Fabricación de materiales con revestimiento para usarse como activadores en la vulcanización de sulfuro.

Un substrato de partícula sólida que no se hidroliza, revestido con una capa que contiene un complejo de acetometalato de sal de sodio y transición de metal.

Fabricación de materiales con revestimiento para usarse como activadores en la vulcanización de sulfuro

INTRODUCCIÓN

El presente invento tiene que ver con el uso de nuevos materiales como activadores en la vulcanización de goma.

CONTEXTO DEL INVENTO

El uso de óxido de zinc en la vulcanización de goma es esencial ya que juega un papel importante al activar la reacción de la vulcanización mediante su tol como u agente intermedio en las reacciones de los aceleradores, sulfuro y goma. Igualmente, el óxido de zinc incrementa los módulos de la goma y actúa como disipador térmico, 15 permitiendo un menor desgaste de la goma. La cantidad de óxido de zinc usado en la vulcanización de la goma se encuentra principalmente entre los parámetros de 2 a 5 partes por cada centena de goma por masa. Considerando el impacto de la toxicidad del óxido de zinc en los sistemas acuáticos y teniendo en cuenta las consideraciones medioambientales presentes, sería deseable limitar la cantidad de óxido de zinc usado en la vulcanización de goma o sustituirla por completo.

Uno de los objetivos del invento es la reducción de la cantidad de óxido de zinc en la vulcanización de la goma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES

La Figura 1 es un gráfico que muestra una comparativa entre los tiempos de curado conseguidos mediante el uso de diferentes activadores recubiertos del invento en comparación con ZnO en la vulcanización de la goma;

La Figura 2 es un gráfico que muestra una curva de reómetro de un activador recubierto del invento con 30 respecto al control de óxido de zinc;

La Figura 3 es un gráfico que muestra un eje de reómetro de unos activadores recubiertos del invento con respecto a los controles; y La Figura 4 es un gráfico que muestra un eje de reómetro de un activador recubierto del invento con respecto a los controles.

RESUMEN DEL INVENTO

Un primer aspecto del presente invento tiene que ver con un substrato de partícula sólida que no se hidroliza y que viene recubierta con un revestimiento compuesto por sal de sodio acetometalato en complejo y por metal de transición, normalmente para usarse en la vulcanización de la goma.

El metal de transición debe ser, preferiblemente, cadmio o zinc, aunque el zinc se considera más adecuado.

El revestimiento debe contener, preferiblemente, un agente de nivelación.

El agente de nivelación debe ser, preferiblemente, un agente de nivelación no polar seleccionado a partir de 2mercaptobenzotiazol (MBT) , zinc bis (N, N-dimetilditiocarbamato (ZDMC) , difenilguanidina (DPG) , disulfuro bis50 benzotiazol-2, 2, sulfenamido N-oxidietileno-2-Benzotiazol, sulfenamido N-oxidietilenetiocarbomol-N-oxidietileno, disulfuro tiuram tetrametilo. Monosulfuro tiuram tetrametilo, disulfuro tiuram tetraetilo, monosulfuro tiuram tetraetilo, disulfuro tiuram tetrabencilo, monosulfuro triuram tetrabencilo, disulfuro triuram tetrabutilo, nosulfuro triuram tetrabutilo, disulfuro triuram tetraisopropilo, monosulfuro triuram tetrasopropilo, N-ciclohexiltioftalimida, N-ciclohexilo2-benzotiazol sulfamida, N-tert-butilo-2-benzotiazol sulfamida, 4-morfolinilo-2-benzotiazol disulfuro, depentametileno 55 tiuram tetrasulfuro, 4, 4-ditiomorfolina, 2-mercaptotoluimidazol, etileno tiourea, trimetiltiourea, 1, 3-dietiletiourea, y 1, 3dibutiltiourra, y combinaciones de los mismos.

Se prefieren los agentes de nivelación no polares 2-mercaptobenzotiazol (MBT) ; y zinc bis (N, Ndimetilditiocarbamato (ZDMC) .

El agente de nivelación puede ser una combinación de agentes de nivelación, por ejemplo un producto de reacción 1:1 DPG-MBT.

El substrato de partícula sólida puede estar compuesto por menos de 1 micrómetro en tamaño, normalmente con un tamaño menor a 100 nm, por ejemplo de 15 a 100nm.

El substrato de partícula sólida preferiblemente tiene una superficie de >20m2 por gramo, por ejemplo puede seleccionarse de sulfuro, ácido esteárico, silicio, negro de humo, dióxido de titanio, óxido de magnesio, o polímeros de bajo peso.

El substrato de partícula sólida está revestido con complejo de acetometalato de sal de sodio y el metal de transición puede revestirse aún más con una capa hidrofóbica, por ejemplo una cera con un punto bajo de derretimiento (punto de derretimiento de 35 a 70, normalmente 47 a 65ºC) , normalmente una cera que contenga un éster de ácidos grasos saturados. El substrato de partícula sólida está revestido con complejo de acetometalato de sal de sodio y el metal de transición cuenta normalmente con una capa hidrofóbica con un ratio (en peso) de 1:50 a 1:150, normalmente 1:100.

Un segundo aspecto del invento tiene que ver con el proceso de producción de un substrato de partícula sólida revestida que no se hidrolice, y que tenga una capa de complejo de acetometalato de sal de sodio y de metal de transición; dicho proceso debe incluir los siguientes pasos:

proporcionar una solución que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio, litio, potasio o amonio, preferiblemente sodio, y metal de transición; y revestir el substrato de partícula sólida con la solución.

De acuerdo a un modelo del invento llevado a cabo, se puede preparar una solución que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio y metal de transición mediante la separación de una solución supernadante que contenga una cubierta ultra fina, preferiblemente no polar, nano-óxidos de metales de transición y/o sulfuros, a partir de una solución que contenga óxidos de metal de transición sólidos y/o sulfuros.

Se puede preparar la solución para que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio y metal de transición de la siguiente manera:

1. proporcionando un sistema ternario disolvente compuesto por un disolvente polar, un disolvente no polar y un disolvente intermedio que permita la miscibilidad de los tres componentes.

2. proporcionando una mezcla de sal de metal de transición y el disolvente ternario;

3. proporcionando una mezcla de una fuente de óxido o de sulfuro adecuado y el disolvente ternario;

4. si fuera necesario proporcionando una mezcla de un agente de nivelación de extremos no polares y de disolvente no polar;

5. mezclar la combinación para conseguir una solución que contenga óxido de metal de transición o partículas de sulfuro; y

separar el óxido de metal de transición o partículas de sulfuro de la solución para proporcionar una solución que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio y de metal de transición.

Normalmente, la solución que contiene el complejo de acetometalato de sal de sodio y de metal de transición se elimina del óxido de metal de transición o de las partículas de sulfuro como solución supernadante.

Preferiblemente, eliminar el disolvente no polar de la solución que contiene un complejo de acetometalato de sal de sodio y de metal de transición para proporcionar una solución acuosa.

Puede usarse cualquier sal de metal de transición soluble, aunque se prefiere el acetato de zinc o acetato de cadmio como sal de metal de transición para conseguir una solución acuosa.

Como fuente de óxido o de sulfuro se puede usar cualquiera de NaOH, LIOH, KOH, NH4OH, Na2S, Li2S, K2S, H2S y tioacetamina, preferiblemente NaOH.

El agente de nivelación no polar puede seleccionarse a partir de 2-mercaptobenzotiazol (MBT) , zinc bis (N, Ndimetiltiocarbamato (ZDMC) , difenilguanidina (DPG) , bis-benzotiazol-2, 2-disulfuro, N-oxydietileno-2-benzotiazolsulfenamida, N-oxidietilenetiocarbomoyl-N-oxidietileno sulfenamida, tetrametil tiuram disulfuro, tetrametil tiuram monosulfuro, tetraetil tiuram disulfuro, tetraetil tiuram monosulfuro, tetrabencilo tiuram disulfuro, tetrabencilo tiuram monosulfuro, tetrabutilo tiuram disulfuro, tetrabutilo tiuram monosulfuro, tetraisopropilo tiuram disulfuro, tetraisopropilo tiuram monosulfuro, N-ciclohexiltiophtalimida, N-ciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida, N-tert-butilo-2benzotiazol sulfemanida, 4-morfolinilo-2-benzotiazol disulfuro, dipentametieno tiuram disulfuro, dipentametileno tiuram monosulfuro, dipentametieno tiuram tetrasulfuro, 4, 4-ditiomorfolino, 2-mercaptotoluimidazole, etileno tiourea, trimetilitiourea, 1, 3-dietidietiletiourea, y 1, 3-dibutiltiourea, y combinaciones de las mismas.

Los agentes de terminación de cadena preferentes son 2-mercaptobenzotiazol (MBT) ; y zinc bis (N, Ndimetilditiocarbamato (ZDMC) .

El agente de terminación de cadena puede ser una combinación de agentes de terminación de cadena, por ejemplo un producto de reacción 1:1 DPG-MBT. EL producto de reacción de MBT y DPG se forma normalmente a 150ºC y reacciona durante 5 min permitiendo después que se enfríe... [Seguir leyendo]

1. Un substrato de partícula sólida que no se hidroliza, revestido con una capa que contiene un complejo de acetometalato de sal de sodio y transición de metal.

2. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en la especificación 1 y 2, donde el metal de transición es cadmio o zinc, aunque preferiblemente se prefiere zinc.

3. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en la especificación 1 y 2, donde el revestimiento contiene un agente de terminación de cadena, preferiblemente no polar del tipo 2-mercaptobenzotiazol (MBT) , zinc 10 bis (N, N-dismetilditiocarbamato (ZDMC) , difenilguanidina (DPG) , bis-benzotiazol-2, 2-disulfuro, N-oxidietileno-2benzotiazol-sulfenamida, N-oxidietilenetiocarbomoil-N-oxidietileno sulfenamida, tetrametilo tiuram disulfuro, tetrametilo tiuram monosulfuro, tetraetilo tiuram disulfuro, tetraetilo tiruram monosulfuro, tetrabenzilo tiuram disulfuro, tetrabenzilo triuram monosulfuro, tetrabutilo tiuram disulfuro, tetrabutilo tiuram monosulfuro, tetraisopropilo triuram disulfuro, tetraisopropilo triuram monosulfuro, N-ciclohexiltioftalimida, N-ciclohexil-2-benzotiazol sulfenamida, N-tert

butilo-2-benzotiazol sulfenamida, 4-morfolinilo-2-benzotiazol disulfuro, dipentametileno tiuram disulfuro, dipentametileno tiuram monosulfuro, dipentametileno tiuram tetrasulfuro, 4, 4-ditiomorfolina, 2-mercaptotoluimidazol, etileno tiourea, trimetiltiourea, 1, 3dietiletiourea, y 1, 3-dibutiltiourea, y combinaciones de las misma, aunque se prefiere 2-mercaptobenzotiazol (MBT o zinc bis (N, N-dimetilditiocarbamato (ZDMC) .

4. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en las especificaciones 1 y 3, donde el agente de terminación de cadena es una combinación de agentes de terminación de cadena.

5. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en la especificación 4, donde el agente de terminación de cadena es un producto de reacción DPG-MBT.

6. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en las especificaciones 1 a 5, donde las partículas del substrato de partícula sólida son de menos de 1 micrómetro, aunque se prefiere que tengan de 15 a 100 nm.

7. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en las especificaciones 1 a 6, donde el substrato de 30 partícula sólida cuenta con una superficie de >20m2 por gramo.

8. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en las anteriores especificaciones, donde el substrato se selecciona a partir de sulfuro, ácido esteárico, silicio, negro de humo, dióxido de titanio, óxido de magnesio, o polímeros de bajo peso.

9. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en las anteriores especificaciones, con una capa hidrofóbica extra, como cera que se derrita entre los 35 a los 75º, y que dicha cera cuente con un estero de ácidos grasos saturados.

10. El substrato de partícula sólida, tal y como se especifica en la especificación 9, con un ratio en peso de capa hidrofóbica a substrato de 1:50 a 1:150, siendo 1:100 preferible.

11. Un proceso para producir un substrato de partícula sólida revestida que no se hidrolice, revestida con un complejo de acetometalato de sal de sodio y metal de transición; dicho proceso incluye los siguientes pasos:

proporcionar una solución que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio y metal de transición; y revestir el substrato de partícula sólida con la solución.

12. El proceso, como se especifica en el punto 11, donde la solución que contiene el complejo de acetometalato de sal de sodio y metal de transición se prepara mediante la separación de una solución supernadante que contenga nano-óxidos de metal de transición y/o sulfuros a partir de una solución que contenga óxidos sólidos de metal de transición y/o sulfuros.

13. El proceso tal y como se especifica en el punto 12, donde la solución que contiene un complejo de acetatometalato de sal de sodio y metal de transición se prepara de la siguiente manera:

1. proporcionar un sistema disolvente ternario que contenga un disolvente polar, un disolvente no polar y un disolvente intermedio que permita la miscibilidad de los tres componentes;

2. proporcionar una mezcla de sal de metal de transición y de disolvente ternario;

3. proporcionar una mezcla de una fuente adecuada de óxido o sulfuro y de disolvente ternario;

4. Si fuera necesario, proveer una mezcla de agente de terminación de cadena final no polar y de disolvente no polar;

5. mezclar las combinaciones para conseguir una solución que contenga óxido de metal de transición o partículas de sulfuro; y

separar el óxido de metal de transición o partículas de sulfuro de la solución para proveer una solución que contenga un complejo de acetometalato de sal de sodio de litio, potasio o amonio, aunque se prefiere sodio y metal de transición.

14. EL proceso tal y como se especifica en el punto 13, donde la solución que contiene el complejo de acetometalato de sal de sodio y de metal de transición se elimina del óxido de metal de transición o de las partículas de sulfuro, como solución supernadante.

15. El proceso tal y como se especifica en el punto 14, donde el disolvente no polar se elimina de la solución que 15 contiene un complejo de sal de acetometalato de sal de sodio y metal de transición.

16. El proceso tal y como se especifica en los puntos 12 a 15, donde la sal del metal de transición es acetato de zinc

o acetato de cadmio, aunque se prefiere acetato de zinc.

17. El proceso tal y como se especifica en los puntos 12 a 16, en los que la fuente de óxido o sulfuro es cualquiera de NaOH, LiOH, KOH, NH4OH, Na2S, Li2S, K2S, H2S y tioacetamida, preferiblemente NaOH.

18. El proceso, como se especifica en cualquiera de los puntos 13 a 17, en el que el agente de terminación de cadena final no polar se selecciona a partir de 2-mercaptobenzotiazol (MBT) , zinc bis (N, N-dimetilditiocarbamato 25 (ZDMC) , difenilguanidina (DPG) , bis-benzotiazol-2, 2-disulfuro, N-oxidoetileno-2-benzotiazol-sulfenamida, Noxidietilenetiocarbomoil-N-oxidietileno sulfenamida, tetrametilo tiuram disulfuro, tetrametilo tiuram monosulfuro, tetraetilo tiuram disulfuro, tetraetilo tiuram monosulfuro, tetrabencilo tiuram disulfuro, tetrabencilo tiuram monosulfuro, tetrabutilo tiuram disulfuro, tetrabutilo tiuram monosulfuro, tetraisopropilo tiuram disulfuro, tetraisopropilo tiuram monosulfuro, N-ciclohexiltioftalimida, N-ciclohexilo-2-benzotiazol sulfenamida, N-tert-butilo-2-benzotiazol sulfenamida, 5-morfolinilo-2-benzotiazol disulfuro, dipentametileno tiuram disulfuro, dipentametileno tiuram monosulfuro, dipentametileno tiuram tetrasulfuro, 4, 4-ditiomorfolina, 2-mercaptotoluimidazol, etileno tlourea, trimetiltiourea, 1, 3-dietiletiourea, y 1, 3-dibutiltiourea, y combinaciones de los mismos, preferiblemente 2mercaptotoluimidazol (MBT) ; o zinc bis (N, N-dimetilditiocarbamato (ZDMC) .

19. El proceso como lo propone cualquiera de los puntos 13 a 18, en el que el agente de terminación de cadena final no polar es una combinación de agentes de terminación de cadena.

20. El proceso como se propone en el punto 19, en el que el agente de terminación de cadena final no polar es un producto de reacción DPG-MBT.

21. El proceso como se propone en el punto 20, en el que el producto de reacción DPG y MBT se forma a 150ºC, luego reacciona por 5 minutos, permitiendo después que se enfríe y forme un sólido.

22. El proceso como se propone en cualquiera de los puntos 11 a 21, donde el substrato de partícula sólida tiene 45 una superficie alrededor de >20m2 por gramo.

23. El proceso como se propone en cualquiera de los puntos 11 a 22, donde el substrato de partícula sólida se selecciona de azufre, ácido esteárico, sílice, negro de humo, dióxido de titanio, óxido de magnesio, o polímeros de peso bajo.

24. El proceso como se propone en cualquiera de los puntos 11 a 23, donde el substrato de partícula sólida se compone de partículas con un tamaño inferior a 1 micrómetro, preferiblemente de menos de 100nm, normalmente entre 15 y 100nm.

25. El proceso como se propone en cualquiera de los puntos 11 a 24, donde la cantidad de la solución usada para recubrir el substrato de partícula sólido se determina de acuerdo a la relación de recubrimiento con un margen de 1:100 a 1:10000, preferiblemente 1:1000, donde la relación de recubrimiento está indicada como la masa inicial de sales metálicas de transición: masa del substrato.

26. El proceso como se propone en cualquiera de los puntos 11 a 25, donde el substrato de partícula sólido recubierto con un complejo de acetatometalato de sal de sodio y metales de transición también está recubierto con una capa hidrófoba.

27. El proceso como se propone en el punto 26, donde la capa hidrófoba es la cera.

28. El proceso como se propone en el punto 27, donde la cera tiene un punto de derretimiento de 35 a 70ºC, como una cera que compuesta de esteres de ácidos grasos saturados.

29. El proceso como lo propone cualquiera de los puntos 26 a 28, donde el substrato de partícula sólida, recubierto con un complejo acetatometalato de sal de sodio y metales de transición, también está recubierto con la capa hidrófoba con una media de peso de 1:50 a 1:150, preferiblemente 1:100.

30. Una composición de goma con un relleno que cuenta con al menos una goma que contiene insaturación olefínica y un substrato inerte de partícula sólida que recubierto con un complejo de acetatometalato de sal de sodio y metales de transición tal y como se define en cualquiera de los puntos 1 al 10.

31. Un método para procesar una composición de goma que contiene con al menos una goma de insaturación olefínica con un substrato inerte de partícula sólida que recubierto con un complejo de acetatometalato de sal de sodio y metales de transición tal y como se define en cualquiera de los puntos 1 al 10.