活化的含卤素的芳烷基硅烷制造技术

本发明专利技术涉及活化的含卤素的芳烷基硅烷，其拥有至少一个与硅原子结合的可水解基团和至少一个与碳原子结合的卤素官能团，所述碳原子与硅原子和芳族基团共价结合。本发明专利技术还涉及制造该硅烷的方法以及它在橡胶组合物中的用途和含该橡胶组合物的制品如轮胎。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开内容涉及活化的含卤素的芳烷基硅烷(activated halo-containing aralkylsilanes)和它们的制备。所述公开内容还涉及含该硅烷的橡胶组合物和由其制造的制品如轮胎。
技术介绍
使用二氧化硅/硅烷填料系统降低滚动阻力和改善乘用车轮胎湿牵引力(wet traction)是本领域中公知的。降低滚动阻力并由此减少燃料消耗对于卡车轮胎而言也具有强烈兴趣。然而，由于耐磨性差，在含天然橡胶(NR)的制剂如卡车胎面胶料中使用二氧化硅替代炭黑填料受限。目前，卡车轮胎胎面使用高度增强炭黑以得到最大增强和优异耐磨性。在卡车应用中由二氧化硅替代炭黑受二氧化硅与天然橡胶聚合物链的无效偶联所阻碍。多硫化烷氧基硅烷如双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物 (bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfite) (TESPT)和封端巯基官能化硅烷如 3_ 辛酰基硫基-ι-丙基三乙氧基硅烷目前被认为是在用于轮胎的橡胶组合物(尤其是含有苯乙烯-丁二烯橡胶或丁二烯橡胶的组合物)中最有效的和最广泛使用的偶联剂。然而，填充有二氧化硅和与含硫硅烷偶联的硫化橡胶的增强效力和耐磨性不足以支持在含有高水平天然橡胶的制剂中替代炭黑。在同时待审的申请(S卩，美国专利申请11/703969和11/981371)中披露了无硫的卤素官能化硅烷的使用。这些公开内容集中于使用活化双键改善填料和聚合物(尤其是天然橡胶)之间的偶联。所述卤素官能化硅烷被发现改善二氧化硅填充的含有高水平天然橡胶的橡胶组合物的增强指数、动态性能(例如在601的切115)和耐磨性。不幸的是，这些卤素官能化硅烷不易获得，因为它们依靠卤代甲基苯乙烯或它的衍生物(难以以高收率和低成本制造的中间体)的含氢硅烷化。希望具有在各种橡胶和其它应用(例如粘合剂、密封剂、涂料、玻璃纤维浆料和填料处理等)中使用的含卤素的硅烷。然后需要的是卤代硅烷，其可更容易地制造，因为在它们的制造中不使用卤代甲基苯乙烯中间体。本专利技术提供了该需要的解决方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案涉及活化的含卤素的芳烷基硅烷，其拥有至少一个与硅原子结合的可水解基团和至少一个与碳原子结合的卤素官能团(halo functional group), 芳族基团和该硅原子同时与所述碳原子共价结合。本专利技术的含卤素的芳烷基硅烷具有通用结构式(1)X1X2X3Si -C (R1) 2_a (Z1a) -G- (CR3^c-Z2c) b (1)其中X1 为选自以下的可水解部分(moiety) =Cl-, Br-、1_、R2O-, R2 (C = 0)0_、R22C =NO-和R22NO-,其中每个R2独立选自氢、直链、环状或支化的烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R2在不为氢时含有1-18个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；每个X2和X3独立选自X1和R3基团，其中每个R3独立选自氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R3在不为氢时含有1-18个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；R1选自氢、烷基、烯基、芳基或芳烷基，其中R1在不为氢时含有1-10个碳原子和任选含有至少一个选自氧、硫、氟、氯、溴和碘的杂原子；Z1和Z2在每次出现时独立为选自以下的卤素原子F-、Cl_、Br-和I-；G为具有式O)的单价或多价的芳族烃基(_) 1+bC6R45_b(2)其中式中六个碳原子是芳环结构的一部分以及R4在每次出现时独立选自氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R4在不为氢时含有1-18个碳原子；R在每次出现时独立选自氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基，其中每个R在不为氢时含有1-30个碳原子；以及a、b和c为整数，其中a为1 ;b为0-5;以及c为1-3。本专利技术的另一个实施方案涉及组合物，其包含(a)至少一种具有结构式(1)的a 为1的含卤素的芳烷基硅烷；和(b)至少一种具有结构式⑴的a为0的硅烷。本专利技术的另一个实施方案涉及制备含卤素的芳烷基硅烷的方法。所述方法包括以下步骤(a)在α选择性含氢硅烷化催化剂(iii)的存在下，使含氢硅烷(hydrido硅烷) (i) StJ^7 (carbon-carbon double bond-containing aralkane) (ii) 反应以提供芳烷基硅烷(iv)；(b)任选在氯化催化剂(Vi)的存在下，使步骤(a)反应产物与氯(ν)反应，得到含卤素的芳烷基硅烷；(c)任选地，使步骤(b)反应产物与X1-H(Vii)反应，其中X1选自以下的可水解基团C1-、Br-、I-、R2O-, R2 (C = 0) 0_、R22C = NO-和 R22NO-,其中每个 R2 独立选自氢、直链、 环状或支化的烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R2在不为氢时含有1-18个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子。本专利技术的又一个实施方案涉及橡胶组合物，其包含(a)至少一种橡胶组分；(b)至少一种填料；(c)任选的至少一种活化剂；和(d)具有式(1)的含卤素的芳烷基硅烷。在一个实施方案中，所述填料(b)具有硅烷反应性。本专利技术的含卤素的芳烷基硅烷向在固化制品(cured articles)(例如非限制性实例轮胎)中使用的橡胶组合物提供改善性质。另外，这些硅烷可通过涉及芳烷基硅烷直接氯化的方法以高收率制备。具体实施例方式应理解的是，所有重量百分数基于本申请橡胶组合物的总重量百分数，除非另作说明。还应理解的是，本申请列举的任何数值范围包含该范围内的所有子范围，以及还可包含该范围和/或子范围的各个端点的任何组合。在本专利技术的一个实施方案中，提供了含卤素的芳烷基硅烷，其拥有至少一个与硅原子结合的可水解基团和至少一个与碳原子结合的卤素官能团，芳族基团和所述硅原子均与所述碳原子共价结合。所述含卤素的芳烷基硅烷具有通用结构式(1)X1X2X3Si -C (R1) 2_a (Z1a) -G- (CR3^c-Z2c) b(1)其中X1 为选自以下的可水解部分Cl-、Br_、I-、R20-、R2 (C = 0) 0_、R22C = NO-和 R22NO-, 其中每个R2独立选自氢、直链、环状或支化的烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R2 在不为氢时含有1-18个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；每个X2和X3独立选自X1和R3基团，其中每个R3独立选自氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R3在不为氢时含有1-18个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；R1选自氧、烷基、烯基、芳基和芳烷基，其中R1在不为氢时含有1-10个碳原子，和任选含有至少一个选自氧、硫、氟、氯、溴和碘的杂原子；Z1和Z2在每次出现时独立为选自以下的卤素原子F-、Cl_、Br-和I-；G为具有式O)的单价或多价的芳族烃基(-) 1+bC6R45_b(2)其中式中六个碳原子是芳族环结构的一部分，以及R4在每次出现时独立选自氢、 烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个R4在不为氢时含有1-18个碳原子；R在每次出现时独立选自氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基，其中每个R在不为氢时含有1-30个碳原子；以及a、b和c为整数，其中a为1 ;b为0-5;以及c为1-3。关于式本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．具有通用结构式（１）的含卤素的芳烷基硅烷：Ｘ１Ｘ２Ｘ３Ｓｉ－Ｃ（Ｒ１）２－ａ（Ｚ１ａ）－Ｇ－（ＣＲ３－ｃ－Ｚ２ｃ）ｂ　　　　（１）其中：Ｘ１为选自以下的可水解部分：Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｉ－、Ｒ２Ｏ－、Ｒ２（Ｃ＝Ｏ）Ｏ－、Ｒ２２Ｃ＝ＮＯ－和Ｒ２２ＮＯ－，其中每个Ｒ２独立选自：氢、直链、环状或支化的烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个Ｒ２在不为氢时含有１－１８个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；每个Ｘ２和Ｘ３独立选自Ｘ１和Ｒ３基团，其中每个Ｒ３独立选自：氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个Ｒ３在不为氢时含有１－１８个碳原子和任选含有至少一个选自氧和硫的杂原子；Ｒ１选自：氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基，其中Ｒ１在不为氢时含有１－１０个碳原子和任选含有至少一个选自氧、硫、氟、氯、溴和碘的杂原子；每个Ｚ１和Ｚ２独立为选自以下的卤素原子：Ｆ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－和Ｉ－；Ｇ为具有式（２）的单价或多价的芳族烃基：（－）１＋ｂＣ６Ｒ４５－ｂ　　　　　　　　　　　（２）其中式中六个碳原子为芳族环结构的一部分，以及Ｒ４在每次出现时独立选自：氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基基团，其中每个Ｒ４在不为氢时含有１－１８个碳原子；Ｒ在每次出现时独立选自：氢、烷基、烯基、芳基和芳烷基，其中每个Ｒ在不为氢时含有１－３０个碳原子；以及ａ、ｂ和ｃ为整数，其中ａ为１；ｂ为０－５；以及ｃ为１－３。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：江平，
申请(专利权)人：莫门蒂夫性能材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US