[发明专利]有机硅化合物及其制备方法，用于橡胶的配混剂，和橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及在分子内具有可水解的甲硅烷基和硫-硅键的有机硅化合物，和含有该化合物的用于橡胶的配混剂，和还涉及采用用于橡胶的配混剂配制的橡胶组合物，和由该橡胶组合物获得的轮胎。 

背景技术

含硫的有机硅化合物可用作制造由二氧化硅填充的橡胶组合物制造的轮胎的重要成分。二氧化硅填充的轮胎在机动车应用中具有改进的性能，且尤其耐水性，滚动阻力，和湿抓地性能优良。这种改进的性能与轮胎的低燃料消耗的改进密切相关，且最近已进行了深入的研究。 

对于改进的低燃料消耗来说，重要的是提高二氧化硅在橡胶组合物内的填充速度。尽管二氧化硅填充的橡胶组合物降低轮胎的滚动阻力，且湿抓地性能得到改进，但这种橡胶组合物的未硫化粘度高，且需要多段捏合，从而在可操作性方面存在问题。因此，在仅仅采用无机填料，例如二氧化硅配制的橡胶组合物中，填料的缺点是缺乏分散性，从而导致断裂强度和耐磨性显著下降的问题。为了避免这一问题，重要的是使用含硫的有机硅化合物，它能改进无机填料在橡胶内的可分散性且还起到化学键合填料与橡胶基体的作用(参见专利文献1：JP-B S51-20208)。 

现有技术已知含硫的有机硅化合物，其中包括分子内具有烷氧基甲硅烷基和多硫化甲硅烷基的化合物，例如双-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物，和双-三乙氧基甲硅烷基丙基二硫化物是有效的(参见专利文献2-5：JP-T 2004-525230，JP-A 2004-18511和JP-A 2002-145890，和USP6229036)。 

除了具有多硫基团的有机硅化合物以外，还存在下述化合物的已知应用：硫酯类的嵌段含巯基的有机硅化合物，它对二氧化硅的分散有利，和其中氨基醇化合物在可水解的甲硅烷基的位置处内酯化(interesterified)的含硫有机硅化合物类型，它有益于通过氢键对二氧化硅具有亲合性(参见专利文献6-10：JP-A 2008-150546和JP-A2010-132604，JP4571125和USP6414061)。 

然而，使用这种含硫的有机硅化合物从未达到获得能实现所需的低燃料消耗的用于轮胎的橡胶组合物。另外，当与硫化物-基化合物相比时，成本较高且留下许多其他问题，其中包括归因于复杂生产工艺的生产率问题。 

关于形成硫-硅键的技术，已知(1)在胺碱，例如三乙胺或类似物存在下，使具有巯基的化合物与氯代硅烷反应的技术，(2)通过使具有巯基的化合物与金属碱，例如甲醇钠反应，形成硫-金属键，接着随后与氯代硅烷反应的技术，(3)通过使具有多硫基的化合物与钠反应，形成硫-钠键，和随后与氯代硅烷反应的技术，和(4)在胺催化剂，例如咪唑或类似物存在下，使具有巯基的化合物与硅氮烷化合物反应的技术。 

然而，在以上的(1)和(2)中，要求不小于等摩尔量的碱，并产生大量的滤液。另外，需要大量的溶剂，结果生产率非常低。在（3）中使用难于处理的钠和有大量滤液形成，以致其产率极低。在(4)中，存在下述问题：由于硅氮烷用作起始材料，因此可仅仅制备具有简单取代基的化合物。 

发明内容

本发明的目的是提供含硫的有机硅化合物，它可解决上述现有技术的问题，允许所得橡胶组合物的滞后损失显著下降，且可突出地改进可操作性。本发明的相关目的是提供含有以上提及的这种含硫有机硅化合物的用于橡胶的配混剂，含有该用于橡胶的配混剂的橡胶组合物，和由该橡胶组合物形成的轮胎。本发明另一目的是提供制备含硫的有机硅化合物的方法，该方法的生产率比常规的对应方法高。 

为了实现上述目的，我们进行了深入研究，结果发现利用主要由具有可水解的甲硅烷基和硫-硅键的含硫有机硅化合物组成的用于橡胶的配混剂的橡胶组合物满足低燃料消耗轮胎的特征且可突出地改进可操作性。 

因此，本发明提供以下列出的有机硅化合物，和制备该化合物的方法，用于橡胶的配混剂，橡胶组合物，和轮胎。 

[1]下述通式(1)的有机硅化合物： 

其中R¹是具有1-10个碳原子的未取代或取代烷基，或者具有6-10个碳原子的未取代或取代芳基，R²独立地为具有1-20个碳原子的未取代或取代烷基，具有6-10个碳原子的未取代或取代芳基，具有7-10个碳原子的未取代或取代芳烷基，具有2-10个碳原子的未取代或取代烯基，或具有1-20个碳原子的未取代或取代有机氧基，R³是具有1-10个碳原子的未取代或取代烷基，或者具有6-10个碳原子的未取代或取代芳基，n是1-3的整数，和m是1-3的整数。