СМЕСИ СИЛАНОВ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАКИХ СМЕСЕЙ СИЛАНОВ Российский патент 2022 года по МПК C08L83/14 C07F7/18 

Описание патента на изобретение RU2780657C2

Настоящее изобретение относится к смесям силанов и к способу приготовления таких смесей силанов.

Из ЕР 0670347 и ЕР 0753549 известны резиновые смеси, содержащие по меньшей мере один сшивающий агент, по меньшей мере один наполнитель, при необходимости другие их ингредиенты, а также по меньшей мере одну упрочняющую добавку (активный наполнитель) формулы

R1R2R3Si-X1-(-Sx-Y-)m-(-Sx-X2-SiR1R2R3)n.

Из JP 2012-149189 известен силан формулы (R1O)1R2(3-1)Si-R3-(SmR4)n-S-R5, в которой R5 представляет собой -C(=O)-R6, где R6 обозначает углеводородную группу с C1-C20.

Из ЕР 1375504 известны далее силаны формулы

(R1O)(3-P)(R2)PSi-R3-Sm-R4-(Sn-R4)q-Sm-R3-Si(R2)P(OR1)(3-P).

Из WO 2005/059022 известны резиновые смеси, содержащие силан формулы

[R2R3R4Si-R5-S-R6-R7-]R1.

Помимо этого известны резиновые смеси, содержащие бифункциональный силан и еще один силан формулы (Y)G(Z) (WO 2012/092062), и резиновые смеси, содержащие бистриэтоксисилилпропилполисульфид и бистриэтоксисилилпропилмоносульфид (ЕР 1085045).

Из ЕР 1928949 известна резиновая смесь, содержащая силаны

(H5C2O)3Si-(CH2)3-X-(CH2)6-S2-(CH2)6-X-(CH2)3-Si(OC2H5)3 и/или

(H5C2O)3Si-(CH2)3-X-(CH2)10-S2-(CH2)6-X-(CH2)10-Si(OC2H5)3 и

(H5C2O)3Si-(CH2)3-Sm-(CH2)3-Si(OC2H5)3.

В основу настоящего изобретения была положена задача предложить смеси силанов, которые по сравнению с известными из уровня техники силанами при своем применении в составе резиновых смесей обеспечивали бы уменьшение их сопротивления качению и повышение плотности энергии разрушения.

Объектом изобретения является смесь силанов, содержащая силан формулы I

и силан формулы II

где

R1 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой C110алкоксигруппы, предпочтительно метокси- или этоксигруппы, феноксигруппу, С410циклоалкоксигруппы или группу простого алкилового полиэфира -O-(R6-O)r-R7, где R6 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой разветвленную либо неразветвленную, насыщенную либо ненасыщенную, алифатическую, ароматическую либо смешанно алифатически-ароматическую двухвалентную углеводородную группу с С130, предпочтительно -СН2-СН2-, r обозначает целое число от 1 до 30, предпочтительно от 3 до 10, a R7 обозначает незамещенные либо замещенные, разветвленные либо неразветвленные одновалентные алкильные, алкенильные, арильные или аралкильные группы, предпочтительно алкильную группу С13Н27,

R2 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой С620арильные группы, предпочтительно фенил, C110алкильные группы, предпочтительно метил или этил, С220алкенильную группу, С720аралкильную группу или галоген, предпочтительно С1,

R3 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой разветвленную либо неразветвленную, насыщенную либо ненасыщенную, алифатическую, ароматическую либо смешанно алифатически-ароматическую двухвалентную углеводородную группу с С130, предпочтительно с С120, более предпочтительно с C110, особенно предпочтительно с С28, наиболее предпочтительно СН2СН2 и СН2СН2СН2,

R4 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой разветвленную либо неразветвленную, насыщенную либо ненасыщенную, алифатическую, ароматическую либо смешанно алифатически-ароматическую двухвалентную углеводородную группу с С130, предпочтительно с С120, более предпочтительно с C110, особенно предпочтительно с С27, наиболее предпочтительно (СН2)6,

x обозначает целое число от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 4, особенно предпочтительно 1 или 2,

при этом в том случае, когда x обозначает 1, R5 представляет собой водород или группу -C(=O)-R8, где R8 представляет собой водород, алкильную группу с С120, предпочтительно с С117, С620арильные группы, предпочтительно фенил, С220алкенильную группу или С720аралкильную группу и n обозначает 0, 1, 2 или 3, предпочтительно 1, а в том случае, когда х обозначает целое число от 2 до 10, R5 представляет собой -(R4-S)n-R3-Si(R1)y(R2)3-y и n обозначает 1, 2 или 3, предпочтительно 1, и

y имеют одинаковые или разные значения и представляют собой 1, 2 или 3, при этом молярное соотношение между силаном формулы I и силаном формулы II составляет от 20:80 до 90:10, предпочтительно от 25:75 до 90:10, особенно предпочтительно от 30:70 до 90:10, наиболее предпочтительно от 35:65 до 90:10.

В предпочтительном варианте смесь силанов может содержать силан формулы I

и силан формулы II

где n обозначает 1, a R1, R2, R3, R4, R5, x и y имеют указанные выше для каждого из них значения.

Предлагаемая в изобретении смесь силанов может содержать дополнительные добавки или может состоять только из силанов формулы I и силанов формулы II.

Предлагаемая в изобретении смесь силанов может содержать олигомеры, которые образуются в результате гидролиза и конденсации силанов формулы I и/или силанов формулы II.

Предлагаемая в изобретении смесь силанов может быть нанесена на носитель, например, воск, полимер или сажу (технический углерод). Предлагаемая в изобретении смесь силанов может быть нанесена на диоксид кремния, с которым она при этом может быть связана физически или химически.

R3, соответственно R4 могут независимо друг от друга представлять собой

В предпочтительном варианте R1 может представлять собой метокси- или этоксигруппу.

Силаны формулы I в предпочтительном варианте могут представлять собой

Особенно предпочтительными силанами формулы I являются

(EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2-(CH2)6-S-(CH2)3-Si(OEt)3,

Силаны формулы II в предпочтительном варианте могут представлять собой .

Особенно предпочтительным силаном формулы II является

(EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)3-Si(OEt)3.

Наиболее предпочтительна смесь силанов из

Еще одним объектом изобретения является способ приготовления предлагаемой в изобретении смеси силанов, отличающийся тем, что силан формулы I

и силан формулы II

где R1, R2, R3, R4, R5, n, x и y имеют указанные выше значения, смешивают между собой в молярном соотношении от 20:80 до 90:10, более предпочтительно от 25:75 до 90:10, особенно предпочтительно от 30:70 до 90:10, наиболее предпочтительно от 35:65 до 90:10.

В предпочтительном варианте можно смешивать между собой силан формулы I

и силан формулы II

где R1, R2, R3, R4, R5, x и y имеют указанные выше значения, а n обозначает 1.

Предлагаемый в изобретении способ можно проводить в условиях, исключающих доступ воздуха. Предлагаемый в изобретении способ можно проводить в атмосфере защитного газа, например, аргона или азота, предпочтительно в атмосфере азота.

Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять при нормальном давлении, повышенном давлении или пониженном давлении. В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять при нормальном давлении. При осуществлении предлагаемого в изобретении способа при повышенном давлении оно может составлять от 1,1 до 100 бар, предпочтительно от 1,1 до 50 бар, особенно предпочтительно от 1,1 до 10 бар, наиболее предпочтительно от 1,1 до 5 бар. При осуществлении предлагаемого в изобретении способа при пониженном давлении оно может составлять от 1 до 1000 мбар, предпочтительно от 250 до 1000 мбар, особенно предпочтительно от 500 до 1000 мбар.

Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять при температуре в пределах от 20 до 100°С, предпочтительно от 20 до 50°С, особенно предпочтительно от 20 до 30°С.

Предлагаемый в изобретении способ можно осуществлять в растворителе, например, метаноле, этаноле, пропаноле, бутаноле, циклогексаноле, N,N-диметилформамиде, диметилсульфоксиде, пентане, гексане, циклогексане, гептане, октане, декане, толуоле, ксилоле, ацетоне, ацетонитриле, тетрахлорметане, хлороформе, дихлорметане, 1,2-дихлорэтане, тетрахлорэтилене, диэтиловом эфире, метил-трет-бутиловом эфире, метилэтилкетоне, тетрагидрофуране, диоксане, пиридине или метилацетате, либо в смеси вышеуказанных растворителей. В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении способ можно проводить в отсутствие растворителя.

Предлагаемую в изобретении смесь силанов можно использовать в качестве усилителей (промоторов) адгезии между неорганическими материалами, например, стеклянными шариками, стеклянной крошкой, стеклянными поверхностями, стекловолокнами или оксидными наполнителями, предпочтительно диоксидом кремния, таким как осажденный диоксид кремния и пирогенный диоксид кремния, и органическими полимерами, например, термореактопластами, термопластами или эластомерами, соответственно в качестве сшивающих агентов и модификаторов оксидных поверхностей.

Предлагаемую в изобретении смесь силанов можно далее использовать в качестве аппретов в наполненных резиновых смесях, например, в резиновых смесях для изготовления протекторов шин, резинотехнических изделий или обувных подошв.

Преимущества предлагаемых в изобретении смесей силанов состоят в том, что при их применении в составе резиновых смесей обеспечиваются их меньшее сопротивление качению и повышенная степень усиления.

Примеры

Метод ЯМР: Молярные соотношения и массовые доли, указанные ниже в примерах в качестве результатов анализа, основаны на результатах измерений методом 13С-ЯМР, проводившихся при следующих параметрах: 100,6 МГц, 1000 сканов, растворитель: CDCl3, внутренний стандарт для калибровки: тетраметилсилан, релаксационный реагент: Cr(асас)3, для определения массовой доли в продукте добавляли в определенном количестве диметилсульфон в качестве внутреннего стандарта и на основании молярных соотношений между продуктами и ним вычисляли массовую долю.

Сравнительный пример 1: 3-Октаноилтио-1-пропилтриэтоксисилан, выпускаемый под маркой NXT фирмой Momentive Performance Materials.

Сравнительный пример 2: Бистриэтоксисилилоктан фирмы ABCR GmbH.

Сравнительный пример 3: бис-(Триэтоксисилилпропил)дисульфид фирмы Evonik Industries AG.

Сравнительный пример 4: 1 -Хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексан

К меркаптопропилтриэтоксисилану (1233 г; 5,170 моля) в течение 1 ч дозировали NaOEt (21%-ный в EtOH; 1562 г; 4,820 моля) с одновременным перемешиванием при комнатной температуре. По завершении добавления реакционную смесь в течение 2 ч нагревали с обратным холодильником и затем оставляли охлаждаться до комнатной температуры. Образовавшееся промежуточное соединение в течение 30 мин дозировали к нагретому до 80°С 1,6-дихлоргексану (4828 г; 31,14 моля). По завершении добавления реакционную смесь в течение 3 ч нагревали с обратным холодильником, после чего оставляли ее охлаждаться до комнатной температуры. Далее реакционную смесь фильтровали и фильтровальный осадок промывали этанолом (EtOH). Затем удаляли летучие компоненты под пониженным давлением, получая промежуточный 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексан (выход: 89%, молярное соотношение: 97% 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексана, 3% бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана; массовая доля: 95 мас.% 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексана, 5 мас.% 1,6-бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана) в виде жидкости с цветом от бесцветного до коричневого.

Сравнительный пример 5: 6-бис-(Тиопропилтриэтоксисилилгексил)-дисульфид

6-бис-(Тиопропилтриэтоксисилилгексил)дисульфид получали в соответствии с примером синтеза 1 и примером 1, представленными в публикации ЕР 1375504. В отличие от примера синтеза 1, представленного в публикации ЕР 1375504, промежуточный продукт не дистиллировали. Данные анализа: выход 88%, молярное соотношение: силан формулы I: 94% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и силан формулы II: 6% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3, массовая доля: силан формулы I: 95 мас.% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и силан формулы II: 5 мас.% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3.

Сравнительный пример 6: S-(6-((3-(Триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)-тиоацетат

Сначала приготавливали смесь из Na2CO3 (59,78 г; 0,564 моля) и водного раствора NaSH (40%-ного в воде; 79,04 г; 0,564 моля) в воде (97,52 г). Затем добавляли тетрабутилфосфонийбромид (ТБФБ) (50%-ный в воде; 3,190 г; 0,005 моля) и в течение 1 ч по каплям добавляли ацетилхлорид (40,58 г; 0,517 моля), поддерживая при этом температуру реакции в пределах от 25 до 32°С. По завершении добавления ацетилхлорида перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре. Затем добавляли ТБФБ (50%-ный в воде; 3,190 г; 0,005 моля) и 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексан (из сравнительного примера 4; 167,8 г; 0,470 моля) и в течение 3-5 ч нагревали с обратным холодильником. Развитие реакции отслеживали с помощью газовой хроматографии. После того как 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексан прореагировал более чем на 96%, добавляли воду до растворения всех солей и разделяли фазы. После удаления летучих компонентов органической фазы при пониженном давлении получили S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиоацетат (выход: 90%, молярное соотношение: 97% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиоацетата, 3% бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана; массовая доля: 96 мас.% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиоацетата, 4 мас.% 1,6-бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана) в виде жидкости с цветом от желтого до коричневого.

Сравнительный пример 7: S-(6-((3-(Триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)-тиооктаноат

Сначала приготавливали смесь из Na2CO3 (220,2 г; 2,077 моля) и водного раствора NaSH (40%-ного в воде; 291,2 г, 2,077 моля) в воде (339,2 г). Затем добавляли тетрабутиламмонийбромид (ТБАБ) (50%-ный в воде; 10,96 г; 0,017 моля) и в течение 2,5 ч по каплям добавляли октаноилхлорид (307,2 г; 1,889 моля), поддерживая при этом температуру реакции в пределах от 24 до 28°С. По завершении добавления октаноилхлорида перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре. Затем добавляли ТБАБ (50%-ный в воде; 32,88 г; 0,051 моля) и 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексан (из сравнительного примера 4; 606,9 г; 1,700 моля) и в течение 10 ч нагревали с обратным холодильником. После этого добавляли воду до растворения всех солей и разделяли фазы. После удаления летучих компонентов органической фазы при пониженном давлении получили S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиооктаноат (выход: 95%, молярное соотношение: 97% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)-тиооктаноата, 3% бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана; массовая доля: 96 мас.% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиооктаноата, 4 мас.% 1,6-бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана) в виде жидкости с цветом от желтого до коричневого.

Сравнительный пример 8: S-(6-((3-(Триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)-тиооктадеканоат

S-(6-((3-(Триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиооктадеканоат получали из 1-хлор-6-тиопропилтриэтоксисилилгексана (из сравнительного примера 4) в соответствии с примерами синтеза 1 и 3, представленными в JP 2012-149189. Полученный таким путем 8-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)-тиооктадеканоат (выход: 89%, молярное соотношение: 97% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиооктадеканоата, 3% бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана; массовая доля: 97 мас.% S-(6-((3-(триэтоксисилил)пропил)тио)гексил)тиооктадеканоата, 3 мас.% 1,6-бис-(тиопропилтриэтоксисилил)гексана) имел вид жидкости с цветом от желтого до коричневого.

Сравнительный пример 9: бис-(Триэтоксисилилпропил)сульфид

К раствору хлорпропилтриэтоксисилана (361 г; 1,5 моля; 1,92 экв.) в этаноле (360 мл) порциями добавляли Na2S (61,5 г; 0,78 моля; 1,00 экв.) таким образом, чтобы температура не превышала 60°С. По завершении добавления смесь в течение 3 ч нагревали с обратным холодильником, после чего оставляли охлаждаться до комнатной температуры. От продукта реакции путем фильтрации отделяли выпавшие в осадок соли. Путем очистки дистилляцией (0,04 мбара; 110°С) получили продукт (выход: 73%, чистота: >99% по данным анализа 13С-ЯМР) в виде прозрачной жидкости.

Сравнительный пример 10: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 1,65 мас. части соединения из сравнительного примера 2 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 83% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 17% (EtO)3Si(CH2)8Si(OEt)3.

Сравнительный пример 11: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 2,47 мас. части соединения из сравнительного примера 2 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 77% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 23% (EtO)3Si(CH2)8Si(OEt)3.

Сравнительный пример 12: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 3 и 2,65 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 71% (EtO)3Si(CH2)3S2(CH2)3Si(OEt)3 и 29% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Сравнительный пример 13: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 3 и 3,65 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 64% (EtO)3Si(CH2)3S2(CH2)3Si(OEt)3 и 36% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Сравнительный пример 14: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,30 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 2,53 мас. части соединения из сравнительного примера 2 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 75% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 25% (EtO)3Si(CH2)8Si(OEt)3.

Сравнительный пример 15: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 4,20 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 3,79 мас. части соединения из сравнительного примера 2 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 57% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 43% (EtO)3Si(CH2)8Si(OEt)3.

Сравнительный пример 16: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 2,10 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 5,06 мас. части соединения из сравнительного примера 2 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 33% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 67% (EtO)3Si(CH2)8Si(OEt)3.

Сравнительный пример 17: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 4,10 мас. части соединения из сравнительного примера 3 и 2,44 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 61% (EtO)3Si(CH2)3S2(CH2)3Si(OEt)3 и 39% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Сравнительный пример 18: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 2,74 мас. части соединения из сравнительного примера 3 и 3,65 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 41% (EtO)3Si(CH2)3S2(CH2)3Si(OEt)3 и 59% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 1: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 1,66 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 83% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 17% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 2: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 2,49 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 77% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 23% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 3: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 1,71 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 66% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 34% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 4: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 2,57 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 58% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 42% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 5: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 6 и 1,53 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 80% (EtO)3Si(СН2)3SCOCH3 и 20% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 6: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 6 и 2,29 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 74% (EtO)3Si(СН2)3SCOCH3 и 26% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 7: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 1,26 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 80% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 20% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 8: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 1,89 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 74% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 26% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 9: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 8 и 0,98 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 80% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)16СН3 и 20% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 10: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,84 мас. части соединения из сравнительного примера 8 и 1,46 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 74% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)16СН3 и 26% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 11: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 8,40 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 1,28 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 89% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 11% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 12: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,30 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 2,55 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 75% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 25% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 13: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 4,20 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 3,83 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 57% (EtO)3Si(СН2)3SCO(СН2)6СН3 и 43% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 14: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 2,10 мас. части соединения из сравнительного примера 1 и 5,10 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 33% (EtO)3Si(CH2)3SCO(CH2)6CH3 и 67% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 15: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 8,15 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 1,28 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 74% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 26% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 16: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6, 11 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 2,55 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 56% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 44% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 17: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 4,08 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 3,83 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 38% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 62% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 18: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 9,14 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 1,28 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 76% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 24% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 19: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 6,86 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 2,55 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 59% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 41% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 20: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 4,57 мас. части соединения из сравнительного примера 5 и 3,83 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 40% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6S2(CH2)6S(CH2)3Si(OEt)3 и 60% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 21: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 11,08 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 1,28 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 85% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)6CH3 и 15% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 22: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 8,31 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 2,55 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 72% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)6CH3 и 28% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 23: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 5,54 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 3,83 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 55% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)6CH3 и 45% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 24: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 2,77 мас. части соединения из сравнительного примера 7 и 5,10 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 32% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)6CH3 и 68% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 25: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 14,32 мас. части соединения из сравнительного примера 8 и 1,28 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 85% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)16CH3 и 15% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 26: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 10,74 мас. части соединения из сравнительного примера 8 и 2,55 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 72% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)16CH3 и 28% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 27: В полиэтиленовый плоский пакет помещали навеску из 7,16 мас. части соединения из сравнительного примера 8 и 3,83 мас. части соединения из сравнительного примера 9 и смешивали. Такая смесь соответствует следующему молярному соотношению: 55% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)6SCO(CH2)16CH3 и 45% (EtO)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OEt)3.

Пример 28: Исследование резинотехнических свойств Рецептура резиновых смесей приведена ниже в таблице 1. При этом величина "част./100 част, каучука" представляет собой массовую долю соответствующего компонента в пересчете на 100 частей используемого сырого каучука. Все смеси содержат в одинаковом, выраженном в част./100 част, каучука количестве силан, который в процессе вулканизации реагирует с каучуком. Второй силан добавляют дополнительно.

Применяемые материалы:

а) НК ТСК: натуральный каучук (сокращение "ТСК" означает "технически специфицированный каучук");

б) продукт Europrene Neocis BR 40 фирмы Polimeri;

в) Р-СКС: полимеризованный в растворе бутадиен-стирольный каучук Sprintan® SLR-4601 фирмы Trinseo;

г) диоксид кремния: продукт ULTRASIL® VN 3 GR фирмы Evonik Industries AG (осажденный диоксид кремния, БЭТ-поверхность (удельная поверхность, определяемая методом Брунауэра-Эммета-Теллера по адсорбции азота) 175 м2/г);

д) масло TDAE: масло типа очищенного дистиллированного ароматического экстракта;

е) 6ПФД: N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-n-фенилендиамин;

ж) ДФГ: N,N'-дифенилгуанидин;

з) ЦБС: N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид;

и) сера: молотая сера.

Резиновые смеси приготавливали обычным в резиновой промышленности способом в три стадии в лабораторном резиносмесителе объемом от 300 мл до 3 л, при этом сначала на первой стадии смешения (стадия приготовления маточной смеси) все ингредиенты за исключением вулканизующей системы (сера и влияющие на вулканизацию вещества) перемешивали в течение 200-600 секунд при 145-165°С (целевая температура 152-157°С). На второй стадии смесь со стадии 1 еще раз перемешивали, осуществляя ее так называемую перевальцовку. Далее добавлением вулканизующей системы на третьей стадии получали окончательную смесь (стадия приготовления окончательной смеси), перемешивая при этом в течение 180-300 секунд при 90-120°С. Из всех резиновых смесей путем вулканизации, проводимой под давлением при 160-170°С до момента t95%-t100% (который определяли путем измерения на вискозиметре с пуансоном в соответствии со стандартом ASTM D 5289-12/ISO 6502), изготавливали образцы для испытаний.

Общий способ приготовления резиновых смесей и получения их вулканизатов описан в справочнике "Rubber Technology Handbook", W. Hofmann, изд-во Hanser Verlag, 1994.

Резинотехнические свойства исследовали по методам, представленным в таблице 2. Результаты исследования резинотехнических свойств представлены в таблице 3.

В сопоставлении со сравнительными резиновыми смесями предлагаемые в изобретении резиновые смеси отличаются уменьшенным эффектом Пейна, о чем свидетельствует меньшая разность динамических модулей накопления Е' по результатам измерения на анализаторе Eplexor и значений динамической жесткости G' по результатам измерения на АПРС, вследствие чего улучшаются гистерезисные свойства и снижается сопротивление качению. Предлагаемые в изобретении смеси силанов обеспечивают далее преимущества в отношении разрывных свойств, благодаря повышенной плотности энергии разрушения.

Пример 29: Исследование резинотехнических свойств Рецептура резиновых смесей приведена ниже в таблице 4. При этом величина "част./100 част., каучука" представляет собой массовую долю соответствующего компонента в пересчете на 100 частей используемого сырого каучука. В смесях силанов часть силана, реагирующего в процессе вулканизации с каучуком, заменяют вторым силаном, который инертен по отношению к каучуку.

Применяемые материалы:

а) НК ТСК: натуральный каучук (сокращение "ТСК" означает "технически специфицированный каучук");

б) продукт Europrene Neocis BR 40 фирмы Polimeri;

в) Р-СКС: полимеризованный в растворе бутадиен-стирольный каучук Sprintan® SLR-4601 фирмы Trinseo;

г) диоксид кремния: продукт ULTRASIL® VN 3 GR фирмы Evonik Industries AG (осажденный диоксид кремния, БЭТ-поверхность 175 м2/г);

д) масло TDAE: масло типа очищенного дистиллированного ароматического экстракта;

е) 6ПФД: N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-n-фенилендиамин;

ж) ДФГ: N,N'-дифенилгуанидин;

з) ЦБС: N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид;

и) сера: молотая сера.

Резиновые смеси приготавливали обычным в резиновой промышленности способом в три стадии в лабораторном резиносмесителе объемом от 300 мл до 3 л, при этом сначала на первой стадии смешения (стадия приготовления маточной смеси) все ингредиенты за исключением вулканизующей системы (сера и влияющие на вулканизацию вещества) перемешивали в течение 200-600 секунд при 145-165°С (целевая температура 152-157°С). На второй стадии смесь со стадии 1 еще раз перемешивали, осуществляя ее так называемую перевальцовку. Далее добавлением вулканизующей системы на третьей стадии получали окончательную смесь (стадия приготовления окончательной смеси), перемешивая при этом в течение 180-300 секунд при 90-120°С. Из всех резиновых смесей путем вулканизации, проводимой под давлением при 160-170°С до момента t95%-t100% (который определяли путем измерения на вискозиметре с пуансоном в соответствии со стандартом ASTM D 5289-12/ISO 6502), изготавливали образцы для испытаний.

Общий способ приготовления резиновых смесей и получения их вулканизатов описан в справочнике "Rubber Technology Handbook", W. Hofmann, изд-во Hanser Verlag, 1994.

Резинотехнические свойства исследовали по методам, представленным в таблице 5. Результаты исследования резинотехнических свойств представлены в таблице 6.

Частичная замена реагирующего с каучуком силана на второй силан приводит в предлагаемых в изобретении резиновых смесях к уменьшению их сопротивления качению (коэффициент диэлектрических потерь tg δ при удлинении на 10%, измеренный при 70°С) в сопоставлении со сравнительными резиновыми смесями.

Похожие патенты RU2780657C2

название год авторы номер документа
СМЕСИ СИЛАНОВ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАКИХ СМЕСЕЙ СИЛАНОВ 2018
  • Кёпфер Александер
  • Рёбен Карен
  • Хассе Андре
  • Форстер Франк
RU2783212C2
СМЕСИ СИЛАНОВ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАКИХ СМЕСЕЙ СИЛАНОВ 2018
  • Кёпфер Александер
  • Рёбен Карен
  • Хассе Андре
  • Форстер Франк
RU2786723C2
Смеси силанов и способ приготовления таких смесей силанов 2018
  • Рёбен Карен
  • Мозер Ральф
  • Кёпфер Александер
  • Майер Штефани
  • Хассе Андре
  • Форстер Франк
RU2785778C1
Смеси силанов и способ приготовления таких смесей силанов 2018
  • Рёбен Карен
  • Мозер Ральф
  • Кёпфер Александер
  • Розенштингль Зебастиан
  • Майер Штефани
  • Хассе Андре
  • Форстер Франк
RU2784829C2
РЕЗИНОВЫЕ СМЕСИ 2012
  • Анке Блуме
  • Оливер Клокманн
  • Дёрте Келлерхоф
RU2612148C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДСОДЕРЖАЩИХ СИЛАНОВ 2015
  • Розенштингль Зебастиан
  • Мозер Ральф
  • Рёбен Карен
  • Бургер Роземари
RU2679800C2
КАРБАМИДСОДЕРЖАЩИЕ СИЛАНЫ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 2015
  • Ребен Карин
  • Мозер Ральф
  • Майер Штефани
RU2678320C2
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ СИЛАНОМ ОКСИДНЫЙ ИЛИ СИЛИКАТНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ 2003
  • Корт Карстен
  • Айхенауер Курт
  • Питер Раймунд
  • Клоккманн Оливер
  • Хайдлас Юрген
  • Обер Мартин
  • Цобель Рудольф
RU2326145C2
КАРБАМИДСОДЕРЖАЩИЕ СИЛАНЫ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 2015
  • Ребен Карен
  • Мозер Ральф
  • Форстер Франк
RU2677482C2
БЕНЗОТИАЗОЛСОДЕРЖАЩИЕ СИЛАНЫ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 2018
  • Кёпфер Александер
  • Клокманн Оливер
  • Куфельт Ольга
  • Майер Штефани
  • Рёбен Карен
  • Розенштингль Зебастиан
  • Вемайер Андре
RU2762110C2

Реферат патента 2022 года СМЕСИ СИЛАНОВ И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТАКИХ СМЕСЕЙ СИЛАНОВ

Изобретение относится к смесям силанов и способам их получения. Предложена смесь силанов для резиновых смесей, содержащая силан формулы I и силан формулы II, где R1 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой C110алкоксигруппы, R2 отсутствует, R3 и R4 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой неразветвленную, насыщенную алифатическую двухвалентную углеводородную группу с С130, x обозначает целое число от 1 до 2, при этом в том случае, когда x обозначает 1, R5 представляет группу -C(=O)-R8, где R8 представляет собой водород, С120алкильную группу и n обозначает 0, 1, 2 или 3, а в том случае, когда х обозначает 2, R5 представляет собой -(R4-S)n-R3-Si(R1)y(R2)3-y и n обозначает 1, 2 или 3, и y равен 3, при этом молярное соотношение между силаном формулы I и силаном формулы II составляет от 20:80 до 90:10. Предлагаемую в изобретении смесь силанов можно приготавливать путем смешения силанов формулы I и силанов формулы II. Технический результат – предложенные смеси силанов при применении в составе резиновых смесей обеспечивают снижение сопротивления качению и повышение плотности энергии разрушения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 табл., 36 пр.

Формула изобретения RU 2 780 657 C2

1. Смесь силанов для резиновых смесей, содержащая силан формулы I

и силан формулы II

где

R1 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой C110алкоксигруппы,

R2 отсутствует,

R3 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой неразветвленную, насыщенную алифатическую двухвалентную углеводородную группу с С130,

R4 имеют одинаковые или разные значения и представляют собой неразветвленную, насыщенную алифатическую двухвалентную углеводородную группу с С130,

x обозначает целое число от 1 до 2,

при этом в том случае, когда x обозначает 1, R5 представляет группу -C(=O)-R8, где R8 представляет собой водород, С120алкильную группу и n обозначает 0, 1, 2 или 3, а в том случае, когда х обозначает 2, R5 представляет собой -(R4-S)n-R3-Si(R1)y(R2)3-y и n обозначает 1, 2 или 3, и

y равен 3,

при этом молярное соотношение между силаном формулы I и силаном формулы II составляет от 20:80 до 90:10.

2. Смесь силанов по п. 1, отличающаяся тем, что n обозначает 1.

3. Смесь силанов по п. 2, отличающаяся тем, что силан формулы I представляет собой (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2-(CH2)6-S-(CH2)3-Si(OEt)3, (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-CH3, (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-C7H15 или (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-C17H35, а силан формулы II представляет собой (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)3-Si(OEt)3.

4. Смесь силанов по п. 1, отличающаяся тем, что молярное соотношение между силаном формулы I и силаном формулы II составляет от 35:65 до 90:10.

5. Способ приготовления смеси силанов по п. 1, отличающийся тем, что силан формулы I

и силан формулы II

где R1, R2, R3, R4, R5, n, x и y имеют указанные выше значения, смешивают между собой в молярном соотношении от 15:85 до 90:10.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что n обозначает 1.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что молярное соотношение между силаном формулы I и силаном формулы II составляет от 35:65 до 90:10.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что силан формулы I представляет собой (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S2-(CH2)6-S-(CH2)3-Si(OEt)3, (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-CH3, (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-C7H15 или (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)6-S-C(=O)-C17H35, а силан формулы II представляет собой (EtO)3Si-(CH2)3-S-(CH2)3-Si(OEt)3.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2780657C2

US 20020002220 A1, 03.01.2002
US 6433206 B1, 13.08.2002
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И СОДЕРЖАЩИЕ ИХ КАУЧУКОВЫЕ СМЕСИ 2002
  • Ульрих Дешлер
  • Роланд Крафчик
  • Ханс-Детлеф Лугинсланд
  • Карстен Корт
  • Инго Кифер
  • Михаэль Хорн
RU2285697C2
JP 2012149189 A, 09.08.2012
US 20140350173 A1, 27.11.2014
СИЛАНСОДЕРЖАЩИЕ КАУЧУКОВЫЕ СМЕСИ С ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫМИ, ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ, ДИЕНОВЫМИ КАУЧУКАМИ И МИКРОГЕЛЯМИ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ 2010
  • Штайнхаузер Норберт
  • Обрехт Вернер
  • Харди Дэвид
  • Гросс Томас
RU2538883C2

RU 2 780 657 C2

Авторы

Кёпфер Александер

Рёбен Карен

Хассе Андре

Форстер Франк

Даты

2022-09-28Публикация

2018-11-16Подача