COMPOSICIONES DE CAUCHO CON DISPERSIÓN DE CARGA DE REFUERZO MEJORADA.

Composiciones de caucho con dispersión de carga de refuerzo mejorada Campo de la invención La presente invención se refiere a una composición de caucho con dispersión mejorada de la carga de refuerzo en el elastómero de caucho. Antecedentes de la invención La formación de compuestos de caucho se refiere al procedimiento de añadir varios materiales al polímero de caucho con el fin de conseguir las propiedades físicas y químicas deseadas. Durante la formación del compuesto de una composición de caucho típica, se añaden al polímero agentes de vulcanizado, aceleradores, cargas, plastificantes y antidegradantes. La dispersión de las cargas y los pigmentos implica el procedimiento de incorporar de manera uniforme esos materiales en el elastómero de caucho e incluye la reducción de sus tamaños. Una dispersión más completa da lugar a un compuesto de caucho que presenta propiedades físicas y químicas más consistentes a lo largo de todo el volumen del compuesto, lo que da lugar a un mejor producto acabado. En particular con las cargas, la dispersión implica la reducción de los aglomerados originales de gran tamaño, formados por muchos agregados individuales. Los aglomerados individuales se reducen a una combinación de agregados individuales, y aglomerados mucho más pequeños que los originales. La reducción en cuanto a tamaño y número de los aglomerados proporciona un mejor producto acabado. Históricamente, se ha utilizado el equipamiento de mezcla mecánica, tal como el molino abierto, el dispositivo de mezcla interna, o una combinación de dispositivo de mezcla por lotes/dispositivo de extrusión, para facilitar la dispersión de las cargas en el interior del elastómero. Con frecuencia, la incorporación de la carga en el interior del elastómero ha tenido lugar por medio de mezcla mecánica que usaba etapas de mezcla mixtas, incluyendo la generación de una mezcla madre, re-molienda, y mezcla final. De manera alternativa, la patente de EE.UU. Nº. 5.599.868 describe un procedimiento para mezclar una composición de caucho con propiedades mejoradas, que comprende las etapas de tratar una carga con un líquido en la cantidad de 10-60 % en peso para formar una premezcla, y mezclar la pre-mezcla con al menos un polímero. Sumario de la invención La presente invención soluciona el problema de la técnica de reducir el tamaño de los aglomerados de una carga de refuerzo en un elastómero de caucho durante el procedimiento de mezcla de compuestos de caucho, prmente para formar neumáticos. La presente invención va destinada a un procedimiento para la formación de compuestos de polímero y carga con un tensioactivo polar que da lugar a un menor tiempo de mezcla total cuando se compara con las técnicas existentes de mezcla-formación de compuestos. Más particularmente, la presente invención emplea un tensioactivo orgánico y polar para romper el aglutinante soluble en agua usado en el peletizado de negro de carbono con el fin de facilitar la dispersión de negro de carbono en el elastómero. Las propiedades del tensioactivo orgánico y polar, tal como su peso molecular y su polaridad, y la cantidad de tensioactivo en el compuesto, controlan el grado de dispersión de la carga de refuerzo del elastómero. El tensioactivo actúa sobre el aglutinante soluble en agua que, de otro modo, impide la dispersión de la carga de negro de carbono por todo el elastómero de caucho. Un aspecto de la invención es un procedimiento para preparar una composición elastomérica con mayor dispersión de carga en la composición, que comprende las etapas de (a) mezclar la carga de refuerzo, el tensioactivo polar y el polímero para formar un compuesto de caucho; (b) curar el compuesto de caucho para conformar la composición; en el que el tensioactivo polar presenta un valor de balance hidrófilo-lipófilo de 3 a 35, en el que la composición de elastómero comprende 100 partes en peso de un polímero, de 5 a aproximadamente 100 partes en peso de una carga de refuerzo por cada 100 partes de polímero, de 0,5 a 10 partes en peso de un tensioactivo polar por cada 100 partes de polímero y de 0,5 a 15 partes en peso de agentes de curado por cada 100 partes de dicho polímero y en el que el relleno de refuerzo es negro de carbono que ha sido tratado con un aglutinante soluble en agua y en el que el tensioactivo se asocia con el aglutinante soluble en agua sobre el negro de carbono dando lugar a una mayor dispersión de negro de carbono. Otro aspecto de la presente invención es proporcionar un producto de caucho, que comprende al menos un componente de caucho que presenta una carga de refuerzo y un tensioactivo polar, en el que la carga presenta una mayor dispersión en el componente de caucho debido a la incorporación del tensioactivo polar y en el que el tensioactivo polar presenta un valor de balance hidrófilo-lipófilo de 3 a 35. 2   Una ventaja de la invención es la capacidad para proporcionar menos aglomerados de carga y menores tamaños de aglomerado en el compuesto de caucho con tiempos de procesado más rápidos. Otra ventaja de la invención es la utilidad de la invención con cualquier compuesto de caucho que emplea negro de carbono como carga, en el que el negro de carbono se proporciona a la cámara de mezcla en forma peletizada usando un aglutinante soluble en agua. Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una gráfica de ejemplos que representa la dispersión frente a la energía de mezcla neta. La Figura 2 es una gráfica de ejemplos que representa la dispersión frente a la energía de mezcla acumulada. Realizaciones de la invención La presente invención mejora la dispersión de cargas en el polímero durante la mezcla. Los polímeros de caucho convencionales y las cargas convencionales se benefician de la adición de tensioactivos de la presente invención. Polímeros de caucho convencionales El componente de caucho afectado por los tensioactivos de la presente invención puede ser un polímero sencillo o una combinación de polímeros. Estos cauchos incluyen, pero no se limitan a, caucho natural, cauchos de isopreno, estireno-butadieno, estireno-isopreno-butadieno, butadieno, butadieno-isopreno, etileno-propileno, nitrilo, acrilatobutadieno, cloro-isobuteno-isopreno, nitrilo-butadieno, nitrilo-cloropreno, estireno-cloropreno, estireno-isopreno y sus combinaciones. Típicamente, en la formulación de compuestos de caucho vulcanizable para mezclas de rodadura, se produce la formación de un compuesto de un elastómero polimerizado, por ejemplo, polibutadieno, poliisopreno y similares, y sus copolímeros y terpolímeros con compuestos aromáticos de monovinilo tales como estireno, metil estireno y similares, o trienos tales como mirceno, para conformar la mezcla de caucho. De este modo, los elastómeros incluyen homopolímeros de dieno, A, y sus copolímeros y terpolímeros con polímeros aromáticos de monovinilo, B. Homopolímeros de dieno ejemplares son los preparados a partir de monómeros de diolefina que tienen de 4 a 12 átomos de carbono. Polímeros aromáticos de vinilo ejemplares son los preparados a partir de monómeros que presentan de 8 a 20 átomos de carbono. Ejemplos de monómeros de dieno conjugados y similares útiles en la presente invención incluyen 1,3-butadieno, isopreno, 1,3-pentadieno, 2,3-dimetil-1,3-butadieno y 1,3-hexadieno, y monómeros vinílicos aromáticos que incluyen estireno, alfa-metilestireno, p-metilestireno, viniltoluenos y vinilnaftalenos. Normalmente, el monómero de dieno conjugado y el monómero de vinilo aromático se usan en unas proporciones en peso de 90:10 a 55:45, preferentemente de 80:20 a 65:35. Elastómeros preferidos incluyen homopolímeros de dieno tales como polibutadieno y poliisopreno, y copolímeros tales como caucho de estireno butadieno (SBR). Los copolímeros pueden comprender de 99 a 55 % en peso de unidades de dieno y de 1 a 45 % en peso de unidades de trieno o aromáticas de monovinilo, totalizando 100 %. Los polímeros y copolímeros de la presente invención pueden presentar contenidos de 1,2-microestructura que varían de 10 a 80 %, presentando los polímeros preferidos y los copolímeros contenidos de 1,2-microestructura de 25 a 65 %, basado en el contenido de dieno. El peso molecular del polímero usado en la presente invención, es preferentemente tal que una muestra enfriada de protón exhibe una viscosidad de Mooney de la goma (ML4/100 ºC) de 2 a 150. Aunque no se encuentran limitados como tal, los copolímeros y terpolímeros preferentemente son polímeros aleatorios que proceden de copolimerización simultánea de los monómeros, como se conoce en la técnica. También se incluyen cispolibutadieno no funcionalizado, monómero de etileno-propileno-dieno (EP-DM), caucho de estireno butadieno en emulsión, caucho de estireno isopreno butadieno (SIB) y caucho natural. Los copolímeros anteriormente descritos y los terpolímeros... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para preparar una composición de caucho con una dispersión mejorada de la carga en la composición, que comprende la etapa de: (a) mezclar una carga de refuerzo, un tensioactivo polar y un polímero para formar un compuesto de caucho; (b) curar el compuesto de caucho para formar la composición; en el que el tensioactivo polar presenta un valor de balance hidrófilo-lipófilo de aproximadamente 3 a aproximadamente 35; en el que la composición de caucho comprende (1) 100 partes en peso de polímero; (2) de 5 a 100 partes en peso de carga de refuerzo por cada 100 partes de dicho polímero; (3) de 0,5 a 10 partes en peso de tensioactivo polar por cada 100 partes de dicho polímero; y (4) de 0,5 a 15 partes en peso de agentes de curado por cada 100 partes de dicho polímero; en el que el tensioactivo se añade durante la etapa de mezcla o durante las etapas posteriores de mezcla; y en el que la carga de refuerzo es negro de carbono que ha sido tratado con un aglutinante soluble en agua y en el que el tensioactivo se asocia con el aglutinante soluble en agua sobre el negro de carbono y da lugar a una mayor dispersión de negro de carbono. 2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el tamaño de los agregados de negro de carbono es de aproximadamente 20 nm a aproximadamente 500 nm y en el que el área superficial de los agradados de negro de carbono es de aproximadamente 150 m 2 /g a aproximadamente 5 m 2 /g. 3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el aglutinante es soluble en agua y se escoge entre el grupo que consiste en molasas, jarabe de maíz, lignosulfato de calcio y sus combinaciones, y en el que el aglutinante comprende de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 0,5 % del peso total del negro de carbono. 4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el tensioactivo polar se encuentra presente en la composición en una cantidad de aproximadamente 1 a aproximadamente 5 % en peso del peso total de la composición y en el que el tensioactivo polar es un compuesto orgánico que presenta un peso molecular de aproximadamente 100 g/mol a aproximadamente 15.000 g/mol. 5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el componente de caucho se encuentra funcionalizado o no funcionalizado y se escoge entre el grupo que consiste en caucho natural, cauchos de isopreno, estireno-butadieno, estireno-isopreno-butadieno, butadieno, butadieno-isopreno, etileno-propileno, nitrilo, acrilato-butadieno, cloroisobuteno-isopreno, nitrilo-butadieno, nitrilo-cloropreno, estireno-cloropreno, estireno-isopreno y sus combinaciones. 6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la composición de caucho es un neumático. 13   14