[发明专利]固化的模塑橡胶制品

说明书

本申请是申请日为2009年12月7日、申请号为200980154449.0、发明名称为“锌离聚物橡胶活化剂”(PCT／US2009／066918，进入国家阶段日期2011年7月12日)之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及固化的模塑橡胶制品。

背景技术

合成和天然橡胶具有多种独特和有用的物理性质。在未固化或天然状态下，这种材料通常表现出并非是日常或工业应用中最佳的性质。因此，橡胶组合物经常与诸如含硫或含过氧化物的交联剂反应以固化橡胶从而制造具有可接受性质的工业制品。通常，在模塑操作过程中对橡胶组合物施加热以生产具有所需物理性质的模塑制品。

出于多种理由，经常期望提高这种模塑操作过程中的固化速率。如果固化速率可得以提高，则可缩短制品的模塑时间或者制品可在较低温度下模塑相同的时间。在任一情况下，如果固化速率提高，则工艺过程通常具有更高的成本效率。多年以来，已经开发了多种可以加入橡胶组合物中通常用于提高固化速率的添加剂。这样的添加剂的例子包括众所周知的亚磺酰胺促进剂。利用已知的促进剂，橡胶组合物可以配制成具有宽范围的固化速率。通常，期望提供具有甚至更高固化速率的橡胶组合物以实现上述益处。

氧化锌(ZnO)以及其它二价金属氧化物例如CaO和MgO通称为活化剂，用于含促进剂尤其是含硫的橡胶混配物的固化。更准确的说，一分子的阳离子组分(例如ZnO)与两分子的脂肪酸例如硬脂酸(C₁₇H₃₅COOH)结合形成诸如硬脂酸锌(Zn(C₁₇H₃₅COO)₂)的盐或皂和水。所述皂(例如硬脂酸锌)被认为是固化活化剂。

在混合和/或化化过程中，ZnO(或其它阳离子组分)与脂肪酸反应形成皂，其使硫固化活化。在实际应用中，在橡胶混配物中使用相对于脂肪酸化学计量过量的阳离子组分以获得充分活化。

在固化橡胶中过量的阳离子组分如ZnO趋于削弱固化橡胶的物理性质。此外，锌趋于随时间从固化橡胶中析出，这会导致污染问题。

为此，期望提供用于固化具有低锌含量的橡胶的方法和组合物，而且这种方法和组合物还具有可接受的固化动力学和所得固化制品的物理性质。

发明内容

本节提供公开内容的一般性总结，其不是本发明的全部范围或所有特征的全面公开。

部分基于用于硫固化的锌活化剂组合物的发现提供了可固化橡胶组合物和由该组合物制成的固化制品。通常，活化剂组合物包含锌和具有多个COOH基团的聚合物组分，至少部分COOH基团被锌中和。虽然本发明不受限于理论，但是据信聚合物锌活化剂通过类似于本领域已知的经典硬脂酸锌活化剂的机理活化硫固化。现在已经发现，当使用根据本发明的聚合物锌活化剂时，通过硫交联体系的橡胶固化可利用远低于常规硬脂酸锌体系中所用的总锌浓度来活化，特别是含有表面上具有活泼氢的任意填料(例如在二氧化硅填料表面上的-Si-OH)的那些。

一方面，可固化组合物包含含有锌中和的羧基基团的聚合物活化剂。本发明还提供用于固化橡胶混配物的方法和由所述方法制成的固化制品。在其它方面，可固化组合物包含诸如氧化锌的锌源以及含有多个COOH基团的羧基聚合物。本发明提供单独混合锌和羧基聚合物以形成良好活化的可固化橡胶组合物的方法。据信，当单独提供锌和羧酸聚合物并以此方式预混合时，原位形成活化成分如部分锌中和的羧基聚合物。一旦通过直接向含有可固化橡胶的组合物中添加或原位形成而形成活化体系之后，对橡胶组合物进行进一步的混合并施加固化条件。

利用本文所述的锌活化体系可制造多种橡胶制品。固化的制品可含有各种填料例如二氧化硅和碳黑。本发明的二氧化硅填充的橡胶具有例如作为鞋用橡胶鞋底的用途，而填充碳黑的组合物可用于轮胎。

根据本文所提供的说明，其它应用领域将变得显而易见。本发明内容的说明和具体实例仅旨在说明的目的，而非限制本公开内容的范围。

附图说明

图1和2示出本发明组合物的固化参数。

具体实施方式