[发明专利]特定的官能化的有机基硅化合物在包含增强无机填料的异戊二烯弹性体组合物中作为偶联剂的用途

说明书

技术领域

本发明涉及特定的有机基硅化合物(硅烷)在包含异戊二烯弹性体如天然橡胶和作为填强填料的无机填料的弹性体组合物中作为无机填料-弹性体偶联剂的用途，所述无机填料例如是沉淀二氧化硅，尤其是高分散性的。

本发明还涉及相应的弹性体组合物并且涉及包含所述组合物的制品，尤其是轮胎。

背景技术

已知由弹性体制成的制品通常经历各种应力，例如温度的变化，动态状态下的高频率负荷变化，高静应力和/或动态状态下的不可忽略的弯曲疲劳。这类制品例如是轮胎，鞋底，地板覆层，传送带，动力传输带，挠性管，封接物(joints)，尤其是家用电器设备的封接物，起到利用金属加固件或利用弹性体内部的液压液提取发动机振动的作用的支架，电缆护套，电缆，架空索道的滑轮。

已经提出尤其使用由特定的无机填料增强的弹性体组合物，所述特定的无机填料被称作“增强”无机填料，优选具有高的可分散性。这些填料，尤其是白色填料如沉淀二氧化硅，至少从增强性角度来看可与传统采用的炭黑相媲美甚至更优，并且还为这些组合物提供通常较低的滞后作用，这尤其等于说弹性体制品在其使用过程中内部发热降低。

本领域技术人员已知的是，通常需要在含有这种增强填料的弹性体组合物中使用也被称作连接剂(agent de liaison)的偶联剂，它尤其具有的作用是确保弹性体和无机填料(优选沉淀二氧化硅，尤其是高分散性的)的颗粒的表面之间的连接，同时促进这种无机填料在弹性体基质内的分散。

无机填料-弹性体偶联剂已知被理解为是指能够在无机填料与弹性体之间建立充分的化学和/或物理性质的连接的试剂。

这种至少为双官能的偶联剂具有例如简化通式“N-V-M”，其中：

-N代表能够物理和/或化学连接到无机填料上的官能团(官能团“N”)，这种连接可以例如建立在偶联剂的硅原子与无机填料的表面羟基(OH)(例如在二氧化硅情况下的表面硅烷醇)之间；

-M代表能够尤其经由合适的原子或原子团(例如硫原子)物理和/或化学连接到弹性体上的官能团(官能团“M”)；

-V代表能够连接“N”和“M”的(二价/烃)基团。

偶联剂不应与用于覆盖无机填料的简单试剂相混淆，这种简单试剂按已知方式可以包含对无机填料呈活性的官能团“N”，但缺乏对弹性体呈活性的官能团“M”。

大量的现有技术文献已经描述了偶联剂，尤其是(二氧化硅-弹性体)偶联剂，最为人知的是(多)硫化硅烷，特别是(多)硫化烷氧基硅烷。在这些(多)硫化硅烷当中，尤其可以提及双-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物(缩写为TESPT)，其在今天通常仍被视为是为包含无机填料如二氧化硅作为增强填料的硫化产物提供在焦化安全性、实施便利性和增强能力方面的非常好甚至最佳的折衷的产品。

沉淀二氧化硅(尤其是高分散性沉淀二氧化硅)与多硫化硅烷(或者官能化有机基硅化合物)在改性弹性体组合物中的组合使用已经允许开发出用于旅行车(轻型车辆)的“绿色轮胎”。这种组合已经能够实现与利用炭黑增强的弹性体混合物相当的耐磨性能，同时显著地改善滚动阻力(因而降低燃料消耗)以及在湿地面上的附着力。

因而有利的是，还能够在用于载重车的轮胎中使用诸如二氧化硅的无机填料，所述轮胎由基于异戊二烯弹性体(主要是天然橡胶)的组合物获得。

但是，相比于使用炭黑作为填料时所获得的，应用于异戊二烯弹性体如天然橡胶的相同二氧化硅/多硫化硅烷组合还不能提供足够的增强水平(这可通过在单轴向张力中的应力-伸长曲线来揭示)，并且这种在增强方面的下降导致平庸的耐磨性。

发明内容

本发明的目的是尤其提出在于作为已知偶联剂的替代物的偶联剂，用于包含异戊二烯弹性体如天然橡胶和增强无机填料的弹性体组合物，所述增强无机填料尤其是白色填料如沉淀二氧化硅，优选具有高分散性，这些偶联剂还为它们提供非常令人满意的性能折衷，尤其是在它们的流变性、机械和/或动态(尤其是滞后作用)性能方面。有利地，它们使得能够改善滞后/增强折衷。

本发明的第一目标涉及至少一种官能化的有机基硅化合物(或者硅烷)在包含以下物质的弹性体组合物中作为无机填料-弹性体偶联剂的用途(变化形式1)：

-至少一种异戊二烯弹性体，

-至少一种作为增强填料的无机填料，

其特征在于所述化合物选自包含至少一个C＝C或C＝N双键并且与异戊二烯单元(motifs)按照电环化类型的反应进行反应的官能化的有机基硅化合物。