[發明專利]含SP2雜化碳同素異形體和二羧酸衍生物之間的加合物的彈性體組合物

在審

• 申請號: 202080031963.1
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN113748107A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: V·巴伯拉;M·加利姆比爾緹;A·斯特里歐;G·利昂娜迪;R·塞巴斯蒂安諾;J·李
• 申請（專利權）人: 倍耐力輪胎股份公司
• 主分類號: C07D309/38
• 分類號: C07D309/38;C07C69/732;C07C69/67;C07C235/06;C01B32/15;C09C1/44
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 夏正東

本發明涉及一種彈性體組合物，其包括優選由天然資源例如粘酸，焦粘酸，葡糖二酸，甘油酸，半乳糖二酸，粘康酸和/或其含酯或酰胺基的直鏈衍生物和/或其在環內具有雜原子，例如氧或氮的環狀衍生物衍生的式(I)化合物，與其中碳被sp²雜化的碳同素異形體，例如碳納米管，石墨烯或納米石墨，炭黑之間的加合物。

本發明涉及含碳同素異形體和不飽和或飽和二酸及其直鏈和/或環狀衍生物的加合物，其作為生產可交聯彈性體組合物的組分。

本發明尤其涉及一種加合物，它包括優選衍生于自然資源的化合物，例如粘酸，焦粘酸，葡糖二酸，甘油酸(glycaric)，半乳糖二酸，粘康酸和/或它的含酯或酰胺基的直鏈衍生物和/或它在環上具有雜原子，例如氧或氮的環狀衍生物與其中碳被sp²雜化的碳同素異形體，例如碳納米管，石墨烯或納米石墨，炭黑，為的是主要通過增加其在聚合物基質，例如可交聯彈性體組合物內，和在液體介質內的可分散性和它們相互作用的穩定性而改進所述同素異形體的物理化學特性。

納米sp²碳同素異形體例如石墨烯，由若干層石墨烯層(從幾個單位到數十個)組成的納米石墨，石墨，單壁或多壁碳納米管的特征在于高長徑比，即它們較大尺寸對它們較小尺寸的高比值。已知一旦長徑比增加，則單位體積的面積增加。因此，這些同素異形體是納米物體且具有高長徑比：它們具有非常大的表面積。

事實上，在實驗室中或者在工業規模上生產的前述碳同素異形體并不單獨由碳組成。在它們的表面上存在合成過程中產生的官能團，典型地含氧官能團。然而，這些官能團以非常小的量存在，小到使得它們：(i)難以例如通過分析，如紅外光譜法鑒定；(ii)沒有改變sp²碳同素異形體的溶度參數；(iii)與同素異形體位于其內的混合物中存在的其它物質沒有產生化學反應和因此可觀察量的化學鍵；(iv)與同素異形體位于其內的聚合物基質沒有產生化學反應和因此可觀察量的化學鍵。

反而高度期望在sp²碳同素異形體表面上具有一定量的官能團，使得例如：(i)改變所述同素異形體的溶度參數；(ii)與其它物質產生化學反應；(iii)與它們位于其內的聚合物基質產生化學鍵。

在sp²碳同素異形體表面上存在官能團對于各種應用來說是期望的，例如：(i)用于動態-機械應用的彈性體復合材料，例如在輪胎膠料中；(ii)具有極性性質的聚合物的彈性和熱塑性復合材料；(iii)用于涂層的在液體介質內的分散體。

事實上，sp²碳同素異形體，例如炭黑，石墨烯和納米石墨與碳納米管既用于聚合物，熱塑性或彈性體基質二者中，也用于涂層用液體分散體中。它們促進它們在其內存在的材料的機械增強，以及導熱和導電性。而且，在聚合物基質內的一些碳同素異形體，例如碳納米管，石墨烯和納米石墨具有明顯的阻燃效果。由于已經提及的原因，即形成高的界面面積，當使用“納米”碳同素異形體，如碳納米管、石墨烯和納米石墨時，前述性能的改進特別顯著。而且，碳納米管和石墨烯固有地被賦予特別好的機械性能，以及導電和導熱性。

炭黑最重要的應用是在彈性體膠料中，尤其在輪胎膠料中作為增強填料。炭黑是優良的增強填料，但對于彈性體膠料的動態-機械應用過程中，例如對于在輪胎膠料中的應用來說，它并不是降低能量耗散的理想填料。事實上，為了實現彈性體基質的有效增強作用，必須以顯著的量使用填料。典型地，ASTM標準膠料規定使用大于30份填料，相對于100份彈性體。在這一水平下填料超出了其滲透閾值，即它形成網絡。因此，不僅存在填料-聚合物相互作用，而且存在填料-填料相互作用。這些相互作用在未遭受變形的材料中導致高的粘彈性模量值。然而，這些相互作用基本上基于非鍵合力，典型地范德華力。一旦施加能量到含有增強填料的復合材料上并逐漸增加應變幅度時，基于非鍵合相互作用的增強下降。因此，隨著應變幅度增加，粘彈性模量下降。對于低的變形幅度來說，這一現象稱為Payne效應且是能量耗散之源。增強理論仍然認為表面積是在未變形材料中影響粘彈性模量值的參數。表面積越大，則未變形材料的模量越高。