Compuestos de caucho butílico que comprenden un sistema modificador mixto de tres componentes.

Un compuesto de caucho que comprende un elastómero de halobutilo,

por lo menos un elastómero adicional, una carga mineral, y un sistema modificador mixto de por lo menos tres componentes que comprende un silano, una fosfina, y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

Compuestos de caucho butílico que comprenden un sistema modificador mixto de tres componentes Campo de la invención La presente invención se refiere a compuestos de caucho que contienen un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga mineral y por lo menos un sistema modificador mixto de tres componentes que comprende un compuesto de silano, un compuesto de fosfina y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica. Los compuestos son especialmente útiles en bandas de rodadura para neumáticos y presentan propiedades de procesabilidad, tracción y desgaste mejoradas.

La presente invención también se refiere a un procedimiento para preparar un compuesto de caucho que comprende mezclar un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga mineral y por lo menos un sistema modificador mixto de tres componentes que comprende un compuesto de silano, un compuesto de fosfina y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

Antecedentes Se sabe que las cargas de refuerzo, tales como negro de carbono y sílice mejoran en gran medida las propiedades de resistencia y fatiga de los compuestos elastoméricos. También se sabe que se produce la interacción química entre el elastómero y la carga. Por ejemplo, se produce una buena interacción entre el negro de carbono y elastómeros altamente insaturados, tales como polibutadieno (BR) y copolímeros de estireno butadieno (SBR) debido a la gran cantidad de dobles enlaces carbono-carbono presentes en estos copolímeros. Los elastómeros de butilo pueden tener únicamente un décimo, o menos, de los dobles enlaces carbono-carbono encontrados en el BR

o el SBR, y se sabe que los compuestos hechos de elastómeros de butilo interactúan mal con el negro de carbono. Por ejemplo, un compuesto preparado mezclando negro de carbono con una combinación de BR y elastómeros de butilo da como resultado dominios de BR, que contienen la mayor parte del negro de carbono, y dominios de butilo que contienen muy poco negro de carbono. También se sabe que los compuestos de butilo tienen poca resistencia a la abrasión.

La solicitud de patente canadiense nº 2.293.149 desvela que es posible producir composiciones de elastómero de butilo cargado con propiedades mejoradas combinando elastómeros de halobutilo con sílice y silanos específicos. Estos silanos actúan como agentes de unión y de dispersión entre el elastómero de butilo halogenado y la carga. Sin embargo, una desventaja del uso de silanos es la liberación de alcohol durante el procedimiento de fabricación y potencialmente durante el uso del artículo fabricado producido mediante este procedimiento. Además, los silanos incrementan significativamente el coste del artículo fabricado resultante.

La solicitud de patente canadiense nº 2.339.080 desvela un procedimiento para preparar composiciones que contienen elastómeros de halobutilo y compuestos orgánicos que contienen por lo menos un grupo que contiene nitrógeno básico y por lo menos un grupo hidroxilo, en el que se da una mayor interacción entre el elastómero y una carga, especialmente una carga mineral. Resultaban de interés los compuestos que contienen grupos hidroxilo y amina primaria tales como etanolamina. Aunque resuelven el problema de mejorar la interacción entre el elastómero y la carga, las composiciones tienen que procesarse con cuidado para evitar cualquier prevulcanización indeseable de la composición. Los expertos en la materia entienden el término "prevulcanización" en el sentido de una reticulación prematura de la composición durante el procesamiento.

La solicitud de patente canadiense nº 2.412.709 desvela un procedimiento para preparar composiciones que contienen elastómeros de halobutilo, compuestos orgánicos que contienen por lo menos un grupo que contiene nitrógeno básico y por lo menos un grupo hidroxilo, y halógenos metálicos hidratados. El procedimiento proporciona una mayor interacción entre el elastómero y las cargas minerales, al tiempo que proporciona mayor seguridad frente a la prevulcanización. Sin embargo, todavía se podrían mejorar las propiedades de tracción y desgaste de la composición.

La solicitud de patente canadiense nº 2.418.822 desvela un procedimiento para preparar un carga de elastómero de halobutilo, que comprende mezclar un elastómero de halobutilo con por lo menos una carga mineral que se ha hecho reaccionar con por lo menos un compuesto orgánico que contiene por lo menos un grupo que contiene nitrógeno básico y por lo menos un grupo hidroxilo y opcionalmente, con por lo menos un compuesto de silazano. El procedimiento proporciona una mayor interacción entre el elastómero y las cargas minerales, al tiempo que proporciona mayor seguridad frente a la prevulcanización. Sin embargo, todavía se podrían mejorar las propiedades de tracción y desgaste de la composición.

La solicitud de patente canadiense nº 2.564.446 desvela el uso de un sistema modificador mixto de dos componentes en compuestos de caucho. El sistema modificador mixto comprende una combinación de un modificador de silano con un compuesto que contiene por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que contiene un grupo amino básico. Se demostró que este sistema modificador de dos componentes tenía ventajas sobre cualquier clase de modificador utilizado individualmente. Los compuestos presentaban propiedades de tracción mejoradas, pero estos materiales presentaban una Mooney del compuesto alta y mala procesabilidad.

En una publicación reciente de Parent y col. (Macromolecules, 37 (2004) 7477-7483; Polymer, 45 (2004) 8091-8096) se demuestra que el uso de trifenilfosfina genera un 'ionómero' de butilo tras la mezcla en estado sólido. Estos derivados ionómero de bromuro de fosfonio de un elastómero basado en isobutileno (IIR-PPh3Br) presentan mejores interacciones iónicas con arcillas de montmorillonita sometidas a intercambio iónico lo que conduce a mejores propiedades de barrera y refuerzo mecánico. Se observaron interacciones polímero-carga aumentadas similares entre el ionómero y la sílice precipitada, lo que da como resultado una aglomeración de la carga reducida y mayores grados de refuerzo de la carga.

Sin embargo, todavía existe la necesidad de compuestos de caucho útiles en bandas de rodadura para neumáticos que presenten mejor procesabilidad, tracción en húmedo, resistencia a la rodadura y/o resistencia al desgaste.

Sumario de la invención La presente invención se refiere a compuestos de caucho que contienen elastómeros de halobutilo que son útiles en bandas de rodadura para neumáticos. Sorprendentemente, se ha descubierto que se produce un efecto sinérgico en los compuestos de elastómero de halobutilo cuando se utiliza un sistema modificador mixto que comprende por lo menos tres componentes (un compuesto de silano, un compuesto de fosfina y un aditivo que comprende por lo 15 menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica) durante la preparación del compuesto. Las propiedades del compuesto resultante son superiores a las proporcionadas por el uso de cualquier único componente del sistema modificador mixto o dos componentes cualesquiera del sistema modificador mixto. El compuesto tiene procesabilidad mejorada (caracterizada por una Mooney del compuesto reducida, y mayor seguridad frente a la prevulcanización) y propiedades superiores inesperados adicionales útiles en los compuestos para banda de rodadura para neumáticos, tales como una mejor tracción en húmedo, resistencia a la rodadura (indicada por los valores de tangente delta del compuesto) y resistencia al desgaste.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un compuesto de elastómero de halobutilo que comprende un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga, y un sistema modificador mixto de tres componentes que comprende un silano, una fosfina, y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para preparar un compuesto de elastómero de halobutilo que comprende mezclar un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga y un sistema modificador mixto de tres componentes que comprende un silano, una fosfina y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 – ilustra la tensión-deformación de los compuestos seleccionados (1 a 16) . Las figuras 2a, b, c, d -... [Seguir leyendo]

1. Un compuesto de caucho que comprende un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga mineral, y un sistema modificador mixto de por lo menos tres componentes que comprende un silano, una fosfina, y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

2. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el elastómero de halobutilo está seleccionado de entre un elastómero de clorobutilo o un elastómero de bromobutilo.

3. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el elastómero de halobutilo comprende un copolímero halogenado de por lo menos una isoolefina y una diolefina conjugada.

4. El compuesto de caucho según la reivindicación 3, en el que la isoolefina comprende isobutileno y en el que la diolefina conjugada comprende isopreno.

5. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el elastómero de halobutilo comprende un terpolímero halogenado de una isoolefina, una diolefina conjugada, y un monómero vinilaromático.

6. El compuesto de caucho según la reivindicación 5, en el que la isoolefina comprende isobutileno, el dieno conjugado comprende isopreno y el monómero vinilaromático comprende p-metilestireno.

7. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el elastómero adicional comprende BR, SBR, NBR, NR, ENR o mezclas de los mismos.

8. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que la carga mineral comprende sílice.

9. El compuesto de caucho según la reivindicación 8, en el que la carga mineral comprende una sílice de alta dispersión.

10. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el silano comprende un aminosilano o un silano que contiene azufre.

11. El compuesto de caucho según la reivindicación 10, en el que el silano comprende bis[3- (trietoxisilil) propil]-monosulfano, bis[3 (trietoxisilil) propil]disulfano, bis[3- (trietoxisilil) propil]trisulfano, bis[3 (trietoxisilil) propil]tetrasulfano, bis[2- (trietoxisilil) etil]-tetrasulfano, 3- (trietoxisilil) propantiol, o una mezcla de los mismos.

12. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que la fosfina comprende trimetilfosfina, trietilfosfina, triisopropilfosfina, tri-n-butilfosfina, trifenilfosfina, o una mezcla de las mismas.

13. El compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el aditivo comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que contiene una amina básica comprende un aminoalcohol.

14. El compuesto de caucho según la reivindicación 13, en el que el aminoalcohol comprende monoetanolamina (MEA) , N, N-dimetilaminoetanol (DMAE) , dietanolamina (DEA) , dibutil-aminoetanol (DBAE) , metildietanolamina (MDEA) , fenildietanolamina (PDEA) , o una mezcla de los mismos.

15. Un compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que la fosfina está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 6, 0 phr en base a la masa molar de la fosfina.

16. Un compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que contiene una amina básica está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 6, 0 phr en base a la masa molar del aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

17. Un compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que el silano está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 15, 0 phr en base a la masa molar del silano.

18. Un compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que la fosfina comprende trifenilfosfina y está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 6, 0 phr en base a la masa molar de trifenilfosfina, en el que el aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que contiene una amina básica comprende N, N-dimetilaminoetanol y está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 6, 0 phr en base a la masa molar de N, N-dimetilaminoetanol y en el que el silano comprende bis[3 (trietoxisilil) propil]tetrasulfano y está presente en el intervalo comprendido entre 0, 1 y 15, 0 phr en base a la masa molar de bis[3 (trietoxisilil) propil]tetrasulfano.

19. Un compuesto de caucho según la reivindicación 1, en el que la tan delta a 0ºC es superior a 0, 325, en el que la tan delta a 60ºC es inferior a 0, 120, en el que la pérdida de volumen por abrasión (DIN) es inferior a 165 mm3, y en el que los valores de resistencia a la rotura en tracción son superiores a 13, 0 MPa.

20. Un procedimiento para preparar un compuesto de caucho que comprende mezclar un elastómero de halobutilo, por lo menos un elastómero adicional, una carga mineral y un sistema modificador mixto de por lo menos tres componentes que comprende un silano, una fosfina y un aditivo que comprende por lo menos un grupo hidroxilo y un grupo funcional que comprende una amina básica.

21. El procedimiento según la reivindicación 20, en el que los se mezclan previamente los tres componentes del sistema modificador mixto, o porciones de los mismos.

22. El procedimiento según la reivindicación 20, en el que los tres componentes del sistema modificador mixto se mezclan con una combinación mezclada previamente del elastómero de halobutilo, el por lo menos un elastómero adicional y la carga mineral.