[发明专利]一种橡胶添加剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种橡胶添加剂及其制备和应用，所述的橡胶添加剂的结构式为：其中，M为氧化态为+3或者+4的金属，R₁为C5～C50的脂肪链，R₂和R₃为碳原子数0～50的脂肪链，R₄为芳香环化合物，m、n为正整数，x为0或1，y为1或2，且x与y的和为2。本发明的橡胶添加剂用于橡胶制备时，所得橡胶拉伸强度和抗湿滑性能等显著增强，橡胶损耗因子下降。

技术领域

本发明涉及轮胎橡胶添加剂领域，尤其是涉及一种橡胶添加剂及其制备和应用。

背景技术

在轮胎工业中，橡胶配方的设计要考虑不同性质的平衡，例如抗撕裂强度、滚动阻力和牵引力。通常来说，改变一种成分以提高这些性质中的一种或多种往往导致至其他性质的降低。橡胶材料具有良好的弹性和化学稳定性。补强剂的加入又可显著改善橡胶的物理力学性能，提高其硬度，拉伸强度，剪切强度及抗磨损性等物理性能，同时也会改变橡胶的粘弹性，使其流变行为更加复杂。

此外，抗湿滑性能是轮胎的一个重要指标。汽车在有水的路面行驶时，由于水的存在，轮胎的抓地力会大幅度下降。这不仅仅影响汽车的牵引力，更会影响汽车在紧急刹车时的制动距离，影响驾驶的安全性。因此，抗湿滑性是衡量轮胎湿牵引力和行驶安全性的重要指标。找到一种橡胶添加剂，既能提高橡胶的模量和抗湿滑性能，又能降低损耗因子对于绿色轮胎的成功制备十分重要。

用于工业的铝酸皂通常含有多种成分，如氧化铝，脂肪酸，单脂肪酸铝皂和双脂肪酸铝皂(McBain J W,McClatchie W L.The Probable Non-Existence of NormalTribasic Aluminum Soaps Such as Aluminum Tripalmitate[J].Journal of theAmerican Chemical Society,1932,54(8):3266-3268)。其中发挥功效的成分是双脂肪酸铝皂(Harple W W,Wiberley S E,Bauer W H.Infrared Absorption Spectra ofAluminum Soaps[J].Analytical Chemistry,1952,24(4):635-638)。研究已表明(N.Pilpel,Chem.Rev.63(1963)221)不同碳链长度的双脂肪酸铝皂在有机分散剂中表现出相似的性质，即可以在碳氢化合物中溶胀和溶解形成透明凝胶。

文献中报道了两种合成双脂肪酸铝皂的方法。第一种是湿法制备(J.W.McBrain,W.L.McClatchie,J.Am.Chem.Soc.54(1932)3266)，双脂肪酸铝皂由脂肪酸钠盐和一种铝盐在极性溶液中通过置换反应反应得到。另一种方法是干法制备，由Mehrotra(R.C.Mehrotra,Nature 172(1953)74)发明，这种方法中，有机溶剂中的异丙醇铝和脂肪酸在氮气氛围下反应，然后减压蒸馏去掉异丙醇得到铝皂产物。干法制备用于制备三脂肪酸铝皂更加有效。

现有的专利中公开了很多橡胶添加剂，其能够对橡胶的拉伸强度等方面产生很好的效果，但是在抗湿滑性能方面的研究则明显不够。如中国专利CN 105418966A公开了一种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金属皂，金属皂中的金属离子为具有氧化态为+3或+4的金属，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。

本发明的金属皂用在二烯橡胶等胎面配方中，可以显著的提高橡胶的拉伸性能，抗撕裂性能和抗湿滑性能，并可以降低损耗因子。

发明内容

本发明的目的就是为了改进橡胶加工和成品性能而提供一种橡胶添加剂及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：