相關(guān)申請的交叉引用

在此要求2009年8月27日提交的美國臨時專利申請序列號61/237,593的優(yōu)先權(quán)，該臨時專利申請通過引用并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明

不適用。

對“縮微照片附錄”的引用

不適用。

發(fā)明背景

1.發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用經(jīng)表面處理的炭黑的化合物組合物。更具體地，本發(fā)明涉及與官能化彈性體結(jié)合使用的經(jīng)表面處理的炭黑，其中所述彈性體沿著聚合物鏈被官能化，從而產(chǎn)生了更高可能性的增強的炭黑-彈性體相互作用，提供了大幅減少的橡膠硫化滯后，并可用于制造包括輪胎的橡膠制品。

2.本發(fā)明的大體背景

減小輪胎胎面膠的滾動阻力在提高交通工具的燃料經(jīng)濟性和減少二氧化碳排放物方面是重要的。使通常主要由苯乙烯丁二烯共聚物和丁二烯或天然橡膠聚合物共混物以及炭黑組成的輪胎胎面膠的滾動阻力減小的一種方法是改變填料特性，使得填料-填料相互作用被減弱而填料-彈性體相互作用被增強。這是起作用的，原因是炭黑填充的膠料中最高的產(chǎn)熱源通常起因于炭黑，這是由于炭黑經(jīng)由高的填料-填料相互作用形成貫穿網(wǎng)絡(luò)的傾向。減弱該填料-填料相互作用而增強填料-彈性體相互作用可以顯著減小填料網(wǎng)絡(luò)化度和化合物滯后，并因此減小輪胎胎面膠和最終輪胎本身的滾動阻力。通常，減弱的填料-填料相互作用或網(wǎng)絡(luò)化通過低應(yīng)變動態(tài)模量的減小來估量，這導(dǎo)致低應(yīng)變動態(tài)彈性模量和高應(yīng)變動態(tài)彈性模量之間的差發(fā)生較小的變化。該現(xiàn)象被稱為Payne效應(yīng)。

圖1中證實了包含通常的炭黑的膠料的這種Payne效應(yīng)，其中化合物的動態(tài)模量隨應(yīng)變的變化發(fā)生較小的變化(較平坦的曲線)，這也證實隨應(yīng)變變化的較低的正切δ(tangent?delta)，其中正切δ是動態(tài)損耗模量與動態(tài)彈性模量的比，且是在動態(tài)測試中用作膠料的熱積累的指示器的典型參數(shù)，且較低的正切δ值表示具有較低的熱積累性質(zhì)的化合物。

可以用于減弱膠料組合物中的填料-填料相互作用而增強填料-彈性體相互作用的方法包括：

-使用寬分布的炭黑以增大平均聚集體間間距并因此減小填料-填料網(wǎng)絡(luò)化度(例如參見美國專利7,238,741)

-使用耦聯(lián)劑與炭黑以增強炭黑-彈性體相互作用，其中偶聯(lián)劑通過與填料和彈性體兩者直接地鍵合起作用；(例如參見美國專利5,494,9)

-使用偶聯(lián)劑與二氧化硅以促進二氧化硅分散和減弱填料-填料相互作用(例如參見美國專利5,227,425)

-使用官能化彈性體與可相容的官能化填料，如用與氧化的炭黑組合的在鏈末端被官能化的SBR彈性體進行的，(例如參見美國專利5,248,722和2006/0178467)。以上方法的若干缺點是明顯的。

第一，借助于寬分布的炭黑的硫化滯后的變化量級是最小的且基于在60℃至75℃的正切δ測量結(jié)果，在3％至10％左右。

第二，在化合物組合物中使用用于炭黑和二氧化硅的偶聯(lián)劑增加另外的成本，需要由用于經(jīng)由反應(yīng)性混合來增強填料-彈性體相互作用的偶聯(lián)劑的活化導(dǎo)致的另外的混合步驟和用于排放乙醇的專門的VOC排放物處理系統(tǒng)。

第三，當炭黑與偶聯(lián)劑結(jié)合使用時，在化合物滯后減少方面還獲得相對小的益處。

最后，當二氧化硅與確實提供40％左右或更大的顯著的硫化滯后減少的偶聯(lián)劑一起使用時，不僅再次在二氧化硅和偶聯(lián)劑的成本方面遭受不利，而且二氧化硅本身是很有磨損作用的并造成用于工業(yè)工廠的橡膠混合器的磨損率增加。二氧化硅還需要更長的混合和分散時間，導(dǎo)致更高的能量利用和成本以及較低的工廠產(chǎn)量。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種新穎的基于經(jīng)表面處理的炭黑和官能化聚合物的橡膠化合物組合物，該組合物不需要使用昂貴的偶聯(lián)劑，且不會導(dǎo)致工廠橡膠混合器的過早磨損，但仍提供更類似于二氧化硅的化合物滯后的顯著減少并維持或改進化合物抗?jié)窕裕峁┝己玫哪湍バ院蛯τ诟痰幕旌现芷谔峁┤菀椎姆稚ⅰ⑾鄬τ诨诙趸璧幕衔锝M合物更低的能量成本和更高的工廠生產(chǎn)量。另外，該獨特的性能益處由經(jīng)表面處理的炭黑和官能化溶液-SBR的組合獲得，官能化溶液-SBR沿著聚合物鏈使其被官能化，與端基、鏈端官能化的彈性體相比，這提供了可能性高得多的增強的填料-彈性體相互作用。現(xiàn)有技術(shù)，尤其是對于溶液SBR，教導(dǎo)在鏈端使用聚合物官能化。

發(fā)明概述