BRPI0609894A2 - utilização de uma quantidade eficaz de um sistema polifuncional de copulação, composições de elastÈmero(s), processo de preparação de composições de elastÈmero (s) isoprênico(s) e artigos de elastÈmero(s) - Google Patents

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Abstract

UTILIZAçãO DE UMA QUANTIDADE EFICAZ DE UM SISTEMA POLIFUNCIONAL DE COPULAçãO, COMPOSIçõES DE ELASTÈMERO(S), PROCESSO DE PREPARAçãO DE COMPOSIçõES DE ELASTÈMERO(S) ISOPRêNICO(S) E ARTIGOS DE ELASTÈMERO(S). O domínio da invenção é a utilização de uma quantidade eficaz de um sistema polifuncional (A) de copulação como agente de copulação carga inorgânica - elastómero nas composições de borracha que compreendem: (B) pelo menos um elastómero de tipo borracha, natural ou sintético; (C) uma carga inorgânica a título de carga reforçadora; (D) tudo ou parte dos outros constituintes ou aditivos habitualmente utilizados que compreendem notadamente um (ou mais) agente(s) de vulcanização; a referida utilização caracterizada pelo fato de que: o sistema polifuncional de copulação (A) consiste na combinação dos ingredientes (A1) e (A2) seguintes: (A1) é pelo menos um agente de copulação escolhido dentre os compostos organossilícicos funcionalizados de fórmula (I) seguinte: [(G^0^)~3~Si0~1/2~]~m~[(G^0^)~2~Si0~2/2~]~n~ [G^0^SiO~3/2~]~0~ [SiO~4/2~]~ p~[(G^2^)~a~(G^1^ )~a' (Z-CO-N=N-CO-A)SiO~(3-a-a')/2]~q~ no qual os simbolos Z, A, G^0^, G^1^, G^2^, a, a', m, n, o, p e q possuem as definições indicadas na reivindicação 1; (A2) é pelo menos um agente de copulação escolhido dentre seja os silanos polissulfurados "simétricos", seja os silanos sulfurados "dissimétricos"; + o referido sistema polifuncional de copulação (A) é incorporado em composições de borracha à base de elastómeros isoprênicos.

Description

UTILIZAÇÁO DE UMA QUANTIDADE EFICAZ DE UM SISTEMA POLIFUNCIONAL DE COPULAÇÃO, COMPOSIÇÕES DE ELASTÔMERO(S), PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DE ELASTÔMERO(S) ISOPRÊNICO(S) E ARTIGOS DE ELASTÔMERO(S)"
O domínio da presente invenção é este da utilização de uma combinação de dois tipos de agentes de copulação bem diferentes, como sistema de copulacao (carga branca - elastomero) nas composicoes de borracha que compreendem uma carga inorgânica a título de carga reforçadora. A invenção refere-se igualmente às composições de elastômero(s) obtidas graças ao emprego do sistema de copulação, bem como os artigos de elastômero(s) que possui um corpo que compreende as composições pré-citadas.
Os tipos de artigos de elastômero(s) onde a invenção é mais útil são notadamente estes sujeitos aos seguintes problemas: variações de temperaturas e/ou grandes variações de solicitação de freqüência em regime dinâmico; e/ou uma grande pressão estática; e/ou uma fadiga em flexão importante em regime dinâmico. Tais tipos de artigos são por exemplo: juntas de aparelhos eletrodomésticos, suportes que desempenham o papel de extrator de vibrações de motores sejam com armações metálicas, sejam com um fluido hidráulico dentro do elastômero, guarnições de cabos, solas de sapatos e rodízios para teleféricos.
Isto se tornou possível notadamente graças ao desenvolvimento de novas composições de elastômeros reforçadas de cargas inorgânicas particulares qualificadas "reforçadoras" apresentando elevada dispersibilidade, capazes de rivalizar com o negro de fumo convencional do ponto de vista reforçadora, e oferecendo, além disso, a estas composições uma histerese mais baixa, sinônimo notadamente de uma diminuição do aquecimento interno dos artigos de elastômero(s) (como por exemplo, os pré- citados) durante a sua utilização, em serviço.
O emprego (ou "processabilidade") das composições de borracha que contêm tais cargas continua, no entanto, mais difícil que para as composições de borracha carregadas convencionalmente de negro de fumo.
Em particular, é necessário utilizar um agente de copulação, ainda chamado agente de ligação, que tem por função assegurar a conexão entre a superfície das partículas de carga inorgânica e o elastômero, facilitando ao mesmo tempo a dispersão desta carga inorgânica na matriz elastomérica.
Por agente de "copulação" (carga inorgânica - elastômero), lembra-se aqui que deve ser entendido, de maneira conhecida, um agente apto a estabelecer uma conexão suficiente, de natureza química e/ou física, entre a carga inorgânica e o elastômero.
Tal agente de copulação, pelo menos bifuncional, tem como fórmula geral simplificada "Y-W-X", na qual:
- Y representa um grupo funcional (função "Y") capaz de se ligar física e/ou quimicamente à carga inorgânica, tal ligação que pode ser estabelecida, por exemplo, entre um átomo de silício do agente de copulação e os grupos hidroxila (OH) de superfície da carga inorgânica (por exemplo, os silanóis de superfície quando se trata de sílica);
- X representa um grupo funcional (função "X") capaz de se ligar física e/ou quimicamente ao elastômero, por exemplo, por meio de um átomo ou um grupo de átomos apropriados;
- W representa um grupo divalente que permite ligar "Y" e "X".
Os agentes de copulação não devem em particular ser confundidos com simples agentes de recobrimento da carga inorgânica que, de maneira conhecida, podem comportar a função "Y" ativa em face da carga inorgânica, mas são em todo caso desprovidos da função "X" ativa em face do elastômero. Agentes de copulação, notadamente (sílica - elastômero), foram descritos em um grande número de documentos patentes, o mais conhecidos sendo silanos sulfurados bifuncionais, em particular alcoxisilanos sulfurados, considerados hoje os produtos que trazem, para vulcanizados carregados com sílica, o melhor compromisso em termos de segurança no chamuscamento, de facilidade de emprego e de poder reforçando. Dentre estes silanos sulfurados, deve ser citado muito particularmente o tetrassulfeto de bis 3-trietoxisililpropila (abreviação TESPT), agente de copulação de referência nas composições de borracha que compreendem uma carga inorgânica a título de carga reforçadora.
Busca-se sempre atualmente melhorar os desempenhos destes agentes de copulação para uma carga inorgânica tal como, por exemplo, a sílica.
Em particular, a necessidade está particularmente presente no caso de matrizes de borracha à base de um elastômero isoprênico nas quais, de maneira conhecida, uma ligação eficaz com o elastômero é muito mais difícil de se obter, em comparação com o emprego de negro de fumo.
Prosseguindo as suas investigações, o Requerente descobriu um novo sistema de copulação para carga inorgânica que, graças à combinação de dois tipos de agentes de copulação bem diferentes, permite melhorar de maneira muito sensível os desempenhos de copulação sobre um elastômero isoprênico. Tal sistema permite notadamente melhorar notavelmente as propriedades de histerese das composições de borracha, que se concretizam para os artigos de elastômero(s) (tais como, por exemplo, os pré-citados) por uma diminuição do aquecimento interno destes artigos durante a sua utilização, em serviço ou por um aumento do fator de transmissibilidade no caso das peças antivibratórias nos suportes de motores.
PRIMEIRO OBJETO DA INVENÇÃO
Este objetivo, dentre outros, é atingido pela presente invenção que se refere, em um primeiro objeto, à utilização:
—> de uma quantidade eficaz de um sistema polifuncional (A) de copulação (carga inorgânica-elastômero), portador de pelo menos duas funções notadas "X" ou "Y", enxertável por um lado sobre o elastômero por meio da função "X" e por outro lado sobre a carga inorgânica por meio da função "Y";
—> como agente de copulação carga inorgânica - elastômero nas composições de borracha que compreendem:
♦ (B) pelo menos um elastômero de tipo borracha, natural ou sintética;
♦ (C) uma carga inorgânica a título de carga reforçadora;
♦ (D) tudo ou parte dos outros constituintes ou aditivos escolhidos dentre: um (ou) agente(s) de vulcanização (Dl), eventualmente um (ou) acelerador(es) de vulcanização (D2), eventualmente um (ou) ativador(es) de vulcanização (D3), eventualmente uma (ou) carga(s) reforçadora(s) não branca(s) (D4), eventualmente uma (ou) carga(s) inorgânica(s) pouco ou não reforçadora(s) (D5), eventualmente um (ou) agente(s) protetor(es) (D6), eventualmente um (ou) agente(s) de plastificação e/ou um (ou) agente(s) de ajuda ao emprego (D7), e misturas destas espécies;
—> a referida utilização sendo caracterizada pelo fato de que:
+ o sistema polifuncional de copulação (A) consiste em uma associação particular que reside na combinação dos ingredientes (A1) e (A2) seguintes:
♦ (Al) sendo pelo menos um agente de copulação escolhido dentre o grupo dos agentes de copulação cujo cada membro é um composto constituído essencialmente de um composto organossilícico funcionalizado (I) que compreende os motivos de fórmulas gerais seguintes: [(G°)3Si01/2]m[(G°)2Si02/2]„ [G0SiQ3/2]0 [SiO4/2]p [(G2)a(G1)a'<Z-CO-N=N-CO-A)SiO(3-e-a')/2]q nas quais:
- m, η, o, p representam, cada um, um número inteiro ou fracionário igual ou superior a 0;
- q representa um número inteiro ou fracionário igual ou superior a 1;
- a representa um número inteiro escolhido dentre 0, 1, 2 e 3;
- a' representa um número inteiro escolhido dentre 0, 1 e 2;
- a soma a + a' se situa no intervalo que vai de 0 a 3 com as condições de acordo com as quais: quando a = 0, então pelo menos um dos símbolos G responde à definição dada a seguir para G ; e quando a + a' = 3, então m = n = o = p = 0 (zero);
- os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam cada um, um dos grupos que correspondem a G ou G ;
- os símbolos G2, idênticos ou diferentes, representam cada um: um grupo hidroxila ou um grupo monovalente hidrolisável;
- os símbolos G1, idênticos ou diferentes, representam cada um: um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; ou um grupo que representa uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; com a possibilidade complementar de acordo com a qual, se for caso disso, um grupo G1 pode formar com um grupo G2 eo átomo de silício ao qual G1 e G2 estão ligados, um grupo carbocíclico monocíclico ou policíclico que tem de 2 a 10 átomos de carbono cíclico e podendo comportar um ou vários heteroátomo(s) cíclico(s) oxigenado(s);
- o símbolo Z representa um radical divalente escolhido dentre: um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado, insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; e um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; o referido radical divalente sendo eventualmente substituído ou interrompido por um átomo de oxigênio e/ou um átomo de enxofre e/ou um átomo de nitrogênio, o referido átomo de nitrogênio que leva 1 grupo mono valente escolhido dentre: um átomo de hidrogênio; um átomo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; e um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima;
- o símbolo A representa:
+ um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; ou um grupo que representa uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima;
+ um grupo -X-G3 onde: X representa -O-, -S- ou -NG4- com G4 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G1; G3, idêntico ou diferente de G4, representa qualquer um dos grupos definidos para G1; os substituintes G3 e G4 do grupo -NG4G3 que podem, além disso, formar juntos e com o átomo de nitrogênio ao qual estão ligados um ciclo único que tem de 5 a 7 cadeias, comportando no ciclo 3 a 6 átomos de carbono, 1 ou 2 átomo(s) de nitrogênio e eventualmente 1 ou 2 dupla(s) ligação(ões) insaturada(s);
+ ou, quando q = 1, um grupo [-Z-SiO(3.a.a')/2(G2)a(G1)a'] [(G0)3SiOizJm [(G°)2Si02/2]n [G0SiO3Z2L [Si04/2]p no qual os símbolos Z, G0, G1, G2, a, a', m, n, o, e ρ possuem as definições indicadas abaixo;
♦ (A2) sendo pelo menos um agente de copulação escolhido no grupo dos agentes de copulação cujo cada membro é um composto constituído essencialmente:
• seja por um silano polissulfürado "simétrico" (A2-1) que responde à fórmula geral:
(G6)b(G5)3-bSi-M-(Sx-M)m-Si(G5)3-b(G6)b (II) na qual:
- os símbolos G6 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G1;
- os símbolos G5 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G1;
- b representa um número inteiro entre 1, 2 e 3;
- m representa um número inteiro igual a 1 ou 2;
- x representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a 6;
- os símbolos M tomando qualquer uma das significações dadas acima para Z;
• seja silano sulfurado "dissimétrico" (A2-2) que responde à fórmula geral:
(G6)b(G5)3-bSi-M-Sz-J (III)
na qual: - os símbolos G6, G5, b e M respondem às definições dadas a seguir para a fórmula (II);
- z representa um número inteiro ou fracionado indo de 1 a 4;
- o símbolo J representa:
+ quando z = 1: um átomo de hidrogênio ou um grupo -CO-R1;
+ quando z é um número inteiro fracionado indo de 2 a 4: um grupo -NR2R3 ou um grupo Bzt ou um grupo Bzt5 (AA)y;
+ com: R1 sendo um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado, ou um grupo carbocíclico, saturados, insaturados e/ou aromáticos, monocíclico ou policíclico, ou um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; R2 e R3, idênticos ou diferentes, sendo um átomo de hidrogênio e/ou qualquer um dos grupos que representa R1; R2 e R3 podendo além disso formar juntos e com o átomo de nitrogênio ao qual estão ligados, um ciclo único que tem de 5 a 7 cadeias, comportando no ciclo 3 a 6 átomos de carbono, 1 ou 2 átomo(s) de nitrogênio e eventualmente 1 ou 2 dupla(s) ligação(ões); o símbolo Bzt representando o grupo 2-benzotiazol eventualmente substituído por um ou vários radicais escolhidos dentre: um grupo hidrocarbonado alifático saturado, ou um grupo carbocíclico saturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico, ou um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática saturada e uma parte carbocíclica saturada e/ou aromática, monocíclico ou policíclico; o símbolo AA que representa um monoácido ou poliácido, orgânico ou mineral, oxigenado, cujo uma pelo menos das funções ácidas possui uma constante de ionização na água, pKa, a 25°C, superior a 3; e y sendo um número inteiro ou fracionário diferente de 0 (zero) e ao mais igual a 3;
+ o referido sistema polifuncional de copulação (A) é incorporado nas composições de borracha a base de elastômeros isoprênicos.
Pela expressão "composto organossilícico funcionalizado (I)", entende-se definir na acepção da invenção os seguintes compostos:
(i) pelo menos um organossilano funcionalizado correspondendo à fórmula (I) na qual m = n = o = p = 0 (zero), q=lea + a' = 3;
(2i) pelo menos um oligômero siloxano funcionalizado que corresponde à fórmula (I) na qual: a soma a + a' se situa então no intervalo que vai de 0 a 2, e seja pelo menos um dos m, η, o, ρ um número diferente de 0 (zero) e q seja igual ou superior a 1, seja q superior ale cada um dos m, n, o, ρ tem valor qualquer; e
(3i) uma mistura de organossilano(s) funcionalizado(s) (i) e/ou de oligômero(s) siloxano(s) funcionalizado(s) (2i) entre si.
Tratando-se dos oligômeros siloxanos fimcionalizados que correspondem à fórmula (I), esses que são vantajosamente visados na presente invenção são as espécies (2i) que respondem às definições dadas acima, na fórmula (I) das quais a soma m η o ρ q (que corresponde ao número de átomos de silício do oligômero) se situa no intervalo que vai de 2 a 20, de preferência 2 a 12 e por exemplo de 2 a 6.
Na fórmula (I) pré-citada, deve-se ainda compreender que a associação (Z-Co-N=N-CO-A) está ligada ao átomo Si do motivo SiO(3.a.a')/2 por meio do radical divalente -Z-.
Na fórmula (I) pré-citada, a função "X" do agente de copulação é a função azo ativada CO-N=N-CO, enquanto que a função "Y" é uma função hidroxila/hidrolisável -Si-G e/ou -Si-G . Na fórmula (II) pré- citada, a função "X" do agente de copulação é a função polissulfeto Sx, enquanto a função "Y" é a função hidroxila/hidrolisável -Si-G6. Na fórmula (III) pré-citada, a função "X" do agente de copulação é a função polissulfeto Sz, enquanto a função "Y" é a função hidroxila/hidrolisável -Si-G6.
No que precede, por grupo hidrocarbonado alifático, entende- se um grupo linear ou ramificado, de preferência que compreende de 1 a 25 átomos de carbono, eventualmente substituído.
Vantajosamente, o referido grupo hidrocarbonado alifático compreende de 1 a 18 átomos de carbono, melhor de 1 a 8 átomos de carbono e melhor ainda de 1 a 6 átomos de carbono.
A título de grupo hidrocarbonado alifático saturado podem-se citar os grupos alquila, como os radicais metila, etila, propila, isopropila, n- butila, isobutila, t-butila, pentila, isopentila, neopentila, 2-metilbutila, 1- etilpropila, hexila, iso-hexila, neo-hexila, 1-metilpentila, 3-metilpentila, 1,1- dimetilbutila, 1, 3-dimetilbutila, 2-etilbutila, 1-metil-l-etilpropila, heptila, 1- metil-hexila, 1-propilbutila, 4,4-dimetilpentila, octila, 1-metil-heptila, 2-etil- hexila, 5,5-dimetil-hexila, nonila, decila, 1-metilnonila, 3,7-dimetiloctila e 7,7-dimetiloctila, hexadecila.
Os grupos hidrocarbonetos alifáticos insaturados compreendem uma ou várias insaturações, de preferência um, duas ou três insaturações de tipo etilênico (de dupla ligação) e/ou acetilênico (tripla ligação).
Exemplos disso são os grupos alcenila ou alcinila que derivam dos grupos alquila definidos acima por eliminação de dois átomos de hidrogênio, ou mais. De maneira preferida, os grupos hidrocarbonados alifáticos insaturados compreendem só uma insaturação.
No quadro da invenção, entende-se por grupo carbocíclico, um radical monocíclico ou policíclico, eventualmente substituído, de preferência em C3-C50. De maneira vantajosa, trata-se de um radical C3-C18, de preferência mono -, bi - ou tricíclico. Quando o grupo carbocíclico compreende mais de um núcleo cíclico (caso dos carbociclos policíclicos), os núcleos cíclicos são condensados dois a dois. Dois núcleos condensados podem ser ortocondensados ou pericondensados.
O grupo carbocíclico pode compreender, salvo indicações em contrário, uma parte saturada e/ou uma parte aromática e/ou uma parte insaturada.
Exemplos de grupos carbocíclicos saturados são os grupos cicloalquila. De maneira preferida, os grupos cicloalquila são em C3-C18, melhor ainda em C5-C10- Pode-se citar notadamente, os radicais ciclopentila, ciclo-hexila, ciclo-heptila, ciclooctila, adamantila ou norbornila.
O carbociclo insaturado ou qualquer parte insaturada de tipo carbocíclico apresenta uma ou várias insaturações etilênicas, de preferência um, dois ou três. Apresenta vantajosamente de 6 a 50 átomos de carbono, melhor ainda de 6 a 20, por exemplo, de 6 a 18. Exemplos de carbociclos insaturados são os grupos cicloalcenilas em C6-C10-
Exemplos de radicais carbocíclicos aromáticos são os grupos (C6- C18)arilas, melhor ainda (C6-C12)arilas e notadamente fenila, naftila, antrila e fenantrila.
Um grupo que apresenta ao mesmo tempo uma parte alifática hidrocarbonada tal como definida acima e uma parte carbocíclica tal como definida acima é, por exemplo, um grupo arilalquila como benzila, ou um grupo alquilarila tal como tolila.
Os substituintes dos grupos ou partes alifáticas hidrocarbonadas e grupos ou partes carbocíclicas são, por exemplo, grupos alcoxi nos quais a parte alquila é de preferência tal como definida acima.
Por grupo monovalente hidrolisável em questão supra a propósito dos símbolos G2 e G6, entende-se grupos tais como, por exemplo: os átomos de halogênio, notadamente o cloro; os grupos -O-G' e -O-CO-G' onde G representa: um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado, ou um grupo carbocíclico, saturado, insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico, ou um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima, G que pode ser eventualmente halogenado e/ou substituído por um ou vários alcoxi; os grupos -O-N=CG8 G9 nos quais G8 e G9 tomam independentemente qualquer uma das significações dadas acima para G7, G8 e G9que pode ser halogenados e/ou eventualmente substituídos por um ou vários alcoxi; os grupos -O-NG8 G9 nos quais G8 e G9 são tais como definidos acima.
Vantajosamente, tal grupo monovalente hidrolisável é um radical: alcoxi, linear ou ramificado, em C1-C8 eventualmente halogenado e/ou eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)alcoxi; aciloxi em C2-C9 eventualmente halogenado ou eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)aloxi; cicloalquiloxi em C5-C10; ou ariloxi em C6-C18. A título de exemplo, o grupo hidrolisável é metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n- butoxi, metoximetoxi, etoxietoxi, metoxietoxi, β-cloropropoxi ou β-cloroetoxi ou ainda acetoxi.
Como grupos carbocíclicos monovalentes que podem formar juntos, na fórmula (I), os substituintes G1 e G2 e o átomo de silício ao qual estão ligados, citar-se-á por exemplo os ciclos:
<formula>formula see original document page 13</formula>
Como ciclos únicos que podem formar juntos por um lado os substituintes G3 e G4 do átomo de nitrogênio presente no símbolo A da fórmula (I) e por outro lado os substituintes R e R do átomo de nitrogênio presente no símbolo J da fórmula (III), citar-se-á, por exemplo, os ciclos seguintes onde a valência livre é levada por um átomo de nitrogênio: o pirrol, o imidazol, o pirazol, a pirrolidina, a Δ2-pirrolina, a imidazolidina, a Δ2- imidazolina, a pirazolidina, a Δ3-pirazolina, piperidina; exemplos preferidos são: o pirrol, imidazol e o pirazol.
Dentre os compostos organossilícicos funcionalizados (A1), esses que convém bem (compostos ditos SA1-1) são os compostos:
- consistindo em:
• (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 3;m = n = o = p = 0 (zero); e q = 1;
• (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se se situa no intervalo que vai de 1 a 2;n = p = o = 0 (zero); e q = 1;
• (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i);
- e nas estruturas das quais:
- os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam, cada um, um dos radicais escolhidos a seguir para G1 ou G2 ;
• os símbolos G1, idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical alquila, linear ou ramificado, em CrC8; um radical cicloalquila em C5-C10 ou um radical arila em C6-C18
• os símbolos G , idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical hidroxila, um radical alcoxi, linear ou ramificado, em C1-C8, eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)alcoxi; • Z representa o radical divalente -Z-Z"- onde:
- Z' representa: uma cadeia alquileno em C1-C8; um grupo cicloalquileno saturado em C5-C10; um grupo arileno em C6-C18; ou um grupo divalente constituído de uma combinação de pelo menos dois destes radicais;
- Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4-, com R4 sendo: um átomo de hidrogênio; um radical alquila, linear ou ramificado, em CrCg; um radical cicloalquila em C5-C10; um radical arila em C6-C18; ou um radical (C6-C18)aril-(C1- C8)alquila;
• A designa um grupo -O-G ou -NG4G3 onde G3 e G4, idênticos ou diferentes entre si, representam cada um: um radical alquila, linear ou ramificado, em CrCg; um radical cicloalquila em U5-U10 ou um radical arila em C6-C18.
Dentre os compostos organossilícicos funcionalizados (Al), esses que convém muito mais particularmente (compostos ditos SAl-2) são os compostos:
- consistindo em:
• (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a+a' = 3;m = n = o = p = 0 (zero); e q = 1;
• (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se se situa no intervalo que vai de 1 a 2;n = p = o = 0 (zero); e q = 1;
• (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i);
- e nas estruturas das quais:
• os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam, cada
• 12 um, um dos radicais escolhidos a seguir para G ou G ;
• os símbolos G1, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila
• os símbolos G , idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-butoxi, metoximetoxi, etoxietoxi e metoxietoxi;
• Z representa o radical divalente -Z'-Z"- onde:
- Z' representa: uma cadeia alquileno em C1-C8;
- Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4 -, com R4 escolhido no grupo formado pelo: hidrogênio, radicais metila, etila, propila, isopropila, n-butila, isobutila, t-butila, pentila, hexila, ciclo-hexila, e benzila;
• A designa um grupo -O-G3 ou -NG4G3 onde G3 e G45 idênticos ou diferentes entre si, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila.
Dentre os compostos organossilícicos funcionalizados (Al), esses que convém muito particularmente (compostos ditos SA1-3) são os compostos:
- que consistem em:
• (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a +a' = 3;m = n = o:=p = 0 (zero); e q = 1;
• (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se situa no intervalo que vai de 1 a 2; η = ρ = o = O (zero); e q = 1;
• (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i);
- e nas estruturas das quais:
• os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam, cada um, um dos radicais escolhidos a seguir para G1 ou G2;
• os símbolos G1, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila;
• os símbolos G2, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi e n-butoxi;
• Z representa o radical divalente -Z'-Z"- onde:
- Z' é escolhido no grupo formado pelos radicais divalentes metileno, etileno e propileno;
- Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4- com R4 um átomo de hidrogênio;
• A designa um grupo -O-G3 onde G3 é escolhido no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila.
Como exemplos de compostos organossilícicos funcionalizados (Al) que convém muito particularmente, citar-se-á notadamente os produtos de fórmula:
- (C2H5O)3Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-COOC2H5 (Al-I)
- as misturas das espécies (Al-I) com as espécies (Al-1') e (A 1-1") seguintes:
- [(CH3)3SiO172] [(C2H5O)2 {(CH2)3-NH-CO-N=N-COOC2H5} SiO172] (Α1-1)
- [(CH3)3Si0172]2 [(C2H5O) {(CH2)3-NH-CO-N=N-COOC2H5} SiO272] (Al-1")
- (CH3)2(C2H5O)Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-COOC2H5 (Al-2)
- (CH3)(CH3O)2Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-COOCH3 (Al-3)
- (CH3)2(OH)Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-COOCH3 (Al-4) - (C2H5)2(OH)Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-COOC2H5 (Al-5)
- (CH3)(CH3O)2Si-(CH2)3-CO-N=N-COOCH3 (Al-6)
- (CH3)2(OH)Si-(CH2)3-CO-N=N-COOCH3 (Al-7)
- (C2H5)2(OH)Si-(CH2)3-CO-N=N-COOC2H5 (Al-8)
Dentre os organossilanos polissulfurados (A2), esses que convém bem (silanos ditos SA2-1) são silanos "simétricos" de fórmula (II) na qual:
• b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3;
• os símbolos G5, idênticos ou diferentes, representam cada um:" um radical alquila, linear ou ramificado, em C1-Cs; um radical cicloalquila em C5-C10 ou um radical arila em C1-C18;
• os símbolos G6, idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical hidroxila, um radical alcoxi, linear ou ramificado, em C1-C9, eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)alcoxi;
• M representa: uma cadeia alquileno em C1-C8; um grupo cicloalquileno saturado em C5-C10; um grupo arileno em C6-C18; ou um grupo divalente constituído de uma combinação de pelo menos dois destes radicais;
• m é igual a 1;
• χ representa um número inteiro ou fracionário indo de 2 a 4.
Dentre os organossilanos polissulfurados (A2), os que convém muito mais particularmente (silanos ditos SA2-2) são silanos de fórmula (II) na qual:
• b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3;
• os símbolos G5, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila;
• os símbolos G6, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-butoxi, metoximetoxi, etoxietoxi e metoxietoxi;
• M representa uma cadeia alquileno em Ci-Cg;
• m é igual a 1;
• χ representa um número inteiro ou fracionário indo de 2 a 4.
Dentre os organossilanos polissulfurados (A2), os que convém muito particularmente (silanos ditos SA2-3) são silanos de fórmula (II) na qual:
• b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3;
• os símbolos G5, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila; • os símbolos G65 idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi e isopropoxi;
• M é escolhido no grupo formado pelos radicais divalentes metileno, etileno e propileno;
• m é igual a 1;
• x representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a 4.
Como exemplos de organossilanos polissulfurados (A2) que convém muito particularmente, citar-se-á notadamente:
- o dissulfeto de bis-trietoxisililpropila (abreviação TESPD) de fórmula:
(C2H5O)3Si-(CH2)3-S2-(CH2)3-Si(OC2H5)3 (A2-1 )
- o tetrassulfeto de bis-trietoxisililpropila (abreviação TESPT) de fórmula:
(C2H5O)3Si-(CH2)3-S4-(CH2)3-Si(OC2H5)3 (A2-2)
- o tetrassulfeto de bis-monohidroxidimetilsililpropila de fórmula:
(HO)(CH3)2Si-(CH2)3-S4-(CH2)3-Si(CH3)2(OH) (A2-3)
- o dissulfeto de bis-monoetoxidimetilsililpropila (abreviação MESPD) de fórmula:
(C2H5O)(CH3)2 Si-(CH2)3 -S2-(CH2)3-Si(CH3)2(OC2H5) (A2-4) o tetrassulfeto de bis-monoetoxidimetilsililpropila (abreviação MESPT) de fórmula:
(C2H5O)(CH3)2 Si-(CH2)3 -S4-(CH2)3-Si(CH3)2(OC2H5) (A2-5)
Os compostos organossilícicos funcionalizados (Al) de tipo (i) podem ser preparados de acordo com um processo de síntese que comporta as etapas seguintes:
(a): faz-se reagir um silano precursor de fórmula: (G2)a(G1)a' Si-P1 com um derivado hidrazo precursor de fórmula: P2-NH-NH-CO-A
fórmulas nas quais os símbolos G1, G2 e A são tais como definidos acima, a + a' = 3 e P1 e P2 representam grupos cuja estrutura e funcionalidade de cada um são tais que estes grupos são capazes de reagir um com o outro para dar nascimento ao encadeamento central - Z-CO- de maneira a conduzir ao composto hidrazo de fórmula:
(G2)a(G1)a,Si-Z-CO-NH-NH-CO-A (IV)
(b): faz-se o composto de fórmula (IV) sofrer uma reação de oxidação do grupo hidrazo de acordo com o seguinte esquema:
(G2)a(G1)a,Si-Z-CO-NH-NH-CO-A -» (G2)a(G1)a Si-Z-CO-N=N-CO-A
(IV) (I)
A oxidação da etapa (b) se produz facilmente operando com ajuda de um sistema oxidante à base, por exemplo, de N-bromosuccinimida e piridina, utilizados em quantidade estequiométrica ou excesso em relação à este último.
No caso, por exemplo, da preparação dos organossilanos funcionalizados (Al) de fórmula (I) que convém especialmente bem, na estrutura dos quais o símbolo Z representa então o radical divalente -(CH2)3- NH-, o esquema de síntese que é aplicado é o seguinte: (a): faz-se reagir um silano precursor de fórmula:
(G2MG1)a,Si-(CH2)3-NCO
com um derivado hidrazo precursor de fórmula: H2N-NH-CO-A para obter o composto hidrazo de fórmula: (G2)a(G1)a=Si-(CH2)3-NH-CO-NH-NH-CO-A (IV)
(b): faz-se o composto de fórmula (IV) sofrer uma reação de
oxidação do grupo hidrazo de acordo com o seguinte esquema: (G2)a(G1)a, Si-(CH2)3-NH-CO-NH-NH-CO-A - (G2)a(G1)a,Si-(CH2)3-NH-CO-N=N-CO-A
(IV) (I)
No que se refere à maneira prática de emprego o processo que acaba de ser descrito sob (b), reportar-se-á para mais detalhes ao conteúdo de FR-A-2340323.
Os compostos organossilícicos funcionalizados (Al) de tipo (2i) e (3i) podem ser preparados de acordo com um processo de síntese que consiste em:
- oxidar o grupo hidrazo do precursor (IV) com ajuda de um sistema oxidante que compreende pelo menos um oxidante (por exemplo, um halogênio como o bromo) e pelo menos uma base (por exemplo, uma base mineral como Na2COs),
- fazendo intervir um reagente suplementar escolhido dentre um mono - ou polialcoxissilano (por exemplo, o trimetiletoxissilano),
- e operando de preferência em um meio líquido orgânico (por exemplo, utilizando um solvente como diclorometano).
Um modo operacional vantajoso para conduzir este processo consiste em:
- carregar no reator a temperatura ambiente (por exemplo, 23°C): o precursor (IV), a base (sua quantidade que depende do agente oxidante empregado; por exemplo, no caso do bromo, utiliza-se dois equivalentes molares básicos em relação ao bromo), o solvente orgânico e o
reagente suplementar (sua quantidade que corresponde, por exemplo, pelo menos a um equivalente molar em relação ao precursor),
- e depois adicionar progressivamente no meio reacional o sistema oxidante (sua quantidade molar, por exemplo, estequiométrico em relação a esta do precursor).
Os organossilanos polissulfurados (A2) podem ser preparados de acordo com diversos processos de síntese conhecidos que se encontram descritos nos numerosos documentos; citar-se-á notadamente os documentos seguintes:
- tratando-se de silanos polissulfurados "simétricos": EP-A- 0680997, EP-A-1043357, WO-A-02/30939, W0-A-02/31041, WO-A- 02/083719, US-A-4128438;
- tratando-se silanos sulfurados "dissimétricos": EP-A- 0074632, EP-A-0939081, EP-A-0945556, WO-A-03/002574, WO-A- 03/053983, FR-A-2839720.
Alguns organossilanos (A2) estão disponível no comércio: o TESPD é comercializado, por exemplo, pela empresa DEGUSSA sob a denominação Si75 (sob a forma de uma mistura de bissulfeto - a 75% em pesos - e polissulfetos), ou ainda pela empresa GE-OSI sob a denominação Silquest Al589; o TESPT é comercializado, por exemplo, pela empresa DEGUSSA sob a denominação Si69 (ou X50S quando é suportado a 50% em pesos sobre o negro de fumo), ou ainda pela empresa GE-OSI sob a denominação Siquest A1289 (nos dois casos, mistura comercial polissulfetos com um valor médio para o χ de Sx na fórmula (II) próxima de 4).
O especialista compreende que os agentes de copulação (Al) e/ou (A2) precedentemente descritos poderiam ser previamente enxertados sobre as cargas inorgânicas reforçadoras, notadamente sobre a sílica, pelo intermédio de sua(s) função(ões) "Y", as cargas inorgânicas reforçadoras assim pré-acopladas poderiam em seguida ser ligadas ao elastômero pelo intermédio de sua(s) função(ões) livre(s) "X". Os agentes de copulação (Al) e/ou (A2) poderiam ainda ser previamente enxertados sobre o elastômero isoprênico pelo intermédio de sua(s) função(ões) "X", o elastômero assim funcionalizado que pode em seguida ser ligado à carga inorgânica pelo intermédio de sua(s) função(ões) livre(s) "Y". Prefere-se no entanto, notadamente por razões de melhor emprego das composições de borracha ao estado cru, utilizar tudo ou parte dos agentes de copulação seja enxertado sobre a carga, seja ao estado livre (ou seja não enxertado).
SEGUNDO OBJETO DA INVENÇÃO
Um segundo objeto da presente invenção refere-se às composições que compreendem:
(B) pelo menos um elastômero isoprênico,
(C) uma carga inorgânica reforçadora, e
(A) uma quantidade adequada do sistema de copulação que consiste na associação particular que reside na combinação dos ingredientes (A1) e (A2) indicados acima.
Mais precisamente, estas composições compreendem (as partes sendo dadas em pesos):
• para 100 partes de elastômero(s) isoprênicos(s)
- de 10 a 200 partes de carga inorgânica (C), de preferência de 30 a 150 partes e mais preferencialmente de 40 a 120 partes
• uma quantidade de combinações (Al) + (A2) que traz em cada composição:
- 0,5 a 15 partes, e de preferência 1 a 10 partes, de ingrediente (Al), e
- 0,5 a 15 partes, e de preferência 1 a 10 partes, de ingrediente (A2).
De maneira vantajosa, a quantidade de combinação (Al) + (A2), onde as proporções de ingredientes (Al) e (A2) são escolhidas nas zonas gerais e preferenciais pré-citadas, é determinada de maneira como ela representa de 1 a 20%, de preferência de 2 a 15%, mais preferencialmente de 3 a 10%, em relação ao peso da carga inorgânica reforçadora.
De maneira mais vantajosa, as proporções dos ingredientes (Al) e (A2), por um lado escolhidos nas zonas gerais e preferenciais pré- citadas e por outro lado dando uma soma (Al) + (A2) vantajosamente situada nas zonas gerais e preferenciais pré-citadas, são, além disso, determinadas de modo que a relação ponderai ingrediente (Al) / ingrediente (A2) se situe no intervalo que vai de 0,1 a 10, de preferência de 0,15 a 5 e mais preferencialmente de 0,3 a 3. Vamos retornar no que segue sobre as definições do composto
(B) que consistem em pelo menos em um elastômero isoprênico e o composto
(C) que consiste em uma carga inorgânica reforçadora.
Por elastômeros isoprênicos que são empregados para as composições de acordo com o segundo objeto da invenção, entende-se mais particularmente:
(1) os poliisoprenos de síntese obtidos por homopolimerização do isopreno ou metil-2 butadieno-1,3;
(2) os poliisoprenos de síntese obtidos por copolimerização do isopreno com um ou vários monômeros insaturados etilenicamente escolhidos dentre:
- (2.1) os monômeros dienos conjugados, além do isopreno que tem de 4 a 22 átomos de carbono, como por exemplo: o butadieno-1,3, o dimetil-2,3 butadieno-1,3, os cloro-2 butadieno-1,3 (ou cloropreno), o fenil-1 butadieno-1,3, o pentadieno-1,3, o hexadieno-2,4;
- (2.2) os monômeros vinilas aromáticos que têm de 8 a 20 átomos de carbono, como por exemplo: o estireno, o orto -, meta - ou parametilstireno, a mistura comercial "vinil-tolueno", o paratertiobutilstireno, os metoxiestirenos, cloroestirenos, o vinilmesitileno, o divinilbenzeno, o vinilnaftaleno;
- (2.3) os monômeros nitrilas vinílicos que têm de 3 a 12 átomos de carbono, como, por exemplo, o acrilonitrila, o metacrilonitrila;
- (2.4) os monômeros ésteres acrílicos derivados do ácido acrílico ou do ácido metacrílico como os alcanóis que têm de 1 a 12 átomos de carbono, como, por exemplo, o acrilato de metila, o acrilato de etila, o acrilato propila, o acrilato de n-butila, o acrilato isobutila, o acrilato de etil-2 hexila, o metacrilato de metila, o metacrilato de etila, o metacrilato de n- butila, o metacrilato isobutila;
- (2.5) uma mistura vários dos monômeros pré-citados (2.1) (2.4) entre si;
os poliisoprenos copolímeros que contêm entre 99% e 20% em pesos de unidades isoprênicas e entre 1% e 80% em pesos de unidades diênicas, vinilas aromáticos, nitrilas vinílicos e/ou ésteres acrílicos, e consistindo por exemplo no poli(isopreno-butadieno), o poli(isopreno- estireno) e o poli(isopreno-butadieno-estireno);
(3) a borracha natural;
(4) os copolímeros obtidos por copolimerização de isobuteno e isopreno (borracha butila), assim como as versões halogênicas, em particular cloradas ou bromadas destes copolímeros;
(5) uma mistura de vários dos elastômeros pré-citados (1) a (4) entre si;
(6) uma mistura que contém uma quantidade majoritária (que vai de 51% a 99,5% e, de preferência, de 70% a 99% em peso) de elastômero pré-citado (1) ou (3) e uma quantidade minoritária (indo de 49% a 0,5% e, de 30% a 1% em peso) de um ou vários elastômeros diênicos que não isoprênicos.
Por elastômero diênico que não isoprênico, entende-se de maneira conhecida em si: os homopolímeros obtidos por polimerização de um dos monômeros dienos conjugados definidos acima no ponto (2.1), como, por exemplo, o polibutadieno e o policloropreno; os copolímeros obtidos por copolimerização de pelo menos dois dos dienos conjugados pré-citados (2.1) entre si ou por copolimerização de um ou vários dos dienos conjugados pré- citados (2.1) com um ou vários monômeros insaturados pré-citados (2.2), (2.3) e/ou (2.4), como, por exemplo, o poli (butadieno- estireno) e o poli(butadieno-acrilo-nitrila); os copolímeros ternários obtidos por copolimerização de etileno, de uma α-olefina que tem de 3 a 6 átomos de carbono com um monômero dieno não conjugado que tem de 6 a 12 átomos de carbono, como, por exemplo, os elastômeros obtidos a partir de etileno, propileno com um monômero dieno não conjugado do tipo pré-citado tal como notadamente o hexadieno-1,4, o hetilideno-norborneno, o diciclopentadieno (elastômero EPDM).
A título preferencial, recorre-se a um ou vários elastômeros isoprênicos escolhidos dentre: (1) poliisoprenos de síntese homopolímeros; (2) poliisoprenos de síntese copolímeros que consistem no poli(isopreno- butadieno), o poli(isopreno-estireno) e o poli (isopreno-butadieno-estireno); (3) a borracha natural; (4) a borracha butila; (5) uma mistura dos elastômeros pré-citados (1) a (4) entre si; (6) uma mistura que contém uma quantidade majoritária de elastômero pré-citado (1) ou (3) e uma quantidade minoritária de elastômero diênico que não o isoprênico que consiste no polibutadieno, o policloropreno, o poli(butadieno-estireno), o poli(butadieno-acrilo-nitrila), e um terpolímero (etileno-propileno-dieno monômero conjugado).
A título mais preferencial, recorre-se a um ou vários elastômeros isoprênicos escolhidos dentre: (1) poliisoprenos de síntese homopolímeros; (3) a borracha natural; (5) uma mistura dos elastômeros pré- citados (1) e (3); (6) uma mistura que contém uma quantidade majoritária de elastômero pré-citado (1) ou (3) e uma quantidade minoritária de elastômero diênico que não o isoprênico consistindo em polibutadieno e o poli (butadieno- estireno).
Na presente exposição, entende-se por "carga inorgânica reforçadora", de maneira conhecida, uma carga inorgânica ou mineral, independentemente de sua cor e sua origem (natural ou de síntese), ainda denominada carga "branco" ou às vezes carga "clara" em oposição ao negro de fumo. A expressão "carga inorgânica reforçadora" engloba ainda na sua definição cargas mistas à base de carga "branca" e de negro de fumo. Esta carga inorgânica deve ser capaz de reforçar ela somente, sem outro meio que não um agente de copulação intermediário, uma composição de borracha técnica, em outras palavras capaz de substituir, em sua função de reforço, uma carga convencional à base apenas de negro de fumo.
O estado físico sob o qual se apresenta a carga inorgânica reforçadora é indiferente, ou seja que a referida carga pode se apresentar sob a forma de pó, granulados ou esfera (micropérolas).
De maneira preferencial, a carga inorgânica reforçadora ou composta (C) consiste na sílica, alumina, negro de fumo recoberto total ou parcialmente pela sílica e/ou pela alumina ou uma mistura destas espécies.
De maneira mais preferencial, a carga inorgânica reforçadora consiste na sílica, tomada sozinha ou misturada com a alumina.
A título de sílica susceptível de ser empregada na invenção convém todas as sílicas precipitadas e as sílicas pirogenadas (sílicas de combustão) conhecidos pelo especialista que apresenta, de preferência, uma superfície específica BET inferior ou igual a 450 m2/g. Preferem-se as sílicas precipitadas, estas que podem ser clássicas ou altamente dispersíveis.
Por sílica altamente dispersível, entende-se qualquer sílica que tem uma aptidão à desaglomeração e à dispersão em uma matriz polimérica muito importante perceptível por microscopia eletrônica ou ótica, sobre cortes finos. Dentre as sílicas precipitadas altamente dispersíveis pode-se utilizar notadamente estas que têm uma superfície específica CTAB inferior ou igual a 450 m2/g, de preferência compreendida entre 30 e 400 m2/g, e em particular estas descritas na patente US-A-5403570 e os pedidos WO-A-95/09127 e WO-A-95/09128 cujo conteúdo é incorporado aqui. Como exemplos não limitativos de tais sílicas precipitadas muito dispersíveis preferenciais, pode- se citar as sílicas Zeosil 1165 MP e 1115 MP da empresa RHODIA, as sílicas BV3380 e Ultrasil 7000 da empresa DEGUSSA, as sílicas Hi-Sil 2000 e Hi- Sil EZ 150G da empresa PPG, as sílicas Zeopol 8715, 8741, 8745 ou 8755 da empresa HUBER. Convém também as sílicas precipitadas tratados como, por exemplo, as sílicas "dopadas" ao alumínio descritas no pedido de patente EP- A-0735088 cujo conteúdo é incorporado igualmente aqui. A título mais preferencial, convém bem as sílicas de precipitação que têm:
- uma superfície específica CTAB de 60 a 250 m2 /g, de preferência de 80 a 230 m2 /g,
- uma superfície específica BET de 60 a 260 m /g, de preferência de 80 a 240 m /g,
- uma relação específica BET/superfície específica CTAB de -1,0 a 1,6.
Naturalmente, por sílica, entende-se igualmente cortes de diferentes sílicas. A superfície específica CTAB é determinada de acordo com o processo NFT 45007 de Novembro de 1987. A superfície específica BET é determinada de acordo com o processo de BRUNAUER, EMMETT, TELLER descrito em "The Journal of the American Chemical Society, vol. 60, pag 309. (1938)" que corresponde à norma NF ISO 9277 de Dezembro de 1996.
A título de alumina reforçadora, utiliza-se vantajosamente uma alumina altamente dispersível que tem:
- uma superfície específica BET de 30 a 400 m /g, de preferência de 60 a 250 m /g,
- um tamanho médio de partículas de no máximo 500 nm, de preferência no máximo de 200 nm, e
- uma taxa elevada de funções reativas de superfície AI-OH, por exemplo, tal como descrito no documento EP-A-0810258.
Como exemplos não limitativos de tais aluminas reforçadoras, pode-se citar notadamente as aluminas A125, CR125, D65CR da empresa
BAÍKOWSKI.
A título de negros de fumo recobertos total ou parcialmente por uma carga "branca", pode-se citar notadamente os produtos da gama ECOBLACK da empresa CAB OT, e em particular o produto referenciado CRX 2000.
A título de outros exemplos de carga inorgânica susceptível de ser utilizada nas composições de borracha da invenção podem ainda ser citados (óxido-) hidróxidos de alumínio, aluminossilicatos, óxidos de titânio, carbonetos ou nitretos de silício, todos do tipo reforçadoras tais como descritos, por exemplo, nos pedidos WO-A-99/28376, WO-A-OO/73372, WO- A-02/053634, WO-A-2004/003067, WO-A-2004/056915.
As composições de acordo com a invenção contêm, além disso, um ingrediente (D) que compreende tudo ou parte dos outros constituintes e aditivos auxiliares habitualmente utilizados no domínio das composições de elastômero(s) e de borracha(s).
Assim, pode-se empregar toda ou parte dos outros constituintes e aditivos seguintes:
- tratando-se do sistema de vulcanização, pode-se citar, por exemplo:
- (Dl): a título obrigatório, agentes de vulcanização escolhidos dentre o enxofre ou os compostos doadores de enxofre, como, por exemplo, derivados de tiuramo; tratando-se, por exemplo, do enxofre, é utilizado de maneira conhecida a uma taxa que vai de 0,5 a 10 e de preferência de 0,5 a 5 partes em pesos para 100 partes em peso de elastômero(s) isoprênico(s);
- (D2): a título facultativo, aceleradores de vulcanização, como, por exemplo, derivados de guanidina e os derivados de sulfenamida; tal ativador, quando se utiliza um, é empregado de maneira conhecida a uma taxa que vai de 0,5 a 10 e de preferência de 0,5 a 5 partes em peso para 100 partes em peso de elastômero(s);
- (D3): a título facultativo, ativadores de vulcanização, como, por exemplo, o óxido de zinco, o ácido esteárico e o estearato de zinco;
• tratando-se de outro(s) aditivo(s), pode-se citar, por exemplo:
- (D4): a título facultativo, uma carga reforçadora convencional que consiste no negro de fumo; como negros de fumo convém todos os negros de fumo, notadamente os negros do tipo HAF, ISAF, SAF; a título de exemplos não limitativos de tais negros de fumo, podem-se citar os negros de fumo N115, N134, N234, N339, N347, N375; a quantidade de negro de fumo é determinada de modo que por um lado a carga inorgânica reforçadora empregada representa mais de 50% do peso do conjunto carga inorgânica + negro de fumo, e por outro lado a quantidade de carga reforçadora total (carga inorgânica + negro de fumo) permanece nos intervalos de valores indicados supra, para a carga inorgânica reforçadora, a propósito da constituição ponderai das composições;
- (D5): a título facultativo, uma carga branca convencional pouco ou não reforçando como, por exemplo, as argilas, a bentonita, o talco, o giz, o caulim, o dióxido de titânio ou uma mistura destas espécies;
- (D6): a título facultativo, agentes protetores, como, por exemplo, agentes antioxidantes e/ou os agentes antiozonizantes, como, por
exemplo, o N-fenil-N'-(dimetil-l,3 butil)-p-fenileno-diamina;
- (D7): a título facultativo, agentes de plastificação e os agentes de ajuda do emprego.
Tratando-se de agentes de ajuda ao emprego (D7), as composições de acordo com a invenção podem conter agentes de recobrimento da carga reforçadora, comportando, por exemplo, a única função "Y", susceptíveis, de maneira conhecida, graças à uma melhoria da dispersão da carga na matriz de borracha e a uma redução da viscosidade das composições, de melhorar a faculdade de emprego das composições ao estado cru. Tais agentes consistem, por exemplo, nos silanos hidroxilados ou hidrolisáveis (notadamente alquiltrietoxissilanos), polialquilenoglicóis (por exemplo, polietilenoglicóis), alcanol-aminas (por exemplo, trialcanol- aminas), e poliorganossiloxanos α,ω-di-hidroxilados. Tal agente de ajuda ao emprego, quando se utiliza um, é empregado a razão de 1 a 10 partes em peso, e de preferência 2 a 8 partes, a 1OO partes de carga inorgânica reforçadora.
TERCEIRO OBJETO DA INVENÇÃO
Um terceiro objeto da presente invenção refere-se ao processo de preparação das composições de elastômero(s) que compreendem uma carga inorgânica reforçadora e uma quantidade eficaz do sistema de copulação. Este processo pode se fazer de acordo com um modo operacional clássico em duas fases 1 e 2 nas quais:
• fase 1 (dita etapa não-produtiva "a quente"): introduz-se e mistura-se em um misturador interno usual, em uma ou duas etapas ou mais de duas etapas, todos os ingredientes necessários, à exceção geralmente do (ou dos) agente(s) de vulcanização (Dl); a título ilustrativo, pode-se assim introduzir e misturar todos os ingredientes definidos a seguir: elastômero(s) (B), carga inorgânica (C), tudo ou uma parte do agente de copulação (A2), eventualmente tudo ou parte do agente de copulação (Al), eventualmente pelo menos um agente de recobrimento (D7), eventualmente um (ou mais) acelerador(es) de vulcanização (D2), eventualmente um (ou mais) ativador(es) de vulcanização (D3), eventualmente um (ou mais) agente(s) protetor(es) (D6), eventualmente uma (ou mais) carga(s) reforçadora(s) não- branca(s) (D4), eventualmente uma (ou mais) carga(s) branca(s) pouco ou não reforçadora(s) (D5); opera-se a uma temperatura compreendida entre 40 e 200°C, de preferência entre 60 e 180°C; uma ou várias etapa(s) posterior(es)de trabalho termomecânico pode (podem) ser realizada(s) no misturador interno, após queda da mistura e resfriamento intermediário (temperatura de resfriamento de preferência inferior a 100°C), com o objetivo de fazer as composições sofrerem um tratamento termomecânico complementar, notadamente para melhorar ainda a dispersão na matriz elastomérica da carga inorgânica reforçadora e agentes de copulação; ao longo de similar(es) etapa(s) posterior(es), é possível introduzir um e/ou o outro ingredientes necessários evocados acima; • fase 2 (dita fase produtiva "a frio"): depois a mistura assim obtida é retomada sobre um misturador externo e se acrescenta ali então o (ou os) agente(s) de vulcanização e eventualmente um ou vários outro(s) ingrediente(s); a título ilustrativo, acrescentam-se assim os ingredientes seguintes: eventualmente o resto de agente de copulação (A2), eventualmente a totalidade ou o resto de agente de copulação (Al), um (ou mais) agente(s) de vulcanização (Dl), eventualmente um (ou mais) acelerador(es) de vulcanização (D2), eventualmente um (ou mais) ativador(es) vulcanização (D3), eventualmente um (ou mais) agente(s) protetor(es) (D6); opera-se a uma temperatura mais baixa, inferior a 120°C, e de preferência de 25 a 100°C.
De maneira preferencial, o processo de preparação das composições de elastômero(s) se faz de acordo com o modo operacional clássico em duas fases 1 e 2 no qual:
• o agente de copulação (A2) é introduzido inteiramente durante a fase 1 ao mesmo tempo em que a carga inorgânica reforçadora,
• enquanto o agente de copulação (Al) é
- seja introduzido inteiramente durante a fase 1,
- seja introduzido inteiramente durante a fase 2,
- seja fracionado entre as duas fases 1 e 2, a primeira fração incorporada em fase 1 que corresponde a uma proporção de 10 a 80% em peso, a segunda fração incorporada em fase 2 que corresponde a uma proporção de 20 a 90% em peso.
De maneira ainda mais preferencial, o processo de preparação das composições de elastômero(s) é conduzido como indicado acima a propósito da modalidade preferencial, mas procedendo esta vez ao fracionamento do agente de copulação (Al) sobre as duas fases 1 e 2.
Convém notar que é possível introduzir tudo ou parte dos agentes de copulação (Al) e/ou (A2) sob forma suportada (a colocação sobre suporte sendo realizada previamente) sobre um sólido compatível com as estruturas químicas que correspondem a estes agentes de copulação; semelhante suporte apoio consiste notadamente no negro de fumo. Por exemplo, durante o fracionamento dos agentes de copulação (Al) e/ou (A2) sobre as duas fases 1 e 2, pode ser vantajoso introduzir o (ou os) agente(s) de copulação sobre o misturador externo da fase 2 após uma colocação sobre suporte de (ou mais) agente(s) de copulação a fim de facilitar a sua incorporação e sua dispersão.
A composição final obtida é em seguida calandrada, por exemplo, sob forma de uma folha, de uma placa ou ainda um perfil utilizável para a fabricação de artigos de elastômero(s).
A vulcanização (ou cozimento) é conduzida de maneira conhecida a uma temperatura que vai geralmente de 130 a 200°C, durante um tempo suficiente que pode variar, por exemplo, entre 5 e 90 minutos em função notadamente da temperatura de cozimento, o sistema de vulcanização adotado e a cinética de vulcanização da composição considerada.
E evidente que a presente invenção, tomada no seu segundo objeto, refere-se às composições de elastômero(s) previamente descritas tanto ao estado cru (ou seja antes de cozimento) quanto no estado cozido (ou seja após reticulação ou vulcanização).
QUARTO OBJETO DA INVENÇÃO
Um quarto objeto da presente invenção refere-se aos artigos de elastômero(s) isoprênico(s) que possui um corpo que compreende as composições descritas acima no âmbito do segundo objeto da invenção. A presente invenção é particularmente útil para preparar artigos que consistem, por exemplo, em suportes de motores, solas de sapatos, rodízios de teleféricos, juntas de aparelhagens eletrodomésticas e guarnições de cabos.
Os exemplos seguintes ilustram a presente invenção.
EXEMPLO 1
Este exemplo ilustra a preparação de um agente de copulação de tipo (A-l-1).
Seguimos o esquema reacional seguinte: (C2H5O)3Si-(CHa)3-NCO + H2N-NH-COOC2H5 (C2H5O)3Si-(CH2)3-NH-CO- NH-NH- COOC2H5 1) Síntese do ingrediente precursor:
1.1) Cargas
<table>table see original document page 33</column></row><table>
1.2) Protocolo operacional
O carbazato de etila e o tolueno anidro são carregados a temperatura ambiente (230C) no reator que é colocado sob atmosfera de argônio.
O reator é colocado sob agitação a 300 voltas/minuto e a mistura reacional é aquecida em seguida a 60°C. A mistura reacional fica praticamente homogênea a quente.
Os 99,8 g de silano são adicionados em seguida em 60 minutos com ajuda de uma ampola de escoamento isobárica.
A mistura reacional é mantida 2 horas sob agitação a 60°C antes do retorno a temperatura ambiente.
A mistura reacional é deixada em repouso algumas horas a temperatura ambiente.
Um sólido branco cristaliza. E em seguida filtrado, lavado por 2 vezes 150 ml de éter isopropílico em seguida secado a vácuo. O sólido é finalmente colocado para secar em estufa a 60°C até o peso constante m = 131,5 g.
O produto é analisado por RMN (pureza molar > 99%). Rendimento = 97,4%.
2) Síntese do ingrediente (Al-1):
O ingrediente (Al-I) é obtido em uma etapa a partir do precursor por oxidação da função hidrazino em função azo que utiliza um sistema oxidante à base de N-Bromosuccinimida (NBS) e de piridina adicionados em quantidades estequiométricas em relação ao precursor.
2.1) Cargas:
<table>table see original document page 34</column></row><table>
2.2) Protocolo operacional:
O precursor, a piridina e diclorometano são carregados em um reator que é colocado sob atmosfera de argônio; o meio reacional é homogêneo praticamente incolor.
A N-Bromosuccinimida é adicionada em 30 minutos à espátula. A temperatura é mantida inferior a 25°C. A partir da primeira adição de NBS, o meio reacional se torna cor de laranja vivo.
O meio reacional é mantido sob agitação a temperatura ambiente durante 2 horas após o final da adição do NBS.
O meio reacional é concentrado sob pressão reduzida ao evaporador rotativo.
O resíduo, que se apresenta sob forma de pasta alaranjada, é retomado por 100 ml de uma mistura heptano/iPr20 (1/1: vol/vol) e depois filtrado sobre vidro sinterizado (125 ml) de porosidade 4. A torta de filtração é lavada por 4 vezes 25 ml suplementares da mistura de solvente precedente.
As águas-mãe são filtradas uma segunda vez sobre o bolo. O filtrado é concentrado sob pressão reduzida.
Um líquido cor de laranja vivo inodoro é obtido: m = 18,8 g. Este líquido é analisado por RMN; sua composição molar é a seguinte: ingrediente (Al-I) 94,5% em mol; composto precursor: 0,2% mol; succinimida: 5% mole e resíduos piridínicos: 0,3%.
EXEMPLO 2
Este exemplo tem por objetivo demonstrar os desempenhos de copulação (carga branca-elastômero) de uma associação particular que reside na combinação:
• de um ingrediente (Al) que consiste essencialmente no organossilano de fórmula:
<formula>formula see original document page 35</formula>
• e de um ingrediente (A2) que consiste essencialmente no organossilano de fórmula:
<formula>formula see original document page 35</formula>
Estes desempenhos são comparados por um lado a este de um agente de copulação a base do ingrediente (Al) utilizado sozinho e por outro lado a este de um agente de copulação a base do ingrediente (A2) utilizado sozinho.
Compara-se 4 composições de elastômeros representativas de formulação de solas de sapato. Estas 4 composições são idênticas às diferenças perto próximas:
- composição n° 1 (testemunho 1): ausência de agente de copulação;
- composição n° 2 (testemunho 2): agente de copulação introduzido inteiramente ao misturador interno, trazendo na composição 4 pce silano (A2-2);
- composição n° 3 (testemunho 3): agente de copulação, fracionado entre misturador interno (3,8 pce) e misturador externo (1,5 pce), trazendo à composição 5,3 pce silano (Al-1);
- composição n° 4 (exemplo 2): combinação de agentes de copulação que trazem na composição 4,9 pce de silanos (A2-2) e (Al-1); o silano (A2-2) é introduzido inteiramente (1,9 pce) em misturador interno, enquanto que o silano (A2-2) é fracionado entre misturador interno (1,5 pce) e misturador externo (1,5 pce).
1) Constituição de composições de elastômeros: Em um misturador interno de tipo BRABENDER são preparadas as referidas composições cuja constituição, expressa em parte em pesos para 100 partes de elastômeros (pce), é indicada no quadro I dado a seguir:
Tabela I
<table>table see original document page 36</column></row><table>
Legenda:
(1) Borracha natural SMR - CV60 (fornecido pela empresa Safic-Alcan).
(2) Polibutadieno ou BR (Buna CB24 da empresa Bayer) com 96% min de eis 1-4 e preparada por catálise ao Neodima.
(3) Sílica (Z1165 MP da empresa Rhodia) com superfícies BET e CTAB próximas de 150- 160 m2/g.
(4) TESPT (Silquest A1289 da empresa GE-OSI).
(5) [(3-trietoxisilil-propil)-amino-carbonildiazenocarboxilato de etila (sintetizado de acordo com o modo operacional descrito no exemplo 1).
(6) N-l,3-dimetilbutil-N-fenil-para-fenilenodiamina (Santoflex 6-PPD da empresa Flexsys).
(7) N-ciclo-hexil-2-benzotiazil-sulfenamida (Rhénogran CBS- 80 da empresa Bayer).
(8) Bissulfeto de tetrabenziltiuramo (Perkacit TBzTD da empresa Flexsys). Os agentes de copulação são utilizados a uma taxa isomolar em sílica, ou seja que se utiliza-se, qualquer que seja a composição, o mesmo número moles de funções "Y" aqui ["Y" = Si(OC2H5)3 ] reativado em face da à sílica e de seus grupos hidroxilas de superfície.
2) Preparação das composições de elastômeros:
O processo de preparação das composições de elastômeros é conduzido em duas fases de preparação sucessivas. Uma primeira fase consiste em uma fase de trabalho termomecânica a alta temperatura. Ela é seguida de uma segunda fase de trabalho mecânico a temperaturas inferiores à 110°C. Esta fase permite a introdução do sistema de vulcanização.
A primeira fase é realizada por meio de um aparelho de misturação, tipo misturador interno de marca BRABENDER (capacidade de 70 ml). O coeficiente de preenchimento é de 0,75. A temperatura inicial e a velocidade dos rotores são fixadas cada vez de maneira a atingir temperaturas de caimento de mistura próximas a 140-160°C.
Ela permite incorporar os elastômeros, e depois a carga reforçadora (introdução fracionada) com tudo ou parte do (ou mais) agente(s) de copulação, em seguida os diversos ativadores vulcanização (ácido esteárico, óxido de zinco) e o agente protetor (6-PPD). Por esta fase, a duração é compreendida entre 5 e 10 minutos.
Após resfriamento da mistura (temperatura inferior a 100°C), a segunda fase permite a introdução do sistema de vulcanização (enxofre e aceleradores) e eventualmente o resto do (ou mais) agente(s) de copulação e eventualmente uma carga reforçadora convencional (negro de fumo). Ela é realizada sobre um misturador com cilindros, pré-aquecido a 50°C. A duração desta fase é compreendida entre 2 e 6 minutos.
É necessário notar que durante do fracionamento entre os dois misturadores da quantidade do (ou mais) agente(s) de copulação, a introdução do referido (ou referidos) agente(s) de copulação sobre o misturador com cilindros é realizado de preferência após uma colocação sobre suporte (previamente) com o negro de fumo.
A composição final é calandrada em seguida sob forma de placas de espessura 2-3 mm.
Sobre estas misturas ditas cruas, uma avaliação das suas propriedades reológicas permite otimizar a duração e a temperatura de vulcanização.
Em seguida, as propriedades mecânicas e dinâmicas das misturas vulcanizadas com situação ótima são medidas.
3) Reometria das composições:
As medidas são realizadas sobre as composições ao estado cru. Traz-se na tabela II os resultados que se referem ao teste reológico que é conduzido a 150°C por meio de um reômetro ODR MONSANTO 100 S de acordo com a norma DIN 53529.
De acordo com este teste, a composição a testar é colocada na câmara de ensaio regulada a temperatura de 150°C durante 30 minutos, e mede-se o par resistente, oposto pela composição, a uma oscilação de fraca amplitude (3°) de um rotor bicônico inclusive na câmara de ensaio, a composição preenchendo completamente a câmara considerada.
A partir da curva de variação do par em função do tempo, se determina:
- o par mínimo (Cm) que reflete a viscosidade da composição a temperatura considerada;
- o par máximo (CM);
- o delta-par (ΔC = CM - Cm) que reflete a taxa de reticulação provocada pela ação do sistema de reticulação e, se for necessário, agentes de copulação;
- o tempo T98 necessário para obter um estado de vulcanização que corresponde a 98% da vulcanização completa (este tempo é tomado como ótimo de vulcanização);
- e o tempo de chamuscamento TS2 que corresponde ao tempo necessário para ter um aumento de 2 pontos acima do par mínimo a temperatura considerada (150°C) e que reflete o tempo durante o qual é possível empregar as misturas cridas a esta temperatura sem ter iniciação da vulcanização.
Os resultados obtidos são indicados na tabela II.
Tabela II
<table>table see original document page 39</column></row><table>
4) Propriedades mecânicas dos vulcanizados:
As medidas são realizadas sobre as composições vulcanizadas a situação ótima (T98) para uma temperatura de 150 ºC.
Os ensaios de tração uniaxial são realizados em conformidade com as indicações da norma NF T 46-002 com amostras de tipo H2 a uma velocidade de 500 mm/min sobre um aparelho INSTRON 5564. Os módulos 10%, 100%, 300%, e a resistência à ruptura são expressos em MPa; o alongamento à ruptura é expresso em%. É possível determinar um índice de reforço a partir da relação entre os módulos a 300% e o módulo a 100% de deformação.
A medida de dureza Shore A dos vulcanizados é realizada de acordo com as indicações da norma ASTM D 2240. O valor dado é medido a 15 segundos.
A medida de perda de massa por abrasão é realizada de acordo com as indicações da norma DIN 53516 que utiliza um abrasimetro Zwick onde a amostra cilíndrica submetida à ação de uma tela abrasiva de grãos P60 e fixada sobre a superfície de um tambor que gira sob uma pressão de contacto de 10N e para um percurso de 40 metros. O valor medido é um volume de perda de substância (mm3 ) após desgaste por abrasão; quanto mais fraca, melhor é resistência à abrasão.
As propriedades medidas são reunidas na tabela III.
Tabela III
<table>table see original document page 40</column></row><table>
5) Propriedades dinâmicas dos vulcanizados:
As propriedades mecânicas são medidas sobre um viscoanalisador (Metravib VA3000), de acordo com a norma ASTM D5992.
Os valores de fator de perda (tan δ) e de módulo complexo em compressão dinâmica (E*) são registrados sobre amostras vulcanizados (amostra cilíndrica de seção 95 mm e de altura 14 mm). A amostra é submetida ao início a uma pré-deformação de 10% e depois a uma deformação sinusoidal em compressão alternada de mais ou menos 2%. As medidas são realizadas a 60°C e a uma freqüência de 10 Hz.
Os resultados, apresentados na tabela IV, são o módulo complexo em compressão (E* - 60°C - 10 Hz) e o fator de perda (tan δ - 60°C - 10 Hz).
Os valores do fator de perda (tan δ) e de amplitude de módulo elástico em cisalhamento dinâmico (AG') são registrados sobre amostras vulcanizadas (amostra paralelepipédica de seção 8 mm e de altura 7 mm). A amostra é submetida a uma deformação sinusoidal em duplo cisalhamento alternado a uma temperatura de 40°C e a uma freqüência de 10 Hz. Os processos de varredura em amplitude de deformações se efetua de acordo com um ciclo ida-volta, indo de 0,1% a 50% e depois retorno de 50% a 0,1%.
Os resultados apresentados na tabela IV são provenientes de varredura em amplitude de deformações ao retorno e se referem ao valor máximo do fator de perda (tan δ max retorno - 40°C - 10 Hz) assim como a amplitude do módulo elástico (AG' - 40°C - 10 Hz) entre os valores a 0,1% e 50% de deformação (efeito Payne).
Tabela IV
<table>table see original document page 41</column></row><table>
O exame das diferentes tabelas II a IV mostra que a composição de acordo com a invenção (exemplo 2) permite melhorar o compromisso reforçadora às grandes deformações / propriedades últimas em tração / propriedades histeréticas em relação a esta que é obtido com as composições testemunha (testemunhas 1 a 3). A composição da invenção revela em particular uma histerese muito sensivelmente melhorada como demonstrado na tabela IV pelo valor do fator de perda (tang δ) a 60°C que é sensivelmente diminuído.

Claims (19)

1. Utilização: —> de uma quantidade eficaz de um sistema polifuncional (A) de copulação (carga inorgânica-elastômero), portador de pelo menos duas funções denotadas "X" ou "Y", enxertável por um lado sobre o elastômero por meio da função "X" e por outro lado sobre a carga inorgânica por meio da função "Y"; —> como agente de copulação carga inorgânica - elastômero nas composições de borracha que compreendem: ♦ (B) pelo menos um elastômero de tipo borracha, natural ou sintética; ♦ (C) uma carga inorgânica a título de carga reforçadora; ♦ (D) tudo ou parte dos outros constituintes ou aditivos escolhidos dentre: um (ou) agente(s) de vulcanização (Dl), eventualmente um (ou) acelerador(es) de vulcanização (D2), eventualmente um (ou) ativador(es) de vulcanização (D3), eventualmente uma (ou) carga(s) reforçadora(s) Não branca(s) (D4), eventualmente uma (ou) carga(s) inorgânica(s) pouco ou não reforçadora(s) (D5), eventualmente um (ou) agente(s) protetor(es) (D6), eventualmente um (ou) agente(s) de plastificação e/ou um (ou) agente(s) de ajuda ao emprego (D7), e misturas destas espécies; —> a referida utilização sendo caracterizada pelo fato de que: + o sistema polifuncional de copulação (A) consiste em uma associação particular que reside na combinação dos ingredientes (Al) e (A2) seguintes: ♦ (Al) sendo pelo menos um agente de copulação escolhido dentre o grupo dos agentes de copulação cujo cada membro é um composto constituído essencialmente de um composto organossilícico funcionalizado (I) que compreende os motivos de fórmulas gerais seguintes: [(G°)3Si01/2]m[(G°)2Si02/2]n [G0SÍQ3/2]o [Si04/2]p [(G2MG1MZ- CO-N=N-CO-A)SiO(3-e-a')/2]q (I) nas quais: - m, n, o, ρ representam, cada um, um número inteiro ou fracionário igual ou superior a 0; - q representa um número inteiro ou fracionário igual ou superior a 1; - a representa um número inteiro escolhido dentre 0, 1, 2 e 3; - a' representa um número inteiro escolhido dentre 0, 1 e 2; - a soma a + a' se situa no intervalo que vai de 0 a 3 com as condições de acordo com as quais: quando a = 0, então pelo menos um dos símbolos G0 responde à definição dada a seguir para G2 ; e quando a + a' = 3, então m = n = o = p = 0 (zero); - os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam cada um, um dos grupos que correspondem a G2 ou G1 ; - os símbolos G2, idênticos ou diferentes, representam cada um: um grupo hidroxila ou um grupo monovalente hidrolisável; - os símbolos G1, idênticos ou diferentes, representam cada um: um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; ou um grupo que representa uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; com a possibilidade complementar de acordo com a qual, se for caso disso, um grupo G1 pode formar com um grupo G2 e o átomo de silício ao qual G1 e G2 estão ligados, um grupo carbocíclico monocíclico ou policíclico que tem de 2 a 10 átomos de carbono cíclico e podendo comportar um ou vários heteroátomo(s) cíclico(s) oxigenado(s); - o símbolo Z representa um radical divalente escolhido dentre: um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado, insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; e um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; o referido radical divalente sendo eventualmente substituído ou interrompido por um átomo de oxigênio e/ou um átomo de enxofre e/ou um átomo de nitrogênio, o referido átomo de nitrogênio que leva 1 grupo mono valente escolhido dentre: um átomo de hidrogênio; um átomo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; e um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; - o símbolo A representa: + um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado; um grupo carbocíclico, saturado ou insaturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico; ou um grupo que representa uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; + um grupo -X-G3 onde: X representa -O-, -S- ou -NG4- com G4 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G1; G3, idêntico ou diferente de G4, representa qualquer um dos grupos definidos para G1; os substituintes G3 e G4 do grupo -NG4G3 que podem, além disso, formar juntos e com o átomo de nitrogênio ao qual estão ligados um ciclo único que tem de -5 a 7 cadeias, comportando no ciclo 3 a 6 átomos de carbono, 1 ou 2 átomo(s) de nitrogênio e eventualmente 1 ou 2 dupla(s) ligação(ões) insaturada(s); + ou, quando q = 1, um grupo [-Z-SiO(3-a-a')/2(G2)a(G1)a'] [(G0)3SiO1/2]m [(G0)2Si02/2]n [G0SiO3/2]o [SiO4/2]p no qual os símbolos Z, G0, G1, G2, a, a', m, n, o, e ρ possuem as definições indicadas abaixo; ♦ (A2) sendo pelo menos um agente de copulação escolhido no grupo dos agentes de copulação cujo cada membro é um composto constituído essencialmente: • seja por um silano polissulfurado "simétrico" (A2-1) que responde à fórmula geral: (G6)b(G5)3-bSi-M-(Sx-M)m-Si(G5)3-b(G6)b (II) na qual: - os símbolos G6 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G2; - os símbolos G5 tomando qualquer uma das significações dadas acima para G1; - b representa um número inteiro entre 1, 2 e 3; - m representa um número inteiro igual a 1 ou 2; - x representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a -6; - os símbolos M tomando qualquer uma das significações dadas acima para Z; • seja silano sulfurado "dissimétrico" (A2-2) que responde à fórmula geral: (G6)b(G5)3-bSi-M-Sz-J (III) na qual: - os símbolos G6, G5, b e M respondem às definições dadas a seguir para a fórmula (II); - z representa um número inteiro ou fracionado indo de 1 a 4; - o símbolo J representa: + quando z=I: um átomo de hidrogênio ou um grupo -CO-R1; + quando z é um número inteiro fracionado indo de 2 a 4: um grupo -NR2R3 ou um grupo Bzt ou um grupo Bzt5 (AA)y; + com: R1 sendo um grupo hidrocarbonado alifático, saturado ou insaturado, ou um grupo carbocíclico, saturados, insaturados e/ou aromáticos, monocíclico ou policíclico, ou um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática, saturada ou insaturada e uma parte carbocíclica tal como foi definida acima; R2 e R3, idênticos ou diferentes, sendo um átomo de hidrogênio e/ou qualquer um dos grupos que representa R1; R2 e R3 podendo além disso formar juntos e com o átomo de nitrogênio ao qual estão ligados, um ciclo único que tem de 5 a 7 cadeias, comportando no ciclo 3 a 6 átomos de carbono, 1 ou 2 átomo(s) de nitrogênio e eventualmente 1 ou 2 dupla(s) ligação(ões); o símbolo Bzt representando o grupo 2-benzotiazol eventualmente substituído por um ou vários radicais escolhidos dentre: um grupo hidrocarbonado alifático saturado, ou um grupo carbocíclico saturado e/ou aromático, monocíclico ou policíclico, ou um grupo que apresenta uma parte hidrocarbonada alifática saturada e uma parte carbocíclica saturada e/ou aromática, monocíclico ou policíclico; o símbolo AA que representa um monoácido ou poliácido, orgânico ou mineral, oxigenado, cujo uma pelo menos das funções ácidas possui uma constante de ionização na água, pKa, a -25°C, superior a 3; e y sendo um número inteiro ou fracionário diferente de 0 (zero) e ao mais igual a 3; + o referido sistema polifuncional de copulação (A) é incorporado nas composições de borracha a base de elastômeros isoprênicos.
2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (Al) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação no qual cada membro é um composto organossilícico constituído essencialmente de um composto: consistindo em: • (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 3;m = n = o = p = 0 (zero); e q = 1; • (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se situa no intervalo que vai de 1 a 2; n = ρ = o = 0 (zero); e q = 1; • (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i); e nas estruturas das quais: • os símbolos G05 idênticos ou diferentes, representam cada um dos radicais escolhidos a seguir para G ou G ; • os símbolos G1, idênticos ou diferentes, representam, cada um, um radical alquila, linear ou ramificado, em C1-C8; um radical cicloalquila em C5-C10 ou um radical arila em C6-C18; • os símbolos G2, idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical hidroxila, um radical alcoxi, linear ou ramificado, em C1-C8, eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)alcoxi; • Z representa o radical divalente -Z'-Z"- onde: -Z' representa: uma cadeia alquileno em C1-C8; um grupo cicloalquileno saturado em C5-C10; um grupo arileno em C6-C18; ou um grupo divalente constituído de uma combinação de pelo menos dois destes radicais; - Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4 -, com R4 sendo: um átomo de hidrogênio; um radical alquila, linear ou ramificado, em C1-C8; um radical cicloalquila em C5-Ci0; um radical arila em C6-C8; ou um radical (C6-C18)aril-(C1-C8)alquila; • A designa um grupo -O-G ou -NG4G3 onde G3 e G4, idênticos ou diferentes entre si, representam cada um: um radical alquila, linear ou ramificado, em C1-C8; um radical cicloalquila em C5-C10 ou um radical arila em C6-C18.
3. Utilização de acordo com uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (Al) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação no qual cada membro é um composto organossilícico constituído essencialmente de um composto: consistindo em: • (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 3;m = n = o = p = 0 (zero); e q = 1; • (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se se situa no intervalo que vai de 1 a 2;n = p = o = 0 (zero); e q = 1; • (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i); - e nas estruturas das quais: • os símbolos G0, idênticos ou diferentes, representam, cada um, um dos radicais escolhidos a seguir para G1 ou G2; • os símbolos G1, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila; • os símbolos G1, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-butoxi, metoximetoxi, etoxietoxi e metoxietoxi; • Z representa o radical divalente - Z-Z" - onde: - Z' representa: uma cadeia alquileno em C1-C8; - Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4 -, com R4 sendo escolhido no grupo formado pelo: hidrogênio, radicais metila, etila, propila, isopropila, n-butila, isobutila, t-butila, pentila, hexila, ciclo-hexila, e benzila; • A designa um grupo -O-G ou -NG4G3 onde G3 e G4, idênticos ou diferentes entre si, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila.
4. Utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (Al) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação no qual cada membro é um composto organossilícico constituído essencialmente de um composto: - consistindo em: • (i) organossilanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 3;m = n = o = p = 0 (zero); e q = 1; • (2i) oligômeros siloxanos funcionalizados que correspondem à fórmula (I) na qual: a + a' = 1 ou 2; m se se situa no intervalo que vai de 1 a - 2; n = p = o = 0 (zero); e q = 1; • (3i) misturas de espécie(s) (i) e/ou (2i); - e nas estruturas dos quais: • os símbolos G05 idênticos ou diferentes, representam, cada um, um dos radicais escolhidos a seguir para G1 ou G2; • os símbolos G1, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila; • os símbolos G2, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi e n-butoxi; • Z representa o radical divalente - Z'-Z"- onde: - Z' é escolhido no grupo formado pelos radicais divalentes metileno, etileno e propileno; - Z" representa: uma ligação de valência, -O- ou - NR4 -, com R4 sendo um átomo de hidrogênio; · • A designa um grupo -O-G3 onde G3 é escolhido no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila.
5. Utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (A2) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação no qual cada membro é um composto constituído essencialmente silano "simétrico" de fórmula (II) no qual • b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3; • os símbolos G5, idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical alquila, linear ou ramificado, em C1-C9; um radical cicloalquila em C5-C10 ou um radical arila em C6-C18; • os símbolos G6, idênticos ou diferentes, representam cada um: um radical hidroxila, um radical alcoxi, linear ou ramificado, em C1-C8, eventualmente substituído por um ou vários (C1-C8)alcoxi; • M representa: uma cadeia alquileno em C1-C8; um grupo cicloalquileno saturado em C5-C10; um grupo arileno em C6-C18; ou um grupo divalente constituído de uma combinação de pelo menos dois destes radicais; • m é igual a 1; • χ representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a -4.
6. Utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (A2) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação incluindo cada membro é um composto constituído essencialmente silano de fórmula (II) nas quais: • b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3; • os símbolos G5, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila; • os símbolos G6, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi, isopropoxi, n-butoxi, m etoxi m etoxi, etoxietoxi e metoxietoxi; • M representa uma cadeia alquileno em Ci-C8; • m é igual a 1; • χ representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a -4.
7. Utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que os ingredientes (A2) são escolhidos dentre o grupo dos agentes de copulação no qual cada membro é um composto constituído essencialmente de um silano de fórmula (II) nas quais: • b representa um número inteiro escolhido dentre 1, 2 e 3; • os símbolos G5, idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais metila, etila, propila, isopropila, ciclo-hexila e fenila; • os símbolos G63 idênticos ou diferentes, são escolhidos no grupo formado pelos radicais hidroxila, metoxi, etoxi, n-propoxi e isopropoxi; • M é escolhido no grupo formado pelos radicais divalentes metileno, etileno e propileno; m é igual a 1; • χ representa um número inteiro ou fracionário que vai de 2 a 4.
8. Composições de elastômero(s) caracterizadas pelo fato de que compreendem: (B) pelo menos um elastômero isoprênico, (C) uma carga inorgânica reforçadora, e (A) uma quantidade adequada do sistema de copulação consistente na associação particular que reside na combinação dos ingredientes (Al) e (A2) definidos em uma das reivindicações 1 a 7.
9. Composições de acordo com a reivindicação 8, caracterizadas pelo fato de que compreendem (as partes sendo dadas em pesos): • para 100 partes de elastômero(s) isoprênico(s), • de 10 a 200 partes de carga inorgânica (C), uma quantidade de combinações (Al) + (A2) que traz em cada composição: - 0,5 a 15 partes de ingrediente (Al), e - 0,5 a 15 partes de ingrediente (A2).
10. Composições de acordo com a reivindicação 9, caracterizadas pelo fato de que compreendem (as partes sendo dadas em pesos): • para 100 partes de elastômero(s) isoprênico(s), • de30al50 partes de carga inorgânica (C), • uma quantidade de combinações (Al) + (A2) que traz em cada composição: -1 a 10 partes de ingrediente (A1), e -1 a 10 partes de ingrediente (A2).
11. Composições de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, caracterizadas pelo fato de que o (os) elastômero(s) isoprênico(s) é (são) escolhido(s) dentre: (1) os poliisoprenos de síntese obtidos por homopolimerização de isopreno ou metila-2butadieno-l,3; (2) os poliisoprenos de síntese obtidos por copolimerização do isopreno com um ou vários monômeros insaturados etilenicamente escolhidos dentre: - (2.1) os monômeros dienos conjugados, outros que não o isopreno tendo de 4 a 22 átomos de carbono; - (2.2) os monômeros vinilas aromáticos que têm de 8 a 20 átomos de carbono; - (2.3) os monômeros nitrilas vinílicos que têm de 3 a 12 átomos de carbono; - (2.4) os monômeros ésteres acrílicos derivados do ácido acrílico ou o ácido metacrílico com alcanóis que têm de 1 a 12 átomos de carbono; - (2.5) uma mistura de vários monômeros pré-citados (2.1) a (2.4) entre si; os poliisoprenos copolímeros que contêm entre 99% e 20% em peso de unidades isoprênicas e entre 1% e 80% em peso de unidades diênicas, vinilas aromáticos, nitrilas vinílicos e/ou ésteres acrílicos, e que consistem, por exemplo, no poli(isopreno-butadieno), poli(isopreno- estireno) e poli(isopreno-butadieno-estireno); (3) a borracha natural; (4) os copolímeros obtidos por copolimerização de isobuteno e de isopreno (borracha butila), assim como as versões halogênicas, em particular cloradas ou bromadas, destes copolímeros; (5) uma mistura de vários elastômeros pré-citados (1) a (4) entre si; (6) uma mistura que contém uma quantidade majoritária que vai de 51% a 99,5%.
12. Composições de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que se faz apelo a um ou vários elastômeros isoprênicos escolhidos dentre: (1) poliisoprenos de síntese homopolímeros; (2) poliisoprenos de síntese copolímeros que consistem no poli (isopreno- butadieno), poli(isopreno-estireno) e poli(isopreno-butadieno-estireno); (3) a borracha natural; (4) a borracha butila; (5) uma mistura dos elastômeros pré- citados (1) a (4) entre si; (6) uma mistura que contém uma quantidade majoritária de elastômero pré-citado (1) ou (3) e uma quantidade minoritária de elastômero diênico que não o isoprênico que consiste no polibutadieno, policloropreno, poli (butadieno-estireno), poli(butadieno- acrilonitrila) e terpolímero(etileno-propileno-dieno monômero não conjugado).
13. Composições de acordo com uma das reivindicações 8 a -12, caracterizadas pelo fato de que a carga inorgânica reforçadora consiste na sílica, tomado sozinha ou mistura com a alumina.
14. Composições de acordo com a reivindicação 13, caracterizadas pelo fato de que: • a 1 sílica é uma sílica precipitada, por exemplo que apresenta uma superfície específica BET inferior ou igual a 450 m2/g, • a alumina é uma alumina altamente dispersível, por exemplo, apresentando uma superfície específica BET que vai de 30 a 400 m/ge uma taxa elevada de função reativa de superfície AI-OH.
15. Composições de acordo com uma das reivindicações 8 a -14, caracterizadas pelo fato de que contêm, além disso, tudo ou parte de outros constituintes ou aditivos auxiliares que compreendem: • tratando-se do sistema de vulcanização: - (Dl): a título obrigatório, agentes de vulcanização escolhidos dentre o enxofre ou os compostos doadores de enxofre; - (D2): a título facultativo, aceleradores de vulcanização; - (D3): a título facultativo, ativadores de vulcanização; • tratando-se de outro(s) aditivo(s): - (D4): a título facultativo, uma carga reforçadora convencional que consiste no negro de fumo; - (D5): a título facultativo, uma carga branca convencional pouco ou não reforçando; - (D6): a título facultativo, agentes protetores; - (D7): a título facultativo, agentes de plastificação e os agentes de ajuda ao emprego.
16. Processo de preparação de composições de elastômero(s) isoprênico(s) de acordo com uma das reivindicações 8 a 15, caracterizado pelo fato de que consiste em empregar nas duas fases 1 e 2 seguintes: • fase 1: introduz-se e mistura-se em um misturador interno, em uma ou várias etapas, todos os ingredientes necessários, à exceção geralmente do (ou dos) agente(s) de vulcanização, operando a uma temperatura de 40 a 200°C; • fase 2: e depois a mistura assim obtida é retomada sobre um misturador externo e se adiciona ali então o (ou os) agente(s) de vulcanização e eventualmente um ou vários outro(s) ingrediente(s), que operam a uma temperatura mais baixa, inferior a 120°C.
17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que: • o agente de copulação (A2) é introduzido inteiramente durante a fase 1 ao mesmo tempo em que a carga inorgânica reforçadora; • o agente de copulação (Al) é: - seja introduzido inteiramente durante a fase 1, - seja introduzido inteiramente durante a fase 2, - seja fracionado entre as duas fases 1 e 2, a primeira fração incorporada em fase 1 que corresponde a uma proporção de 10 a 80% em pesos, a segunda fração incorporada em fase 2 que corresponde a uma proporção de 90 a 20% em peso.
18. Artigos de elastômero(s) caracterizados pelo fato de que possuem um corpo que compreende uma composição de acordo com uma das reivindicações 8 a 15.
19. Artigos de acordo com a reivindicação 18, caracterizados pelo fato de que eles consistem em suportes de motores, solas de sapatos, rodízios de teleféricos, juntas de aparelhagens eletrodomésticas e guarnições de cabos.
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