卤化官能化硅烷、它的制备方法、含所述卤化官能化硅烷的橡胶组合物和由其制造的制品技术

本发明专利技术披露了具有卤素官能团和烷烃二氧基甲硅烷基官能团的卤化官能化硅烷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及卤化官能化硅烷、它们的制备、含所述卤化官能化硅烷的橡胶组合物 和由其制造的制品如轮胎。
技术介绍
使用二氧化硅/硅烷填料体系来降低滚动阻力和改善客车轮胎的湿附着力是本 领域中公知的。降低滚动阻力并因此减少燃料消耗对卡车轮胎也有重要意义。然而，由于 差的耐磨性，在含天然橡胶(NR)的制剂如卡车胎面胶料中使用二氧化硅代替炭黑填料是 受限的。目前，卡车轮胎胎面使用高度增强炭黑以得到最大的增强和优异的耐磨性。在卡 车应用中用二氧化硅代替炭黑已经被二氧化硅与天然橡胶聚合物链的无效偶联所阻碍。在用于轮胎的橡胶组合物，尤其是含苯乙烯-丁二烯橡胶或丁二烯橡胶的 组合物中，目前将多硫化的烷氧基硅烷如双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物 (bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulf ide, TESPT)和封闭的巯基官能化硅烷如 3_ 辛酰 基硫基-ι-丙基三乙氧基硅烷视为最有效的和使用最广泛的偶联剂。填充有二氧化硅的硫化橡胶的增强效力和耐磨性不够好，无法证明能够在含高含量天然橡胶的制剂中代替炭mT^ O使用无硫硅烷集中于使用活化的双键，以改善填料和聚合物(特别是天然橡胶) 之间的偶联作用。但是这些无硫偶联剂显示出不充分的偶联性能或与多硫化硅烷如双(三 乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物所提供的性能相比较差的性能。而且，已知的无硫硅烷与 常规填料和弹性体的反应活性非常高，因此难以使用。当已知的无硫硅烷以实现填料与基 质弹性体的最佳偶联所必需的含量使用时，所述未固化的填充弹性体通常呈现出差的填料 分散和在固化期间短的焦烧时间。良好的填料分散和良好的填料增强效力均是获得令人满 意的使用性能所需要的。共同转让的未决美国专利申请序列号11/703,969 (2007年2月8日提交)通过使 用卤化官能化硅烷解决了无硫硅烷的不充分偶联性能的问题。这种卤化官能化硅烷衍生 自一元醇，所述一元醇在它们在填充弹性体中的使用期间产生挥发性有机化合物(VOC)排 放。在卤化官能化硅烷的使用期间形成的一元醇具有低闪点，因此在制造和使用期间产生 潜在的危险。此外，所述一元醇衍生的卤化官能化硅烷在使用期间产生一元醇，所产生的一 元醇可能对环境产生不利影响。有机基硅烷的二醇衍生物是本领域中已知的。共同转让的，未决美国专利申 请序列号11/358，550(2006年2月21日提交)、11/358，818 (2006年2月21日提交)、 11/358，369 (2006年2月21日提交)和11/358，861 (2006年2月21日提交)通过使用含 封闭和游离巯基的有机官能化硅烷或有机官能化硅烷的混合物解决了填充弹性体的焦烧、 VOC排放和偶联性能的问题。共同转让的，未决美国专利申请序列号11/505，055 (2006年8 月14日提交)、11/505，166(2006年8月14日提交)和11/505，178(2006年8月14日提交)通过使用含分散和游离巯基的有机官能化硅烷或有机官能化硅烷混合物解决了填充 弹性体的焦烧、VOC排放和偶联性能的问题。此外，共同转让的，未决美国专利申请序列号 11/104，103(2005年4月12日提交)解决了含烷烃二氧基甲硅烷基(alkanedioxysilyl groups)的有机官能化硅烷的VOC排放的问题。将前述美国专利申请序列号11/358,550 ； 11/358，818 ；11/358，681 ；11/505，055 ；11/505，166 ；11/505，178 ；和 11/104，103 的全部内 容通过引用的方式并入本文。对于各种橡胶应用，理想的是具有这样的橡胶组合物，S卩，所述橡胶组合物使用高 含量的二氧化硅和较低含量的炭黑，同时维持填充的弹性体材料和弹性体制品在制备和使 用期间的低VOC排放，并仍呈现出低焦烧、良好的填料分散和改善的耐磨性的性质。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了含至少一个烷烃二氧基甲硅烷基的卤化官能化硅烷。还根据本专利技术，提供了制备前述卤化官能化硅烷的方法，所述方法包括使衍生 自一元醇的卤化官能化硅烷与至少一种含多羟基的化合物(polyhydroxyl-containing compound)反应并除去副产物一元醇。又根据本专利技术，提供了橡胶组合物，所述橡胶组合物包含(a)至少一种橡胶组分；(b)至少一种硅烷反应性填料；(c)至少一种含烷烃二氧基甲硅烷基的卤化官能化硅烷；和(d)任选的至少一种活化剂。本专利技术的“卤化官能化硅烷”是衍生自含多羟基的化合物的具有卤素官能团和 烷烃二氧基甲硅烷基官能团的单体、二聚、低聚或聚合的化合物，其中所述烷烃二氧基 (alkanedioxy group)通过硅-氧键共价键合至单一硅原子以形成环和/或所述烷烃二氧 基通过硅-氧键共价键合至至少两个硅原子以形成二聚物、低聚物或聚合物，其中相邻的 甲硅烷基单元通过桥连的烷烃二烷氧基结构彼此键合。应了解的是，烷烃二氧基甲硅烷基 官能团可以含有超过两个硅_氧键和/或羟基，所述羟基通过碳_氧键键合至烷烃二氧基 甲硅烷基。除了在操作实施例中或另外指明，应将表达材料的量、反应条件、持续时间和材 料的定量性质等的在说明书和权利要求中陈述的所有数字理解为在所有情况中均被术语 “约”修饰。还应了解的是，本申请列出的任何数值范围意在包含在该范围内的任何子范围和 该范围或子范围的各个端点的任何组合。还应了解的是，以属于在结构上、在组成上和/或在功能上相关的化合物、材料或 物质的组的形式在说明书中清楚或含蓄地披露和/或在权利要求中列举的任何化合物、材 料或物质包含该组的单独的代表及其所有组合。具体实施例方式如上所述，本专利技术的含至少一个烷烃二氧基甲硅烷基的卤化官能化硅烷在硅烷反 应性填料和橡胶组分之间提供了独特的偶联相互作用并降低或消除了挥发性有机化合物的产生。根据本专利技术的卤化官能化硅烷的以下实施方式，所述硅烷可以选自通式(1)和/ 或(2)中的一种或多种Y1 (-SiZ 0XOa⑴，和a5，其 中G2每次出现时独立地选自具有2至15个碳原子的亚烃基或含一个或多个醚氧原子的具 有 4 至 15 个碳原子的二价亚杂)；§基(divalent heterocarbylene group)；与硅原子形成环状结构的Z0每次出现时为-OG2 (OH)f_20_，其中G2独立地选自具 有2至15个碳原子的亚烃基或含一个或多个醚氧原子的具有4至15个碳原子的二价亚杂 烃基；以及，下标3、13、(3、(1、6、厂111、11、0和？每次出现时独立地为整数，其中￡1为1至5出 为1至5 ;c为1至3，条件是当d为零时，c为1并且当d为1时，c为1至3 ;d为0或1 ； e为1至3;f为2至6;m为0至20;n为0至18;o为0至20;以及，ρ为0至20，条件是 m+n+o+p等于或大于2。关于式(1)和(2)的硅烷，术语“烷基”包含直链、支化和环状的烷基；术语“烯 基”包含任何直链、支化或环状的含一个或多个碳-碳双键的烯基，其中取代的点可以在 碳-碳双键处或基团中的其它位置；术语“炔基”包含任何直链、支化或环状的含一个或多 个碳-碳三键的炔基，其中取代的点可以在碳-碳三键处或基团中的其它位置；术语“芳 基”包本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有卤素官能团和烷烃二氧基甲硅烷基官能团的卤化官能化硅烷，及其部分水解物。

【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：埃里克R波尔，江平，琳达维塞尔，胡安阿方索，
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[美国]