引入橡胶组合物的金属皂及金属皂引入橡胶组合物的方法技术

本发明专利技术涉及引入橡胶组合物的金属皂及金属皂引入橡胶组合物的方法。一种组合物包括二烯橡胶和右式所示的金属皂，Ｍ是具有氧化态为＋３或＋４的金属，各Ｒ是任何独立选择的包括氢的有机部分。另外，制造橡胶组合物的方法包括将极性溶剂、碱和羧酸组合并将这些混合，以形成溶液Ａ。将溶液形式的金属离子源加入到溶液Ａ中，由此混合形成产物Ａ。金属离子源中的金属选自由具有氧化态为＋３或＋４的金属组成的组。将产物从溶液Ａ中分离，然后与二烯橡胶组合物组合，以形成有用的制品，例如轮胎面。

【技术实现步骤摘要】

本文讨论的技术通常涉及用于橡胶组合物的添加剂。
技术介绍
在轮胎工业中，设计橡胶组合物以具有性能例如耐久性(例 如拉伸强度和抗扭斤裂性)、滚动阻力和抓地性的平衡。 一般地， 为了改善这些特性中的一个或者多个而将组合物改性，可能会 导致其难以保持至少一种其他特性。当非常希望改善抓地性和 耐久性时，保持低的滚动阻力也是非常重要的，特别是在近年 来燃料价格上涨以及其他关注的情况下。因此，非常需要既改 善轮胎的抓地性和耐久性还能保持相当水平的滚动阻力的添加 剂。
技术实现思路
在此公开的技术的一个方面中，组合物包括二烯橡胶和下 式所示的金属皂M是具有氧化态为+ 3或+ 4的金属，R是任何包括氢的有机部分， 以及n表示M的化合价。在另一实例中，M可以是铁、钛、铝或 者钴。在此公开的技术的另 一方面中，轮胎含有如上所述的组合物。在此公开的技术的另 一 方面中，制造橡胶组合物的方法包 括通过下列方法制备金属皂。将极性溶剂、碱和羧酸组合并混 合它们以形成、溶液A。将;容液形式的金属离子源加入到溶液A 中并混合以形成产物A,金属离子选自由具有氧化态为+3或+4 的金属组成的组。将产物A从溶液中分离，然后将其与二烯橡 胶组合物组合。在另一实例中，M可以是铁、钛、铝或者钴。在此公开的技术的另 一方面中，组合物包括二烯橡胶和下 式所示的金属皂其中M是III族(IUPAC 13族)金属或者除了锌、铜和镍以外的过 渡金属，R是任何独立选择的有机部分，以及n是M的化合价。 在另一实例中，M可以是铁、钛或者铝。在此/>开的#支术的另 一 方面，如上所述的组合物和方法包 含金属皂，其中R包括带有一个或者多个双键的烷基链。应当理解，根据本专利技术，可以使用超过一种的极性溶剂、 碱、羧酸、过渡金属等等，除非另有说明。二皂是指带有两个 羧酸基团的皂。相应地，单皂和三皂是带有一个和三个羧酸基 团的皂。在此公开的组合物和由在此公开的方法制得的组合物 可以引入轮胎胎面、胎侧月交或其它^J台部分。附图说明图l是橡胶组合物在一定的温度范围内的G'和tanS性质的图。具体实施例方式出乎意料地，人们发现向二烯橡胶轮胎胎面中加入特定金 属皂，可以得到拉伸强度、撕裂强度和湿路面抓地性的显著改 善。另外，还保持了相当水平的滚动阻力。特定的金属皂，例如铝二皂，已被发现显示特殊的性质， 认为其有助于它们在橡胶组合物中的出乎意料的性能提高效 果。例如，这些特定金属皂包括具有+3或者+4氧化态的金属的 特定皂，这些金属例如钪(Sc)、 4乙(Y)、镧(La)、锕(Ac)、 4各(Cr)、 铁(Fe)、钴(Co)、钌(Ru)、 4衣(Ir)、 4家(Ga)、铟(In)、钬(Ti)、锰 (Mn)、锗(Ge)、锡(Sn)、铝(Al)和铅(Pb)。特别地，不溶于极性 溶剂并且在极性溶剂如水中不会离解成离子的上述特定金属皂 是优选的。可溶于极性溶剂的皂包括碱金属和大部分碱土金属， 包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)和钫(Fr);铍(Be)、 镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra),以及一些过渡金属， 例如锌(Zn)、汞(Hg)、和镉(Cd)。在此描述的组合物的一些实 施方案中，金属皂可包括III族(IUPAC 13族)金属和过渡金属， 不包括锌(Zn)、镍(Ni)和铜(Cu)。当在有机非极性溶剂中进行分散时，特定金属皂如铝皂在 其弹性液体行为方面以几分类似于聚合物的方式而存在。此外， 在非极性溶剂中，铝鬼形成有点类似簇状的聚集体，例如在下 式II中所示的结构。在式II中所示的氢键合可进一步使皂分子聚 集体形成胶束或其他形式。这将得到高度粘稠的弹性液体或者凝胶。相邻的二皂链通过烃链之间的范德华力以及共享羟基离子的氢和羧基的氧原子之间的氢键而结合在 一 起。认为具有+ 3 或者+4氧化态的其他金属皂也可显示与铝皂类似类型的在非 极性溶剂中的特有聚集体。这些金属中，优选的金属是在形成 金属皂时在非极性溶剂中可溶并可形成簇状聚集体的那些。 该金属皂的通式在式I中所述。M是具有氧化态为+3或者+4的金属，R是任何包括氢的有 机部分。字母n对应于金属的化合价。术语有机部分意思是 描述任何主要由碳、氧、氮或氢组成的化学基团，包括可以含 有杂原子的有机基团。各R基团可各自独立地进行选择。例如， 一个R基团可以是六个碳原子的烃链，而另 一个R基团可以是七 个碳原子的烃链。在一些选择性实施方案中，M是III族(IUPAC 13族)金属或 者过渡金属，不包括锌、铜和镍。例如，不受理:沦约束，式I中的M和R可以分别是金属和有 机部分的任何组合，其在非极性溶剂中可以形成和/或能够形成 簇状结构，例如胶束状结构或者如式11所示结构。可以形成和/或能够形成式II的结构或者其他簇状结构的金 属的特定实例是铝、铁和钛。能够形成这种结构的其它金属是具有+3或者+4氧化态的金属。R基团的具体实例包括氩、直链 或支链烃链，包括含有各种有机或无机官能团的直链或支链烃。羧酸基团(02CR)，例如可为C2到Cs的酸、Q到C22的脂肪酸，或者也可使用例如<:23到Cs。等的高级脂肪酸。酸的具体例子包括月桂酸和乙基己酸。M(02CR)n基团可以是例如二月桂酸铝皂或者二乙基己酸铝皂。由字符n代表的R基团的数目可以是例如 1、 2、 3、 4、 5或者6，这取决于所使用的金属元素。当M为铝 时，n-l为2。铝的二皂是已知的聚集为式II结构的唯一的铝皂。 当M为钛时，n-l为2或者3。当与橡胶基质组合并硫化时，已发现包括在R基团中具有 一个或多个双键的02CR酸基团的金属皂是特别有效的。不受理 论所约束，认为双键有助于改进与二烯橡胶基体的交联。该酸含有至少一个不饱和单元。例如，该酸可以是单不饱和C2到Cs 的酸、单不饱和C6到C22的脂肪酸、或者更高级的单不饱和脂肪 酸例如C23到Cs。。一个特定的例子是油酸。该酸在烃链中可含有多个双4建例如两个或者三个双4建。一个双4建或多个双4建应为硫可硫化的双键。在包括多个双键的实例中，双键可以是共辄 的。至少一个双键或者全部双键可位于烃链中的两个非末端碳 原子之间。例如，双4建可以位于或者^妄近烃《连的中间，例如油酸。不受理论所约束，交联的改进归因于在R基团中的双键， 其导致在25。C和10(TC下改进的拉伸强度、在17(TC改进的撕裂 强度和改进的湿路面抓地性，并同时保持良好的滚动阻力。发现不溶于水的上述金属皂在二烯橡胶组合物中为可溶 的。二烯橡胶可以是例如一种或多种共轭二烯，例如苯乙烯-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶或天然橡胶。二烯橡 胶可以例如包含任何通常使用的胎面胶料橡胶。这样的橡胶对 本领域熟练技术人员而言是公知的，其包括但不限于天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊 二烯橡胶、苯乙烯-异戍二烯-丁二烯橡胶、丁二烯-异戊二烯橡 胶、聚丁二烯(BR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、硅橡胶、氟弹 性体、乙烯丙烯酸类橡月交、乙丙橡胶(EPR)、乙烯丙烯二烯单体 (EPDM)橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶和它们的混 合物。金属皂在橡胶组合物中的量为l到200phr，例如5-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包括：　二烯橡胶，　下式所示的金属皂，　＊＊＊　其中，Ｍ是具有氧化态为＋３或＋４的金属，Ｒ是任何独立选择的有机部分，以及ｎ是Ｍ的化合价。

【技术特征摘要】
US 2007-12-31 61/018,0061. 一种组合物，其包括二烯橡胶，下式所示的金属皂，其中，M是具有氧化态为+3或+4的金属，R是任何独立选择的有机部分，以及n是M的化合价。2. 根据权利要求1所述的组合物，其中R包括带有一个或者 多个双键的烷基链。3. 根据权利要求l所述的组合物，其中所述金属选自由铝、 铁、钛和钴组成的组。4. 一种制造橡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小荣，维特J弗尔兹，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]