Aditivos de acoplamiento de polímero-agente de relleno.

Una composición que comprende:

un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular;

y un compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que:

B es un resto que contiene azufre u oxígeno azaheterocíclico, o un resto de alilestaño;

Sx es un polisulfuro, en el que x está entre 2 y 10;

A es un átomo de enlace o un grupo que forma un puente entre B y Sx; y

N es un grupo de formación de bloques.

Aditivos de acoplamiento de polímero-agente de relleno La tecnología descrita en la presente memoria se refiere a composiciones para el acoplamiento de polímeros y sustancias de relleno, y composiciones poliméricas que incluyen estas composiciones de acoplamiento.

Fundamento La calidad de dispersión de las sustancias de relleno en las composiciones poliméricas, es decir, el grado con el cual el agente de relleno se distribuye de manera uniforme por toda una composición, puede afectar a las propiedades de rendimiento de las composiciones poliméricas. Una propiedad que puede verse afectada por la calidad de dispersión de un agente de relleno con una composición polimérica es la histéresis. La histéresis de un elastómero, por ejemplo, se refiere a la diferencia entre la energía aplicada para deformar el elastómero y la energía recuperada cuando el elastómero vuelve a su forma inicial no deformada. La interacción entre las moléculas de elastómero y una sustancia o sustancias de relleno de refuerzo se conoce como histéresis de impacto.

La histéresis y otras propiedades físicas de los elastómeros sometidos a formación de compuesto se pueden mejorar garantizando una buena dispersión del agente de relleno por todo el polímero. Cuando se usan compuestos elastoméricos que exhiben buena histéresis en artículos tales como cinturones, neumáticos, y similares, los artículos demuestran una acumulación de calor de rebote y reducida cuando se someten a tensiones mecánicas durante el uso. En los neumáticos, por ejemplo, los valores de histéresis rebajados se asocian con una menor resistencia a la rodadura y acumulación de calor durante el uso. Esta reducción de la resistencia de rodadura y acumulación de calor en un neumático puede dar como resultado un menor consumo de combustible para el vehículo que usa el neumático.

Se hace referencia a:

G. MUGESH Y COL.: "Synthesis and Structural characterization of Monomeric Zinc (II) , Cadmium (II) , and Mercur y (II) Arenethiolates with a Chelating Oxazoline Ligand", EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY, no. 8, 1999, página 1229-1236, XP002629436, ISSN: 1434-1948

Documento US 4 843 087 A (DIANA GUY D [US]) 27 de Junio de 1989 (1989-06-27)

Compendio Los compuestos de acoplamiento polímero-agente de relleno de la invención tienen la fórmula B-A-Sx-N. En estos compuestos, B es un resto de alilestaño; Sx es un polisulfuro, en el que x está entre 2 y 10; A es un átomo de enlace que forma un puente entre B y Sx; y N es un grupo de formación de bloques, en el que el resto de alilestaño comprende la fórmula -CH=HCH2Sn (R8) 3, en la que R8 es un grupo alquilo C1-C20 lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo C3-C20 lineal o ramificado, un grupo arilo C6-C20 lineal o ramificado, o un grupo alquilarilo C7-C20 lineal o ramificado, o sus mezclas. Sx puede ser un disulfuro. N puede ser un grupo de formación de bloques convencional u otro grupo tal como A-B. En otro aspecto, B-A-Sx-N es bis-[2- (2-oxazolinil) -fenil]-disulfuro.

La presente invención además proporciona una composición que comprende un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular; y un compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que B es un oxígeno azaheterocíclico o un resto que contiene azufre, o un resto de alilestaño; Sx es un polisulfuro, en el que x está entre 2 y aproximadamente 10; A es un átomo de enlace que forma un puente entre B y Sx; y N es un grupo de formación de bloques.

La presente invención además proporciona un método para favorecer la dispersión de un agente de relleno en una composición polimérica, que comprende mezclar juntos (i) un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular; (ii) un compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que B es un oxígeno azaheterocíclico o un resto que contiene azufre, o un resto de alilestaño; Sx comprende un polisulfuro, en el que x es de 2 a aproximadamente 10; A es un átomo de enlace que forma un puente entre B y Sx; y N es un grupo de formación de bloques; y (iii) un agente de relleno que tiene un grupo superficial que se une al resto B del compuesto, en el que el agente de relleno es negro de carbono o una mezcla de negro de carbono y un agente de relleno mineral.

Los métodos para modificar un polímero pueden implicar poner en contacto un polímero que contiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular con el compuesto de acoplamiento polímero-agente de relleno. Los métodos para favorecer la dispersión de sustancias de relleno en las composiciones poliméricas pueden implicar hacer reaccionar un polímero modificado por medio del compuesto de acoplamiento polímero-agente de relleno con un agente de relleno que tenga un grupo superficial que se una al resto B del compuesto. El compuesto de acoplamiento polímero-agente de relleno, polímero y el agente de relleno se pueden también mezclar juntos al mismo tiempo en lugar de secuencialmente para favorecer la dispersión del agente de relleno en una composición polimérica.

Las composiciones de caucho vulcanizables que contienen compuestos de acoplamiento polímero-agente de relleno y los métodos para la preparación de composiciones de caucho vulcanizado que usan los compuestos de acoplamiento polímero-agente de relleno también se describen en la presente memoria. Las composiciones de caucho vulcanizable incluyen un elastómero que contiene enlaces de carbono-carbono insaturados en su estructura molecular, una histéresis que reduce la cantidad de compuesto de acoplamiento polímero-agente de relleno, un agente de relleno con un grupo superficial que se une al resto B del compuesto de acoplamiento polímero-agente de relleno y un agente de curado. Los métodos para preparar composiciones elastoméricas vulcanizadas implican mezclar juntos una composición de caucho vulcanizable como se acaba de describir y curar la composición. Las composiciones de caucho vulcanizadas descritas en la presente memoria se pueden incorporar a los neumáticos.

Descripción detallada A modo de ejemplos de cómo una persona experta común en la técnica puede preparar y usar la invención reivindicada, la presente descripción presenta ejemplos de compuestos que tienen la fórmula B-A-Sx-N como se ha definido anteriormente, composiciones poliméricas que incluyen estos compuestos, métodos de uso de estos compuestos en las composiciones poliméricas, composiciones de caucho vulcanizable que contienen compuestos de acoplamiento polímero-carga y métodos para preparar las composiciones de caucho vulcanizado que usan los compuestos de acoplamiento polímero-agente de relleno.

Los compuestos de la fórmula B-A-Sx-N son útiles para favorecer la dispersión del agente de relleno en una composición polimérica que comprende un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular.

Cuando se usa en la presente memoria descriptiva, se pretende que la expresión resto que contiene azufre u oxígeno azaheterocíclico incluya las estructuras realizadas por medio de las fórmulas I, II y III:

** (Ver fórmula) **

en las que X es oxígeno o azufre; y cada uno de R1, R2, R3, R4, R5, R6, y R7 es de forma independiente hidrógeno, un grupo alquilo C1-C20 lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo C3-C20 lineal o ramificado, un grupo arilo C6-C20 lineal o ramificado, un grupo alquilarilo C7-C20 lineal o ramificado , o A, en la que A es un átomo de enlace o grupo que forma un puente entre B y Sx. Con respecto a los grupos R, cada grupo R puede ser igual, por ejemplo, hidrógeno; cada grupo R puede ser diferente, por ejemplo, dos o más grupos diferentes; o algunos grupos R pueden ser iguales mientras que otros son diferentes, por ejemplo, R1 podría ser A, R2 podría ser hidrógeno, y los otros grupos R podrían ser grupos alquilo iguales o diferentes.

Cuando se hace referencia al compuesto usado en la composición, el resto de alilestaño puede comprender la fórmula -CH=HCH2Sn (R8) 3, en la que R8 es un grupo alquilo C1-C20 lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo C3-C20

lineal o ramificado, un grupo arilo C6-C20 lineal o ramificado, un grupo alquilarilo C7-C20 lineal o ramificado, o sus mezclas. La parte -CH del resto de alilestaño se une al grupo A del compuesto B-A-Sx-N para formar un (resto alilestaño) -A-Sx-N.

El átomo de enlace o grupo A puede ser un resto alquilenilo C1-C20 lineal o ramificado, un resto cicloalquilenilo C3-C20 lineal o ramificado, un resto arilenilo C6-C20 lineal o ramificado, o un resto alquilarilenilo C7-C20 lineal o ramificado. Además, A puede comprender [A'- (Z-A") k], en la que A' y A" son un resto alquilenilo C1-C20 lineal o ramificado, un resto cicloalquilenilo C3-C20... [Seguir leyendo]

1. Una composición que comprende: un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular; y un compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que:

B es un resto que contiene azufre u oxígeno azaheterocíclico, o un resto de alilestaño; Sx es un polisulfuro, en el que x está entre 2 y 10; A es un átomo de enlace o un grupo que forma un puente entre B y Sx; y N es un grupo de formación de bloques.

2. La composición de la reivindicación 1, en la que N es A-B.

3. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el resto que contiene azufre u oxígeno azaheterocíclico está seleccionado entre el grupo que consiste en las fórmulas I-III:

** (Ver fórmula) **

en la que X es oxígeno o azufre; en la que cada uno de R1, R2, R3, R4, R5, R6, y R7 es de forma independiente hidrógeno, un grupo alquilo C1-C20 lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo C3-C20 lineal o ramificado, un grupo arilo C6-C20 lineal o ramificado, un grupo alquilarilo C7-C20 lineal o ramificado, o A.

4. Un compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que: B es un resto de alilestaño;

Sx es un polisulfuro, en el que x está entre 2 y 10; A es un átomo de enlace o un grupo que forma un puente entre B y Sx; y 18

N es un grupo de formación de bloques;

en el que el resto de alilestaño comprende la fórmula -CH=CHCH2Sn (R8) 3, en la que R8 es un grupo alquilo C1-C20 lineal o ramificado, un grupo cicloalquilo C3-C20 lineal o ramificado, un grupo arilo C6-C20 lineal o ramificado, o un grupo alquilarilo C7-C20 lineal o ramificado, o sus mezclas; o B-A-Sx-N es bis-[2- (2-oxazolinil) -fenil]-disulfuro.

5. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 o el compuesto de la reivindicación 4, en la que la composición o el compuesto se incorporan en un neumático.

6. Un método para favorecer la dispersión del agente de relleno en una composición polimérica, que comprende mezclar juntos (i) un polímero que tiene enlaces carbono-carbono insaturados en su estructura molecular; (ii) un

compuesto que tiene la fórmula B-A-Sx-N, en la que B es un resto que contiene azufre u oxígeno azaheterocíclico , o un resto de alilestaño; Sx comprende un polisulfuro en el que x es de 2 a 10; A es un átomo de enlace o un grupo que forma un puente entre B y Sx; y N es un grupo de formación de bloques; y (iii) un agente de relleno que tiene un grupo superficial que se une al resto B del compuesto, en el que el agente de relleno es negro de carbono o una mezcla de negro de carbono y un agente de relleno mineral.

7. El método de la reivindicación 6, en el que la cantidad del compuesto que tiene la fórmula-A-Sx-N es de 0, 1 por ciento a 30 por ciento en peso del elastómero.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que el compuesto es bis-[2- (2-oxazolinil) -fenil]disulfuro.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 6, 7 ó 8, en el que el agente de relleno mineral es sílice, talco, 20 caolín, arcilla, óxidos metálicos, aluminio hidratado, mica o sus mezclas.