專利名稱：有機硅化合物以及使用其的橡膠組合物、輪胎、底漆組合物、涂料組合物和粘合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機硅化合物和包含此類有機硅化合物的橡膠組合物、底漆組合物、涂料組合物和粘合劑以及使用此類橡膠組合物的輪胎，更特別地涉及能夠降低橡膠組合物的滯后損耗但也改進(jìn)耐磨耗性的有機硅化合物。
背景技術(shù)：
近年來，從車輛安全性的觀點，要求改進(jìn)輪胎在濕路面上的安全性。另外，從減少與日益受關(guān)注的環(huán)境問題有關(guān)的二氧化碳排放量的觀點，要求進(jìn)一步降低車輛的燃料消
^^ ο關(guān)于這些要求，迄今為止，已知，作為改進(jìn)在濕路面上的輪胎性能以及降低滾動阻力所采取的技術(shù)，使用無機填料如二氧化硅等作為輪胎胎面用橡膠組合物的填料的方法是有效的。盡管配混有無機填料如二氧化硅等的橡膠組合物降低輪胎的滾動阻力并且不僅改進(jìn)在濕路面上的制動性能而且改進(jìn)操作穩(wěn)定性，但在加工性上存在問題，這是因為未固化狀態(tài)的粘度高，需要多段混煉等。因此，在配混有無機填料如二氧化硅等的橡膠組合物中， 斷裂強度和耐磨耗性大大劣化，且引起問題諸如固化延遲和填料分散性差等。當(dāng)無機填料如二氧化硅等配混入胎面用橡膠組合物時，為了降低橡膠組合物未固化狀態(tài)的粘度和確保彈性模量和耐磨耗性以及進(jìn)一步降低滯后損耗，加入硅烷偶聯(lián)劑是必要的。另外，該硅烷偶聯(lián)劑廣泛用于諸如底漆組合物、涂料組合物和粘合劑等除了橡膠組合物之外的用途?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 美國專利3，842，111專利文獻(xiàn)2 美國專利3，873，489

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，因為硅烷偶聯(lián)劑昂貴，所以配料成本由于配混硅烷偶聯(lián)劑而增加。另外，分散改進(jìn)劑的加入也降低了橡膠組合物未固化狀態(tài)的粘度并改進(jìn)加工性，但耐磨耗性劣化。 此外，當(dāng)分散改進(jìn)劑是具有高度離子性的化合物時，觀察到加工性惡化，如對輥粘著等。作為本發(fā)明人研究的結(jié)果，證實即使添加硅烷偶聯(lián)劑，同時配混無機填料如二氧化硅等作為填料，橡膠組合物滯后損耗的降低和耐磨耗性的改進(jìn)也不能達(dá)到完全令人滿意的水平，仍然存在改進(jìn)的空間。另外，了解到盡管硅烷偶聯(lián)劑也用于如上所述的底漆組合物、涂料組合物和粘合劑等，但是當(dāng)被粘物是由有機材料和無機材料組成的雜化材料時，使用常規(guī)硅烷偶聯(lián)劑的底漆組合物、涂料組合物和粘合劑中在有機材料和無機材料之間界面處的粘著性和親合性方面是不充分的，因而仍然存在改進(jìn)的空間。
因此，本發(fā)明的目的在于解決常規(guī)技術(shù)的上述問題并提供能夠大大降低橡膠組合物的滯后損耗而且高度改進(jìn)耐磨耗性的新型化合物。本發(fā)明的另一目的在于提供橡膠組合物、包含此類化合物的底漆組合物、涂料組合物和粘合劑以及使用此類橡膠組合物的輪胎。用于解決問題的方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行各種研究并發(fā)現(xiàn)由于有機硅化合物在其分子中具有含有氮原子(N)和硅原子(Si)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一個以上硫原子(S)，以及具有將一個或多個具有小的立體位阻的基團結(jié)合至硅原子(Si)的部位，與無機填料如二氧化硅等的反應(yīng)速率高，因此當(dāng)此類有機硅化合物與無機填料一起配混入橡膠組分中時，改進(jìn)偶聯(lián)反應(yīng)的效率從而高度改進(jìn)耐磨耗性同時極大地降低橡膠組合物的滯后損耗，且進(jìn)一步地該有機硅化合物具有改進(jìn)由有機材料和無機材料制成的雜化材料的界面處的粘著性和親合性的效果，結(jié)果完成本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的有機硅化合物的特征在于在其分子中具有含有氮原子(N)和硅原子 (Si)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一個以上硫原子(S)，以及具有將一個或多個具有小的立體位阻的基團結(jié)合至硅原子(Si)的部位。在本發(fā)明的有機硅化合物的優(yōu)選實施方案中，所述具有小的立體位阻的基團為選自由氫原子、甲基和羥基組成的組中的至少一種。本發(fā)明的有機硅化合物優(yōu)選為由以下通式(I)表示的有機硅化合物
權(quán)利要求
1.一種有機硅化合物，其特征在于在其分子中具有含有氮原子和硅原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一個以上的硫原子，以及具有將一個或多個具有小的立體位阻的基團結(jié)合至硅原子的部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅化合物，其中所述具有小的立體位阻的基團為選自由氫原子、甲基和羥基組成的組中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅化合物，其由以下通式(I)表示
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機硅化合物，其中所述包含硫原子并且與所述橡膠組分反應(yīng)的基團包含選自由以下組成的組中的至少一種多硫基、硫酯基、硫醇基、二硫代碳酸酯基、二硫縮醛基、硫代半縮醛基、乙烯基硫基、α -硫代羰基、β -硫代羰基、S-CO-CH2-O部分、 S-CO-CO 部分和 S-CH2-Si 部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機硅化合物，其中所述包含硫原子并且與所述橡膠組分反應(yīng)的基團包含多硫基和硫酯基中至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機硅化合物，其中通式(I)中的A由以下通式(ΙΙ)、(ΙΙΙ) 或(IV)表示
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的有機硅化合物，其中M為-0-。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的有機硅化合物，其中W由-NR4-(其中R4具有與上述相同的含義)表示，R1和R2獨立地由-O-C1H21-(其中1具有與上述相同的含義)表示， R3為氫原子、甲基或羥基，R8由-C1H21-(其中1具有與上述相同的含義)表示，R9為由-C1H2w (其中1具有與上述相同的含義)表示的直鏈或支鏈烷基或者具有碳數(shù)為6-20的芳族烴基。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的有機硅化合物，其中W由-0-或-CR4R6-(其中R4和R6 具有與上述相同的含義)表示，R1和R2獨立地由-O-C1H21-(其中1具有與上述相同的含義)表示， R3為氫原子、甲基或羥基，R8由-C1H21-(其中1具有與上述相同的含義)表示， R9由-C1H2w (其中1具有與上述相同的含義)表示。
10.一種橡膠組合物，其特征在于，將無機填料(B)和根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的有機硅化合物(C)配混入由天然橡膠和/或二烯類合成橡膠構(gòu)成的橡膠組分(A)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的橡膠組合物，其中配混5-140質(zhì)量份所述無機填料(B)，基于100質(zhì)量份所述由天然橡膠和/或二烯類合成橡膠構(gòu)成的橡膠組分(A)；和以所述無機填料(B)配混量的1-20質(zhì)量％的量包括所述有機硅化合物(C)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的橡膠組合物，其中所述無機填料(B)為二氧化硅或氫氧化ο
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的橡膠組合物，其中所述二氧化硅具有BET表面積為 40-350m2/go
14.一種輪胎，其特征在于使用根據(jù)權(quán)利要求10-13任一項所述的橡膠組合物。
15.一種底漆組合物，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的有機硅化合物。
16.一種涂料組合物，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的有機硅化合物。
17.一種粘合劑，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的有機硅化合物。
全文摘要
公開的是一種有機硅化合物，在其分子中具有含有氮原子和硅原子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和一個以上硫原子，以及還具有將一個或多個具有小的立體位阻的基團結(jié)合至硅原子的部位；一種橡膠組合物，其包括包含天然橡膠和/或二烯類合成橡膠的橡膠組分(A)、無機填料(B)和上述有機硅化合物(C)，其中將組分(B)和(C)與組分(A)配混；和一種輪胎，其包括該橡膠組合物。
文檔編號C09D201/00GK102459288SQ20108003149
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者加藤誠一, 堀江曉, 幸村憲明 申請人:株式會社普利司通