BRPI1101582A2 - composição de borracha contendo sìlica tratada e produtos com um componente da mesma - Google Patents
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Abstract
COMPOSIçãO DE BORRACHA CONTENDO SìLICA TRATADA E PRODUTOS COM UM COMPONENTE DA MESMA. A invençâo refere-se a composições de borracha que contêm uma sílica tratada, particularmente composições de borracha curadas com enxofre e artigos de fabricação tendo um componente dele como, por exemplo, pneus. A invenção especialmente refere-se a sílica amorfa sintética, em particular a sílica precipitada, tratada com uma combinação de alilsilano e dialquilsilano.
Description
"COMPOSIÇÃO DE BORRACHA CONTENDO SÍLICA TRATADA E PRODUTOS COM UM COMPONENTE DA MESMA"
Campo da Invenção
A invenção refere-se a composições de borracha que contêm uma sílica tratada, particularmente composições de borracha curadas com enxofre e artigos de fabricação ten- do um componente dele como, por exemplo, pneus. A invenção especialmente refere-se a sílica amorfa sintética, em particular a sílica precipitada, tratada com uma combinação de alilsilano e dialquilsilano.
Antecedentes da Invenção
Composições de borracha são normalmente reforçadas com enchimentos de refor- ço, como pelo menos um de negro de carbono de reforço de borracha e sílica amorfa sinté- tica (por exemplo, sílica precipitada).
Vários produtos contêm pelo menos um componente composto de tais composi- ções de borracha, tais como, por exemplo, pneus.
Para aumentar os efeitos de reforço da borracha de sílica precipitada, um agente de acoplamento é normalmente usado em combinação com a sílica precipitada.
Tal agente de acoplamento geralmente contém uma porção (por exemplo, grupo al- coxissilano) reativa com grupos hidroxila (por exemplo, grupos silanol) na sílica precipitada e outra porção diferente (por exemplo, polissulfeto como uma porção que contribui com enxo- fre) interativa com elastômeros contendo duplas ligações carbono-carbono (por exemplo, elastômeros à base de dieno).
Uma desvantagem típica de tal porção de polissulfeto do agente de acoplamento de sílica é a sua contribuição de enxofre a uma temperatura elevada da composição de borra- cha não curada como, por exemplo, durante a mistura física da composição de borracha não curada, que interage com as duplas ligações carbono-carbono de um elastômero na compo- sição de borracha para promover uma viscosidade significativamente aumentada da compo- sição de borracha que leva a maiores dificuldades ou desafios de processamento de borra- cha. Tal fenômeno é bem conhecido pelas pessoas versadas em tal técnica.
Para esta invenção, uma sílica precipitada de reforço de borracha é fornecida como uma sílica precipitada tratada com uma combinação de alilsilano e dialquilsilano. Parece que tal combinação pode produzir um efeito sinergístico para a sílica tratada na medida em que uma propriedade física delta tan de uma composição de borracha está envolvida.
Um dialquilsilano para tal tratamento pode estar, por exemplo, na forma de um dial- quildialossilano como, por exemplo, um dimetildiclorossilano ou um dimetildialcoxissilano como, por exemplo, um dimetildietoxissilano. Um alilsilano para tal tratamento pode, por e- xemplo, estar em uma forma de um aliltrialcoxissilano ou alilalossilano.
Para esta invenção, foi descoberto que uma sílica precipitada tratada com uma combinação de alilsilano e dialquilsilano pode ser usada como reforço de sílica para uma composição de borracha curável com enxofre sem o uso de um agente de acoplamento de sílica contendo enxofre. Talsílica precipitada tratada não contém uma porção polissulfídica de modo que o enxofre não está disponível para interagir prematuramente com o(s) elastô- mero(s) na composição da borracha.
Embora o mecanismo pode não ser totalmente compreendido, onde a sílica precipi- tada é tratada com um alilsilano como, por exemplo, um aliltrialcoxissilano ou alilalossilano, juntamente com um dialquildialossilano como, por exemplo, dimetildiclorossilano, é previsto que uma porção de alcoxissilano do alilalcoxissilano ou porção de halogênio do alilalossilano reage, por exemplo, com grupos hidroxila (por exemplo, grupos silanol) e/ou grupos de hi- drogênio, particularmente grupos hidroxila, na sílica precipitada e o dialquildialossilano (por exemplo, dimetildiclorossilano) ou dialquildialcoxissilano (por exemplo, dimetildietoxissilano) reage com, por exemplo, grupos hidroxila (por exemplo, grupos silanol) na sílica precipitada para aumentar a hidrofobicidade da sílica tratada.
A utilização de um tratamento combinado de sílica com o alilsilano eo dialquildialos- silano ou dialquildialcoxissilano foi observadana hidrofobicidade aumentada da sílica sobre o uso alilsilano sozinho. Por exemplo, o aliltriclorossilano usado para tratar a sílica tem uma área de 168,18 angstrons quadrados, quando medido por modelagem molecular em um sol- vente de hidrocarboneto. O dimetilsilano em uma forma de dimetildiclorossilano utilizado no tratamento tem uma área de 138,30 angstrons quadrados quando modelado no mesmo am- biente de hidrocarboneto. O menor tamanho molecular do dimetildiclorossilano permite uma penetração mais profunda nos poros da superfície da sílica e, portanto, permite a reação com a maior parte dos grupos hidroxila presentes na superfície da sílica. Prevê-se que isso resulta em maior hidrofobicidade na dispersão aumentada na matriz de elastômero e na in- teração reforçada entre a sílica e o elastômero.
Assim, um aspecto significativo desta invenção é uma interação do alilsilano combi- nado com a dita sílica precipitada tratada com dialquildiclorossilano ou dialquildialcoxissilano não só para fornecer um acoplamento tardio da sílica precipitada tratada com elastômero à base de dieno na presença do curativo de enxofre durante a subsequente vulcanização da composição de borracha, mas também para promover uma maior hidrofobicidade da sílica precipitada tratada com hidrocarboneto alil para desejavelmente causar uma dispersão mais eficiente da sílica tratada na composição de borracha antes do acoplamento promovido an- teriormente citado da sílica tratada com o elastômero à base de dieno para assim melhorar uma ou mais propriedades físicas para a composição de borracha.
É ainda previsto que, caso desejado, por causa de uma ausência de átomos de en- xofre disponíveis no caso de onde um agente de acoplamento contendo enxofre não é usa- do para acoplar a sílica ao elastômero, uma temperatura relativamente elevada benéfica de mistura da combinação de sílica tratada com hidrocarboneto de alil e dialquil com o(s) elas- tômero(s) pode ser alcançada sem um aumento da viscosidade promovida pelo enxofre concomitante da mistura de borracha antes da adição do enxofre e aceleradores de cura de enxofre à mistura de borracha, uma temperatura de mistura mais elevada da composição de borracha fornece uma oportunidade para uma mistura mais eficiente da composição de bor- racha por um tempo de mistura mais curto.
Exemplos representativos de vários alilsilanos para a preparação da sílica alil fun- cionalizada são, por exemplo, aliltrietoxissilano, aliltrimetoxissilano, alildimetilclorossilano, aliltriclorossilano, alilmetildiclorossilano, dialilclorometilsilano, dialilclorossilano e trialilcloros- silano.
Na descrição desta invenção, o termo "phr" refere-se a partes em peso de um mate- rial ou ingrediente por 100 partes em peso de elastômero(s). Os termos "borracha" e "elas- tômero" são utilizados alternadamente, salvo indicação em contrário. Os termos "cura" e "vulcanização" são utilizados alternadamente salvo indicação em contrário.
Resumo e Prática da Invenção
De acordo com esta invenção, uma composição de borracha curável de enxofre (por exemplo, composição de borracha contendo elastômero à base de dieno conjugada) é fornecida que contém um enchimento de reforço compreendido de uma sílica amorfa sintéti- ca (sílica precipitada) na forma de uma sílica precipitada tratada com uma combinação de um alilsilano e dialquilsilano em uma forma de, por exemplo, um dialquildialossilano ou dial- quildialcoxissilano.
Na prática, a sílica precipitada tratada é preferivelmente uma sílica pré-tratada an- tes de sua adição à composição de borracha, embora alternativamente, com sílica precipita- da pode ser tratada "in situ" na composição de borracha, com a dita combinação de alilsilano e dialquilsilano.
Como alternativa, a dita sílica precipitada pode ser:
(A) pré-tratada antes de sua adição à dita composição de borracha com o dito alilsi- lano e o seu produto tratado in situ na dita composição de borracha com o dito dialquilsilano,
ou
(B) pré-tratada antes de sua adição à dita composição de borracha com o dito dial- quilsilano e o produto da mesma tratado in situ na dita composição de borracha com o dito alilsilano.
Em uma modalidade da invenção, a sílica precipitada tratada, de preferência pré- tratada, é fornecida como uma sílica precipitada tratada com uma combinação de:
(A) um alilsilano compreendido de:
(1) um aliltrialcoxissilano, ou
(2) alilalossilano, e (B) um dialquilsilano compreendido de:
(1) um dialquildialossilano, ou
(2) dialquildialcoxissilano.
Em uma modalidade da invenção o hidrocarboneto contendo alil para o dito alilsila- no pode ser composto de pelo menos um dentre:
-CH2-CH=CH2, (radical hidrocarboneto alil)
-CH2-CH=CH-CH3, (radical 2-buteno)
-CH2-CH=C-(CH3)2 e (radical hidrocarboneto dimetalil)
-CH2-C(CH3)=CH-CH3 (radical 2-metil-2-buteno)
Para o dito alilsilano, o dito aliltrialcoxissilano pode, por exemplo, ser composto de pelo menos um dentre aliltrietoxissilano, aliltrimetoxissilano e alildimetilclorossilano.
Para o dito alilsilano, o dito alilalossilano pode, por exemplo, ser composto de pelo menos um dentre aliltriclorossilano, alilmetildiclorossilano, dialilclorometilsilano, dialildiclo- rossilano e trialilclorossilano.
O dito dialquildialossilano pode, por exemplo, ser compreendido de dimetildicloros- silano.
O dito dialquildialcoxissilano pode, por exemplo, ser compreendido de dimetildieto- xissilano.
Em uma modalidade alternativa, pode ser desejado primeiro tratar a sílica precipita- da com o alilsilano e depois tratar o seu produto resultante com o dialquildialossilano ou di- alquildialcoxissilano, ainda que seja preferível tratar a sílica precipitada com a combinação de alilsilano e dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano.
Prevê-se que uma fórmula geral para a sílica precipitada tratada com uma combi- nação de alilsilano e dialquildialossilano pode ser representada pela fórmula geral (I):
<formula>formula see original document page 5</formula>
em que Z representa a sílica precipitada; R1, R2, R3, R4, R5 e R6 são radicais iguais ou diferentes compreendidos de um grupo alquil. contendo de 1 a 4 átomos de carbono, um grupo cicloalquil, um grupo fenil, um grupo alqueno contendo de 3 a 18 átomos de carbono ou radicais cicloalqueno tendo de 5 a 8 átomos de carbono;
em que pelo menos um dos ditos radicais é um radical hidrocarboneto contendo hi- drogênio alílico;
em que a é um valor em um intervalo de 0 a 2, b é um valor em um intervalo de 0 a 2, c é um valor em um intervalo de 1 a 3, e d, e e f são valores em um intervalo de 0 a 3. De acordo ainda com esta invenção, uma composição de borracha é fornecida composta por:
(A) pelo menos um elastômero à base de dieno conjugado, e
(B) enchimento de reforço compreendido por:
(1) a dita sílica tratada (por exemplo, sílica pré-tratada) compreendida de sílica pre- cipitada tratada (por exemplo, pré-tratada) com uma combinação do dito alilsilano e dialquil- silano, ou
(2) uma combinação de:
(a) a dita sílica tratada (por exemplo, pré-tratada) compreendida de sílica precipita- da tratada (por exemplo, pré-tratada), com uma combinação do dito alilsilano e o dito dial- quilsilano, e
(b) sílica precipitada sem o dito tratamento (por exemplo, pré-tratamento) com a dita combinação do dito alilsilano e dialquilsilano, ou
(3) uma combinação de negro de carbono de reforço de borracha e:
(a) a dita sílica tratada (por exemplo, pré-tratada) compreendida de sílica precipita- da tratada (por exemplo, pré-tratada), com uma combinação do dito alilsilano e dialquilsila- no, ou
(b) uma combinação da dita sílica tratada (por exemplo, pré-tratada) compreendida de sílica precipitada tratada (por exemplo, pré-tratada), com uma combinação do dito alilsi- lano e dialquilsilano e sílica precipitada sem o dito tratamento com uma combinação do dito alilsilano e dialquilsilano;
em que o dito alilsilano é um alilalossilano ou alilalcoxissilano, e
em que o dito dialquilsilano é um dialquildialossilano o dialquildialcoxissilano.
A dita composição de borracha pode ainda conter pelo menos um agente de aco- plamento de sílica para ajudar no acoplamento da dita sílica precipitada que não foi tratada (por exemplo, pré-tratamento) com uma combinação do dito alilsilano e dialquilsilano com elastômeros à base de dieno conjugado contidos na dita composição de borracha (onde o dito alilsilano é um alilalossilano ou alilalcoxissilano, e onde o dito dialquilsilano é um dial- quildialossilano ou dialquildialcoxissilano).
Alternativamente, a dita composição de borracha pode ainda conter pelo menos um agente de acoplamento de sílica para ajudar no acoplamento da dita sílica precipitada trata- da (por exemplo, pré-tratada) compreendida de uma sílica precipitada tratados (por exem- plo, pré-tratada) com uma combinação do dito alilsilano e dialquilsilano com elastômeros à base de dieno conjugados contidos na dita composição de borracha (onde o dito alilsilano é um alilalossilano ou alilalcoxissilano, e onde o dito dialquilsilano é um dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano).
Na prática, o dito agente de acoplamento de sílica tem uma porção (por exemplo, um grupo alcóxi) reativo com grupos hidroxila na dita sílica (por exemplo, grupos hidroxila, tais como grupos silanol) e uma outra porção à base de enxofre diferente, interativa com elastômeros contidos na dita composição de borracha.
Por exemplo, uma composição de borracha é fornecida que é compreendida de, com base em partes em peso por 100 partes em peso de borracha (phr):
(A) 100 phr de pelo menos um elastômero à base de dieno conjugado;
(B) cerca de 10 a cerca de 120, alternativamente, cerca de 40 a cerca de 100 phr de enchimento de reforço, sendo que o dito enchimento de reforço é composto por:
(1) cerca de 40 a cerca de 100, alternativamente, cerca de 50 a cerca de 80 phr da dita sílica tratada (por exemplo, pré-tratada), a saber, sílica tratada compreendida de sílica precipitada tratada (por exemplo, pré-tratada) com uma combinação de alilsilano ou alilalco- xissilano com o dito dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano;
(2) de zero a cerca de 60, alternativamente, de cerca de 3 a cerca de 30 phr de ne- gro de carbono de reforço de borracha, e
(3) opcionalmente, até cerca de 70 phr de sílica precipitada sem o dito tratamento, ou seja, sem tratamento com a dita combinação do dito alilsilano ou alilalcoxissilano com o dito dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano.
Ainda de acordo com esta invenção, um artigo de fabricação como, por exemplo, um pneu, é fornecido com pelo menos um componente composto da dita composição de borracha. Tal componente de pneu pode ser, por exemplo, pelo menos um de uma parte lateral do pneu, da inserção da parte lateral do pneu, do ápice da parte lateral do pneu, da cobertura da dobra, da cobertura de fio elétrico, e banda de rodagem do pneu.
De uma perspectiva histórica, de acordo com as Patentes Americanas Nos. 5.708.069, 7.550.610 e 5.789.514 e sílicas gel podem ser derivadas, por exemplo, tornando uma sílica hidrogel hidrofóbica com, por exemplo, um organomercaptossilano e alquilsilano e secando o produto. A sílica gel tornada hidrofóbica resultante pode ser misturada com bor- racha natural e/ou borracha sintética.
Uma descrição geral da sílica gel e da sílica precipitada pode ser encontrada, por exemplo, em Encvclopedia of Chemical Technology. Quarta Edição (1997), Volume 21, Kirk- Othmer nas Páginas 1020 até 1023.
Enquanto sílicas géis são uma forma de sílica precipitada, essa invenção se destina a ser uma saída significativa dela em um sentido de ter a caracterização das áreas de su- perfície o BET e CTAB requeridas anteriormente mencionadas em combinação com a sua razão estreita requerida em uma faixa de 0,8 a 1,3, em vez de sílicas precipitadas significati- vãmente diferentes, como apresentado na publicação de patente EP 0643015 e mencionado na Publicação de Patente Americana No. 2008/0293871, conforme indicado como sendo útil como um abrasivo e/ou componente de espessamento na pasta de dentes (ao invés de para o reforço de borracha adequado), com uma área superficial BET de 10 a 130 m2/g, e área superficial CTAB de 10 a 70 m2/g, combinado com uma razão de área superficial BET em relação a CTAB de aproximadamente 1 a 5,2.
Composições de borracha são comumente preparadas pela mistura de uma borra- cha à base de dieno, negros de carbono e outros ingredientes de composição de borracha, exclusivos de curativos de borracha à base de enxofre, em pelo menos uma etapa de mistu- ra seqüencial com pelo menos um misturador mecânico, geralmente referida como uma eta- pa de mistura "não-produtiva", ou estágio(s), até uma temperatura elevada sob condições de mistura de borracha de alto cisalhamento seguidas por uma etapa de mistura final, ou está- gio, em que o(s) curativo(s) à base de enxofre, como enxofre e aceleradores de cura de en- xofre, são adicionados e misturados com isso a uma temperatura de mistura inferior para evitar a pré-cura desnecessária da mistura de borracha durante a etapa de mistura. Os ter- mos estágios de mistura "não-produtivo"e "produtivo" são bem conhecidas para as pessoas versadas na técnica de mistura de borracha.
Deve ser notado que a composição de borracha é convencionalmente resfriada a uma temperatura inferior a cerca de 40 0C entre os estágios de mistura citados acima.
Os elastômeros vulcanizáveis de enxofre podem ser compreendidos, por exemplo, de pelo menos um dos polímeros de pelo menos um dentre isopreno e 1,3-butadieno e co- polímeros de estireno, com pelo menos um dentre isopreno e 1,3-butadieno.
Caso seja desejado, pelo menos um dos elastômeros vulcanizáveis de enxofre po- dem ser compreendidos por:
(A) um elastômero acoplado compreendido de um polímero de pelo menos um den- tre isopreno e 1,3-butadieno e copolímero de estireno com pelo menos um dentre isopreno e -1,3-butadieno,
sendo que o dito elastômero acoplado é, pelo menos, uma dentre elastômero aco- plado com sílica e estanho, ou
(B) elastômero funcionalizado de pelo menos um elastômero de copolímero de esti- reno/butadieno (SBR), elastômero cis-1,4-polibutadieno e elastômero cis-1,4-poliisopreno;
em que o dito elastômero funcionalizado contém grupo(s) funcional/funcionais com- preendidos de:
(1) grupo amina funcional reativo com a dita sílica precipitada alil funcionalizada, ou
(2) grupo funcional silóxireativo com o dito reforço de borracha de enchimento de sí- lica precipitada alil funcionalizada, ou
(3) combinação de amina e grupos silóxi funcionais reativos com a dita sílica alil funcionalizada, ou
(4) grupo funcional silano/tiol reativo com a dita sílica alil funcionalizada, ou
(5) grupos hidroxila funcionais reativos com a dita sílica alil funcionalizada precipita- da, ou
(6) grupos epóxi reativos com a dita síiica alil funcionalizada precipitada, ou
(7) grupos carboxila reativos com a dita sílica alil funcionalizada precipitada.
Os exemplos a seguir são fornecidos para ilustrar adicionalmente a invenção na qual as quantidades e as porcentagens de materiais são, em peso, salvo indicação em con- trário.
EXEMPLO I
Preparação de Sílica Precipitada Tratada
Uma avaliação da sílica precipitada tratada por uma combinação de aliltriclorossila- no e dialquildialossilano (a saber, dimetildiclorossilano) foi realizada.
Para esta avaliação, a sílica precipitada foi pré-tratada antes de sua adição à uma composição de borracha pelo seguinte procedimento utilizado para preparar amostras de sílica tratada com alil/dimetil, ou seja, sílica precipitada tratada com uma combinação de aliltriclorossilano e dimetildiclorossilano, aqui referidos, algumas vezes, como "alil" e "dimetil".
Aproximadamente 400 gramas de sílica precipitada foram adicionados em 1,5 litro de tolueno seco em um tacho de resina de 2 litros equipado com uma armadilha Dean-Stark e condensador. A suspensao de silica-em-tolueno foi agitada e aquecida ate o relfuxo e a água na sílica foi removida através de azeótropo com o tolueno. A armadilha Dean-Stark coletou aproximadamente 21 mL de água. A suspensão foi então resfriada com nitrogênio para abaixo de 70°C e aproximadamente 200 mL de trietilamina foram adicionados para agir como um removedor de HCl formado pelo tratamento de sílica. Uma mistura de aliltriclo- rossilano (por exemplo, 47 gramas) e dimetildiclorossilano (por exemplo, 23 gramas) em 50 mL de tolueno seco foi, a seguir, adicionada gota a gota com agitação durante 30 minutos. A mistura foi agitada por 15 horas e, em seguida, 0,5 litro de água foi adicionado. O pH da mistura foi a seguir ajustado entre 7 e 8, utilizando carbonato de sódio. A suspensão resul- tante foi filtrada, lavada com água e seca a 150°C de um dia para o outro.
EXEMPLO II
Avaliação das Sílicas Precipitadas Pré-tratadas
Amostras de sílica precipitada pré-tratada do Exemplo I foram avaliados em uma composição de borracha. A tabela A a seguir representa a formulação de borracha geral. As partes e as porcentagens são em peso, salvo indicação em contrário.
Tabela A
<table>table see original document page 9</column></row><table> <table>table see original document page 10</column></row><table>
1Borracha de Cis 1,4-polibutadieno como Budene™ 1207 de The Goodyear T Rubber Company
2Borracha de estireno/butadieno preparada com polimerização de solução orgânica (S-SBR) como Solflex™ de The Goodyear Tire & Rubber Company
3Mistura compreendida de ácidos esteárico, palmítico e oléico
4Compositos de negro de carbono e agentes de acoplamento em uma proporção em peso de 50-50 foram utilizados, embora relatado na Tabela em função do agente de a- coplamento em si. Os agentes de acoplamento foram compreendidos de bis(3- trietoxipropil)polissulfeto tendo uma média de cerca de 3,6 a cerca de 3,8 conectar átomos de enxofre em de conexão em sua ponte polissulfídica de Evonic Degussa como Si69™, algumas vezes referido como um tetrassulfeto, e bis(3-trietoxipropil)polissulfeto tendo uma média de cerca de 2,1 a cerca de 2,3 átomos de conexão de enxofre em sua ponte polissul- fídica, por vezes referido como um dissulfeto, como Si266™de Evonic Degussa.
5Negro de carbono HAF (de forno de alta abrasão) de reforço de borracha como N330, uma designação ASTM.
6Silica precipitada do Exemplo I como Zeosil™ 1165 de Rhodia.
As amostras das composições de borracha foram preparadas misturando os ingre- dientes em um misturador de borracha interno usando dois estágios as etapas separadas, seqüenciais de mistura, a saber, uma primeira etapa de mistura não-produtiva (NP) até uma temperatura relativamente alta seguido por uma segunda etapa de mistura produtiva (PR) até uma temperatura de mistura significativamente mais baixa na qual o enxofre, acelerador de cura de enxofre e oxido de zinco foram adicionados. Tal procedimento de mistura de bor- racha é bem conhecido pelas pessoas versadas em tal técnica.
Para a etapa de mistura não-produtiva (NP), os ingredientes são misturados por cerca de 4 minutos até uma queda de temperatura autogenicamente gerada através da mis- tura sob alto cisalhamento na mistura de borracha interna, de cerca de 150°C, em cujo momento o lote é "caído" ou removido a partir da mistura de borracha interna associada. O lote é si em lâmina e é deixado esfriar até uma temperatura abaixo de 40°C. O lote é então misturado em uma etapa de mistura produtiva (PR) durante o que o enxofre livre, o acelera- dor de vulcanização e o oxido de zinco são adicionados e misturados por um período de cerca de 2 minutos até uma temperatura de queda de cerca de 110°C.
O comportamento de cura e as várias propriedades físicas curadas das respectivas amostras são apresentados na Tabela 1 a seguir. Para as amostras de borracha curadas, as amostras foram individualmente curadas por cerca de 30 minutos a uma temperatura de cerca de 150°C.
As amostras de borracha são identificadas como Amostras de borracha de Controle A e H, sem a sílica pré-tratada, com o restante das Amostras B até G sendo amostras de borracha experimentais, que continham várias das sílicas precipitadas pré-tratadas. As par- tes e as percentagens são em peso, salvo indicação em contrário.
Tabela 1
<table>table see original document page 11</column></row><table> <table>table see original document page 12</column></row><table>
1Instrument reômetro (MDR)
2Instrumento de sistema de teste automatizado (ATS)
3Instrumento analisador do processo de borracha (RPA)
Para as sílicas precipitadas acima tratadas referidas na Tabela 1 em termos de ra- zões molares ou porcentagem de aliltriclorossilano (alil) e dimetildiclorossilano (dimetil):
b - tratamento = 100% de alil
c - tratamento = 80% de alil/20% de dimetil (razão molar 4/1)
d - tratamento = 60% de alil/40% de dimetil (razão molar 1,5/1)
e - tratamento = 40% de alil/60% de dimetil (razão molar de 0,67/1)
f - tratamento = 20% de alil/80%de dimetil (razão molar de 0,25/1)
g - tratamento = 100% de dimetil
Para os agentes de acoplamento na Tabela 1:
a = composto de negro de carbono e agente de acoplamento de sílica em uma ra- zão em peso de 50/50, relatado na Tabela em termos do agente de acoplamento em si. O agente de acoplamento de sílica foi compreendido de bis(3-trietoxissililpropil)polissulfeto tendo uma média de cerca de 3,6 a cerca de 3,8 átomos de enxofre de conexão em sua ponte polissulfídica, por vezes referido como sendo um tetrassulfeto, como Si69™ de Evonic Degussa.
h = composto de negro de carbono e agente de acoplamento de sílica em uma ra- zão em peso de 50/50, relatado na Tabela em termos do agente de acoplamento em si. O agente de acoplamento de sílica foi composto de bis(3-trietoxissililpopil)polissulfeto tendo uma média de cerca de 2,1 até cerca de 2,3 átomos de enxofre de conexão em sua ponte polissulfídica, por vezes referido como sendo um dissulfeto, como Si266™ de Evonic De- gusssa.
Pode-se observar que para as amostras de borracha à base de borracha sintética experimental B, C, D, E, F e G da Tabela 1, as misturas de sílica tendo sido tratadas somen- te com aliltriclorossilano (amostra de borracha experimental "B") ou apenas dimetildiclorossi- lano (amostra de borracha experimental G), bem como várias combinações de aliltriclorossi- lano e dimetildiclorossilano (aqui referido como alil e dimetil, respectivamente), a saber, a- mostras de borracha experimental C, D, E e F, todas apresentaram menores valores de G' não-curados do que as amostras de borracha de controle A e H, com um valor mínimo de G' sendo observado para a combinação do aliltriclorossilano e dimetildiclorossilano em uma razão de 40/60, a saber, para a Amostra D.
Este é considerado significativo no sentido de que G' não-curada é um indicador importante para o processamento de composição de borracha. Conforme o valor de G' fica menor, o processamento da borracha se torna mais fácil, a saber, a composição da borra- cha se torna mais fácil de processar em um sentido que é preciso menos energia para o processo.
Na Tabela 1, os valores de delta tan para o tratamento com alil/dimetil mostram um valor mínimo para a amostra de borracha E, que usou uma razão molar de 40/60 de aliltri- clorossilano (alil) e tratamento com dimetildiclorossilano(dimetil).
Breve descrição do Desenho
Um desenho é fornecido como FIGURA 1 (Fig. 1) para refletir uma relação obser- vada de valores de delta tan da composição de borracha com sílica precipitada pré-tratada com aliltriclorossilano (alil) ou dimetildiclorossilano (dimetil) individualmente (amostras B e G) ou com o que parece ser uma combinação sinergística de aliltriclorossilano e dimetildiclo- processo.
O Desenho
Na Figura 1 os valores de delta tan são plotados para as amostras de borracha ex- perimental B até G, que foram relatados na Tabela 1.
O gráfico da Fig. 1 mostra os valores de delta tan para as amostras de borrachas experimentais B, C, D, E, F e G, que continham a sílica precipitada tratada individualmente (amostras B e G) ou com uma combinação de várias razões (amostras C, D, E e F) do aliltri- clorossilano e dimetildiclorossilano.
É prontamente observado na Figura 1, e neste Exemplo, que um valor mínimo de delta tan é atingido para a borracha experimental da amostra D que continha a sílica pré- tratada com uma combinação sinergística aparente do aliltriclorossilano e dimetildiclorossi- lano com uma razão molar de 60/40 (1,5/1) de aliltriclorossilano (alil) em relação ao dimetil- diclorossilano (dimetil).
Se for desejado que o valor de delta tan para a composição de borracha seja de cerca de 0,12 ou menos, para uma vantagem de processamento de borracha em relação às amostras de borracha B e G, então as amostras de borracha experimentais D, E e F pare- cem ser adequadas, que utilizaram a sílica precipitada pré-tratada com aliltriclorossilano e dimetildiclorossilano em razões molares que variam de cerca de 0,55/1 até cerca de 9/1, conforme ilustrado na FIG 1 pelas linhas tracejadas verticais que se aproximam. Parece que a razão molar de uma região de cerca de 1,5/1 (cerca de 60/40) pode ser uma razão molar opcional onde um valor mínimo de delta tan é desejado.
Os valores de delta tan reduzidos para a composição de borracha, conforme obser- vado neste Exemplo, resultantes do uso da sílica precipitada tratada com uma combinação de aliltriclorossilano e dimetildiclorossilano, são considerados significativos no sentido de que os menores valores de delta tan são indicativos de mais baixa histerese para a compo- sição de borracha. A mais baixa histerese de uma composição de borracha usada em uma banda de rodagem de pneu é um indicativo de maior economia de combustível para um veí- culo associado a um pneu tendo uma banda de rodagem de tal composição de borracha. Assim, um delta tan inferior para a composição de borracha é um indicativo de maior eco- nomia de combustível para o veículo associado a um pneu com uma banda de rodagem de tal composição de borracha.
Conclui-se ainda, e é um aspecto adicional significativo desta invenção, que é ob- servado que os dados apresentados na Tabela 1 para os dados G' não-curados indicam que a sílica precipitada tratada com a combinação tanto de aliltriclorossilano e dimetildiclorossi- lano resultou em significativa melhoria dos valores de G' não-curados (reduzidos) para a composição de borracha, para o que a combinação de tratamento de aliltriclorossilano e dimetildiclorossilano do precipitado parece ter um efeito sinergístico, em comparação com o uso de sílica precipitada tratada individualmente com o aliltriclorossilano ou dimetildiclorossi- lano, ou seja, amostras B e G, ou com a sílica precipitada não-tratada usada com agentes de acoplamento de sílica tradicionais, ou seja, composições de borracha A e H.
Enquanto certas modalidades e detalhes representativos foram mostrados para o propósito de ilustrar a invenção, será evidente para as pessoas versadas na técnica que várias mudanças e modificações podem ser feitas ali, sem se afastar do espírito ou do es- copo da invenção.
Claims (10)
1. Composição de borracha curável com enxofre que contém um enchimento de re- forço, CARACTERIZADA pelo fato de ser compreendida de uma sílica precipitada tratada com uma combinação de um alilsilano e dialquilsilano, onde o dito dialquilsilano está na for- ma de um dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano.
2. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita sílica precipitada é (A) pré-tratada antes de sua adição à dita composição de borracha com a dita com- binação de um alilsilano e um dialquilsilano em uma forma de um dialquildialossilano ou di- alquildialcoxissilano ou (B) tratada in situ na dita composição de borracha com a dita combinação de um a- lilsilano e um dialquilsilano na forma de um dialquilalossilano o dialquildialcoxissilano.
3. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita sílica precipitada é: (A) pré-tratada antes de sua adição à dita composição de borracha com o dito alilsi- lano e o seu produto tratado in situ na dita composição de borracha com o dito dialquilsilano, ou (B) pré-tratada antes de sua adição à dita composição de borracha com o dito dial- quilsilano e o seu produto tratado in situ na dita composição de borracha com o dito alilsilano.
4. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita sílica precipitada é tratada com uma combinação de um alilsilano compreendido de um aliltrialcoxissilano ou alilalossilano, e o dito dialquilsilano é compreen- dido de um dialquildialossilano ou dialquildialcoxissilano.
5. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o radical hidrocarboneto contendo alil para o dito alilsilano é compreendido de pelo menos um dentre: -CH2-CH=CH2, -CH2-CH=CH-CH3, -CH2-CH=C-(CH3)2 e -CH2-C(CH3)=CH-CH3
6. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que, para o dito alilsilano: (A) o dito aliltrialcoxissilano é compreendido de pelo menos um de aliltrietoxissilano e aliltrimetoxissilano, e (B) o dito alilalossilano é compreendido de pelo menos um dentre aliltriclorossilano, alilmetildiclorossilano, dialilclorometilsilano, dialildiclorossilano e trialilclorossilano.
7. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito dialquildialossilano é compreendido de pelo menos um dentre dime- tildiclorossilano e dimetildietoxissilano.
8. Composição de borracha, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de ser compreendida de: (A) pelo menos um elastômero à base de dieno conjugado, e (B) enchimento de reforço compreendido por: (1) a dita sílica precipitada tratada, ou (2) uma combinação de: (a) a dita sílica precipitada tratada e (b) sílica precipitada sem tratamento com a dita combinação do dito alilsilano e dial- quilsilano, ou (3) uma combinação de negro de carbono de reforço de borracha e: (a) a dita sílica precipitada tratada, ou (b) uma combinação de tal sílica precipitada tratada e sílica precipitada sem trata- mento com uma combinação do dito alilsilano e dialquilsilano; e sendo que a dita composição de borracha contém um agente de acoplamento de sí- lica com uma porção reativa com grupos hidroxila na dita sílica precipitada tratada, e sílica precipitada sem o dito tratamento onde usado e outra porção interativa diferente com elas- tômeros contidos na dita composição de borracha.
9. Pneu com pelo menos um componente, CARACTERIZADO pelo fato de ser compreendido da composição de borracha de qualquer uma das Reivindicações precedentes.
10. Pneu, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito componente é uma banda de rodagem de pneu.
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