胶料的固化行为和随后的物理性能有害，并且是要避免的。已发现沉淀二氧化硅填料在环氧化天然橡胶胶料中的应用在乘用车轮胎中特别的重要性，其中特别地，低滚动阻力和良好的抗湿滑(wet grip)性能对于轮胎制造商以及同样地，对于消费者而言已变成重要的考虑。近年来，由于“绿色技术”的应用的增长和增加的环境意识(其促进来自再生和可持续能源的材料的使用以及产品和过程中的碳足迹的减少)，二氧化硅填充的ENR轮胎胶料的实用性(relevance)已增加。近年来，已变得普通的是：设计用于低滚动阻力和良好的抗湿滑力的优质轮胎胎面胶料利用溶聚苯乙烯-丁二烯橡胶/丁二烯橡胶(sSBR/BR)与沉淀二氧化硅填料一起共混。对于此类胶料而言，其包含含有极性填料(例如沉淀二氧化硅)的一种非极性弹性体或多种非极性弹性体的共混物，公认需要使用显著量的偶联剂(例如双(三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物(TESPT))以在混合过程期间提供足够的填料分散并在硫化之后还提供良好的轮胎性能所需的在橡胶和填料之间的相互作用或偶联水平。但是，偶联剂(例如TESPT)的使用通常要求使用5-10wt％(基于所使用的二氧化硅的重量)之间的偶联剂。另外，要求遵循特定的混合工序以确保在混合期间偶联剂与二氧化硅填料的表面充分反应以协助分散，但是不与橡胶过早反应以实现在该胶料硫化之前橡胶与填料的永久偶联。这些要求可增加对于混合的持续时间和复杂性的考虑，并增加过程的总体花费。基于ENR的胶料(其中使用沉淀二氧化硅来实现低滚动阻力和良好的抗湿滑力)展现的优于通常使用的基于烃的弹性体的另一优势源于二氧化硅和ENR之间显现的固有强烈的相互作用。该强烈的相互作用的显现可降低，或甚至消除在混合期间对于偶联剂用以实现填料的足够的分散并达到良好的轮胎性能所需的橡胶和填料之间的偶联度的要求。在制备橡胶胶料(例如基于二氧化硅填充的ENR的那些轮胎胶料)时，二氧化硅比其它极性较小的填料(例如炭黑)更难以快速结合并充分分散。特别地，当使用密炼机进行混合时，胶料和填料可升高混炼机的进料口(throat)并且当上顶栓(ram)降下时，可升到上顶栓以上。这种行为还可导致混合中差的配料(batch)均匀性和增加的“逐批配料”可变性。二氧化硅填充的ENR母炼胶胶料还可显示在混合室中的差的粘结，并且作为小片的易碎体(crumbly mass)从混合机中倾卸。这些差的混合特性可要求延长的混合期以确保所有的胶料和填料在混合室中经受充分的混合，并且确保配料以粘结体(coherent mass)倾卸，以此促进随后的下游加工活动。此外，极性填料(例如沉淀二氧化硅)的较大的颗粒或团块已知为耐分解并有效分布和分散在橡胶胶料中，并且这可导致获得令人不满意的硫化橡胶胶料性能，其在轮胎胎面胶料中可尤其导致过量的发热和低劣的耐磨性，这在轮胎中产生增加的滚动阻力和磨损性能。二氧化硅填充的ENR胶料，尤其是在使用高负载的沉淀二氧化硅(>50phr的二氧化硅)的情况下，可展示高粘度，并可难以加工，即使在使用操作油和操作助剂添加的情况下。在此类情况下，可以通过延长混合或通过在开炼机(open mill)上工作更长时间来降低胶料粘度，但是这些操作是不合意的，因为它们可使所得的硫化胶料的机械性能降级，以及增加过程的时间和花费。沉淀二氧化硅和ENR之间的相互作用非常重要(如通过高“结合橡胶”值表明)，并且该相互作用提供橡胶的有效增强，有益于宽范围的硫化橡胶性能包括强度、滞后现象和磨耗。但是，该相互作用的强度本身可在制造产品所需的胶料或产品组分的加工中呈现出挑战。例如，在挤出(一种常用于轮胎制造中的制造工艺)期间，二氧化硅填充的ENR胶料在离开挤出口型(extrusion die)后可展现过高的膨胀度，并随后经一段时间后，这可接着是挤出物的高度收缩。虽然这种挤出物膨胀行为对于其中橡胶和填料之间的相互作用的水平相对低的填充的橡胶胶料也是明显的，但是这些材料的挤出物膨胀对于大多数加工应用在可接受的限度之内。此外，未硫化胶料中的二氧化硅和ENR之间的相互作用的水平可随时间的推移继续显现(develop)并增加，这导致随时间的推移胶料粘度的增加和相继的胶料的加工性能的改变。用沉淀二氧化硅填充的ENR在加工之后的尺寸稳定性可因此依赖于自胶料混合或加工起已经过的时间。在橡胶产品制造环境下，这样的胶料不稳定性的程度(由非常高水平的橡胶填料相互作用产生)可使得二氧化硅填充的ENR难以持续挤出，并可导致胶料不能满足工厂工艺例如轮胎成型所需的尺寸公差。此外，用沉淀二氧化硅增强的终态ENR胶料(其含有橡胶硫化剂但尚未硫化)可展示“干燥”触感，表明低的表面粘着性。据发现该特性在60°-130℃之间的典型加工温度下没有显著改善。表面粘着性对于轮胎成型而言是关键性要求，其中在胎面和胎体胶料之间以及胎侧胶料要求良好的粘附，以便制造达到高标准的轮胎。差的粘着性还可导致关键性轮胎组分之间的空气滞留，这导致这些组分之间不充分的结合，并伴随在使用中的轮胎的灾难性故障的可能性。含有高水平的沉淀二氧化硅填料(>50phr)的未硫化的ENR胶料的加工性能是这样的：其使得挤出物的表面光洁度(surface finish)通常是粗糙的，在挤出物的边缘处具有差的表面光洁度和差的清晰度(definition)。以上所有问题中的共同因素是在具有极性官能团的橡胶(例如ENR)和极性填料(例如沉淀二氧化硅)之间显现的强相互作用。尽管这种相互作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，其用于制备包含一种或更多种具有极性官能团的橡胶和一种或更多种极性填料的橡胶胶料，所述方法包括以下步骤：(i)添加极性挥发性液体至所述极性填料中；(ii)将所述一种或更多种具有极性官能团的橡胶与所述极性挥发性液体和极性填料混合以产生所述极性填料在所述一种或更多种橡胶中的分散体；(iii)从所述分散体中除去所述极性挥发性液体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.11 GB 1319877.51.一种方法，其用于制备包含一种或更多种具有极性官能团的橡胶和一种或更多种极性填料的橡胶胶料，所述方法包括以下步骤：(i)添加极性挥发性液体至所述极性填料中；(ii)将所述一种或更多种具有极性官能团的橡胶与所述极性挥发性液体和极性填料混合以产生所述极性填料在所述一种或更多种橡胶中的分散体；(iii)从所述分散体中除去所述极性挥发性液体。2.根据权利要求1的方法，其中所述具有极性官能团的橡胶选自环氧化天然橡胶、羟基化天然橡胶、羧基化天然橡胶、环氧化合成橡胶、羟基化合成橡胶、羧基化合成橡胶、羧基化丁腈橡胶、羧基化苯乙烯丁二烯橡胶、羟基化苯乙烯丁二烯橡胶、羟基化丁二烯橡胶及其混合物。3.根据权利要求2的方法，其中所述具有极性官能团的橡胶是环氧化天然橡胶。4.根据权利要求3的方法，其中所述环氧化天然橡胶的环氧化物含量为5 mol%至75mol%、优选1...
【专利技术属性】
技术研发人员：PJ马丁，J帕特，S库克，
申请(专利权)人：敦·阿卜杜勒·拉扎克研究中心，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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