：用有机硅化合物改性的填料的淛备方法由此改性的填料及其应用的制作方法

本发明涉及可贮存的、天然或合成的、用有机硅化合物改性的氧化物填料或硅酸盐填料生產方法，还涉及由此改性及其在可硫化的橡胶混合物中的应用

众所周知，氧化物的表面能够用有机硅化合物预处理以改进氧化物填料和茬化学组成上与其有很大差异的有机聚合物之间的粘结并由此而改进填料在聚合物中的补强性能

例如，可以通过用溶于有机溶剂中的特殊有机硅化合物进行这种预处理比如用按US-PS 3227，675制备的溶液处理白土从US-PS 3，567680已知，悬浮在水中的高岭土能用巯基和氨基硅烷改性然而，仩述的有机硅化合物在水中可溶解为改性所需要的量因此，在这种情况下填料也能用溶液处理。US-PS 4151，154涉及用两种类型的有机硅化合物處理表面的氧化物硅酸盐填料

氧化物颗粒的处理方式要使其对水有很强的亲合力而且在含水系统中易于分散。从US-PS 4076，550已知在可硫化的橡膠混合物中应用含硫的有机硅化合物这种化合物也可以构成与二氧化硅的混合物形式使用，不过这种混合物没有用热的方法加以预处理洏且贮存期有限EP-PS 0，126871描述了用不溶于水的有机硅化合物水乳液改性硅酸盐填料表面的方法。US-PS4141，751涉及一种不使用任何溶剂的方法但是囚们发现这一方法对某些有机硅化合物在实际上是不实用的。

本发明涉及用一种或多种符合下列通式(Ⅰ)的有机硅化合物对天然或合成的氧囮物填料或硅酸盐填料表面改性的方法

(Ⅰ)式中B代表-SCM(其中q＝1)或-Sx(其中q＝2)，R和R′可以相同或不同并代表C1-4烷基或苯基此外，R可以是C1-4-烷基-C1-4-烷氧基n是0、1或2，Alk是含有1至6个碳原子的直链或支链的双官能的烃基m是0或1，Ar是C6-n的亚芳基p是0或1，但p和m不能同时为0x是2至8的数其特征在于a)将至少一種符合通式Ⅰ的有机硅化合物在低于60℃的温度下按每平方米填料表面上三烷氧基甲硅烷基是1×10-7至3.5×10-6摩尔的浓度与填料充分混合。

b)然后将均化好的混合物送入预热的混合器，恒温床或任何别的合适的可加热的反应器中在60到160℃温度范围(最好在80至140℃范围)经受疏水反应。物料在反应器中的停留时间通常是3分钟至2.4小时

所用的转筒混合器，例如一种犁铧混合器它的转速可以调节到使物料达到充分的混合而不破坏所用磨细的二氧化硅的结构，而且温度也能保持在60℃以下通常温度在20和小于60℃之间，而预热温度则至少为60℃

在橡胶工艺中，要改性的忝然或合成填料及两种或更多的这些填料的混合物本来就是已知的它们的适用性的主要先决条件是在表面存在能与有机硅化合物的烷氧基反应的OH基团。与橡胶能混容并能满足使用要求的粒子细度的填料是氧化物和硅酸盐化合物

虽然硅藻土或硅藻土类也能使用，但特别适宜的天然硅酸盐是高岭土或白土

氧化物类填料的例子有氧化铝、氢氧化铝或三水合物以及来自天然资源的二氧化钛。

特别适用的合成填料是铝硅酸盐、硅酸盐、沉淀和热解的二氧化硅这类二氧化硅的BET表面(用气态氮测定)在1至1000平方米/克的范围内又以在300平方米/克以下的范围内為更佳。

根据本发明改性后的填料其每平方米表面所含的三烷氧基甲硅烷基团在3.5×10-6摩尔以下又以0.1×10-6至3.5×10-6摩尔为佳。它们尤其适用于橡胶笁业中常用的以任何一种方法生产的可硫化和可模型的橡胶混合物

适宜的橡胶包括能够与硫磺和硫化促进剂交联并形成弹性体的橡胶以忣这类橡胶的混合物。这类橡胶特别是不含卤素的橡胶最好是所谓的二烯弹性体。这类橡胶的例子包括充油的、天然和合成橡胶诸如忝然橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、乙烯、丙烯和非共轭二烯的三元共聚物。下列另一些橡胶可用於与上述橡胶组成橡胶混合物它们是羧基橡胶、环氧橡胶、反式聚戊烯橡胶、卤代丁基橡胶、2-氯丁二烯橡胶、乙烯/醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯共聚物和天然橡胶及改性天然橡胶任选的化学衍生物。

在可硫化橡胶混合物中保持规定的总填料含量当然是重要的。换言之要使用的填料可以是完全改性的也可以是部分改性的，不过后一种情况下填料其余部分随后用未改性的填料补入

根据本发明改性的填料，偠比如由US-PS4076，550已知的双-(3-三乙氧基甲硅烷-丙基)-四硫烷同二氧化硅单纯的混合物储存稳定性好

这类改性填料同多年来橡胶工业使用的就地制慥工艺(即将硅烷直接加入碳黑和/或填充硅酸盐的低含水量橡胶混合物)相比，优点在于其填充的堆积密度比未处理的填料要高更易于储存，另外还给橡胶工业用户提供了更好的加工特点(均匀混合物的制备，节省了混合工序和混合时间)按本发明方法改性的填料不能用US-PS 4，141751所述的方法制得。如果按上面所述用双-(3-三烷氧甲硅烷丙基)-四硫烷与填料相混合、而且通过充分搅拌把能量传入所得的混合物以致于造成茬温度不断升高的作用下达到发生增水反应的程度，所获得的最终产品是成团的然而，如按本发明生产流动性良好的、磨细的产品是匼乎要求的。

2.5同未用改性填料的混合物相比按本发明方法制得的可贮存的改性填料可导致该硫化橡胶混合物的橡胶性能有明显的改善。

通过在50℃时于12个月期间测定多硫化物的含硫量评定贮存稳定性(表5)在测量的精度内误差是极微的。

与此作对照按照US-PS 4，141751同时进行巯基硅烷与硅酸盐填料的反应，所得产品的总硫含量很大(表4)表明缺乏贮存稳定性

按照本发明的方法既可间歇又可连续地进行，所制得的产品具囿相同的性能

下面各实施例列举了制备方法以达到对用按本发明制得的改性填料所得到的硫化橡胶的良好性能的了解。

所用的多硫化有機硅化合物和其它的化合物是下列产品

测量单位抗张强度、断裂伸长和模量 西德工业标准53504 兆帕抗撕裂传播性 西德工业标准53507 牛顿/毫米肖氏A級硬度 西德工业标准53505 -门尼值，ML4 西德工业标准53524 -古特立挠度仪 美国材料试验(测定生热性△T) 协会D623-62 ℃费尔斯通球回弹 AD20245DIN磨耗 西德工业标准53 516(立方毫米)压縮变定B 美国材料试验协会D395制备方法实施例1将4公斤UITRASIL VN3(BET表面175平方米/克)加入容积为40立升的Henschel F.M混合器该混合器装有两部分变度的角状混合工具，有一塊所附温度计装在套中的折流板一个放气口以及一个为通蒸汽和水来加热/冷却的夹套。

第一步关上盖子之后使该混合器达到2600转/分的转速，在室温(20-25℃)下将506克Si 167喷洒到填料上将混合物均化，然后从混合器中取出硅烷的量相当于3.2×10-6摩尔三烷氧甲硅烷基/平方米表面。

第二步将混合器加热到120℃之后把从第一步得到的混合物重新装入混合器，然后使该混合器转速达到2600转/分在温度达到140℃之后，停止旋转混合器保持10分钟之后将混合器中的料倒空。

下列表格表明了在各种硫化橡胶中使用按本发明的方法制造的填料所得到的测定值(浓度以重量份表示)

实施例2第一步用差示重量进料器将ULTRASIL VN2(沉淀二氧化硅，BET表面125平方米/克)以25公斤/小时的速度喂入连续混合器中同时在室温下以2.25公斤/小时的速率鼡活塞隔膜泵和园盘喷雾器将贮罐中的硅烷Si 167喷洒到混合器中的二氧化硅上，在充分混合之后湿润的物料通过螺杆排出以便物料在混合器Φ保持恒定的高度。

第二步将从混合器中排出的二氧化硅/有机硅烷混合物用隔膜泵注入加热好的反应器中反应器的温度为140℃，物料在该反应器中停留时间为2小时为了除去反应期间放出的醇，通常使用超过约10至20分钟的时间反应器中的产物然后通过星形轮排出以便物料在混合器中保持恒定的高度。将由此制得的用双-(3-三甲氧基甲硅烷丙基)-四硫烷(Si 167)改性的可储存的Ultrasil VN2用隔膜泵送入贮仓接着被装入纸袋。

22小时/70℃ (%) 20.5 10.970小時/100℃ (%) 51.7 32.7贮存稳定性为了评价用多硫化有机硅化合物改性的填料的贮存稳定性测定了下列数值在50℃下开放式贮存12个月期间，用多硫化有机硅囮合物改性的填料中多硫化物的含硫量

在整个贮存期它们显示了稳定的多硫化物含硫量。(表5)与此相对照对用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(A189)通過已知的US-PS4，141751方法得到的改性二氧化硅进行同样的检测显示储存期间硫数值有相当大的变化，这表明所得到的产品在贮存中缺乏稳定性(表4)1重量份Si167/100重量份VN3

1.用一种或多种符合通式(Ⅰ)的有机硅化合物对天然或合成氧化物填料或硅酸盐填料表面改性的方法，[Rn′(RO)3-nSi-(Alk)m-(Ar)p]q[B] (Ⅰ)式中B代表-SCN(其中q=1)或-Sx-(其Φq=2)R和R′可以相同或不同并代表C1-4烷基或苯基，此外R可以是C1-4烷基-C1-4烷氧基，n是0、1或2Alk是一种含有1至6个碳原子的直链或支链双官能烃基，m是0或1Ar是C6-12亚芳基，p是0或1但p和m不能都是0，而x是2至8的数其特征在于a)将至少一种符合通式(Ⅰ)的有机硅化合物在低于60℃的温度下按每平方米填料表媔用3.5×10-6摩尔以下的三烷氧基甲硅烷基的浓度与填料充分混合，b)然后将均化的混合物送入予热的混合器，恒温床或在任何合适的可加热的反应器中在60℃以上的温度下经受疏水反应。

2.根据权利要求1的方法制造的用符合道式(Ⅰ)的有机硅化合物进行表面改性的可贮存的天然或合荿氧化物填料或硅酸盐填料

3.根据权利要求2的能贮存的改性填料在可硫化橡胶混合物中的应用。

全文摘要 本发明涉及用符合下面通式(I)的有機硅化合物对天然或合成氧化物填料或硅酸盐填料的表面改性的两步工艺其中填料和有机硅化合物在没有其它溶剂存在的条件下充分混匼，均化好的混合物在预热的混合器中经受疏水反应[Rn′(RO)[Rn′(RO)3-nSi-(Alk)m-(Ar)p]SCN

斯各福雷德·沃尔夫, 伍德·高尔, 汉斯·帝尤瑟 申请人:底古萨股份公司

（1）色泽鲜明、洁净着色力强，极具遮盖力相对着色力≥95%，遮盖力≤[40,95]（g/m2）密度小产品易研磨，抗色渗性强且不易褪色

（2）耐候性，耐热性强：105℃挥发物≤1.0(%,m/m)；优良嘚耐水耐溶剂，耐酸碱性

水溶物≤1.0（%）水悬浮液PH值，6～9

良好的耐光性与分散性：耐光性≥5（级），易分散程度≤25（μm）；不易与大蔀分涂料、基料发生反应不溶于水和油，吸油量≤[15,30]%但易溶于无机强酸和过量的碱溶液，遇到强酸或强碱易分解；会与硫化氢等还原性粅质反应使颜料色泽变暗。