Brevet FR2836147A1 — publié le 20030822

La présente invention concerne des compositions comprenant de la 8-hydroxyquinaldine et des N-acyl-taurates, notamment des compositions comprenant de plus un polymère, et plus particulièrement des compositions dans lesquelles le polymère est un caoutchouc. La présente invention, sous son aspect le plus général, réside dans une composition comprenant de la 8-hydroxyquinaldine et un N-acyl-taurate. La 8-hydroxyquinaldine est également dénommée 8-hydroxy-2-méthylquinoléine. La formule générale du N-acyl-taurate peut être exprimée par Le groupe acyle peut ici être généralement n'importe quel groupe hydrocarboné ou hydrocarboné substitué. D'une façon générale, dans le N-acyl-taurate, le groupe acyle compte 8 à 20 atomes de carbone. Dans la formule (I), ceci correspond à un radical R1 ayant 7 à 19 atomes de carbone. Dans la formule ci-dessus, le radical R2peut être l'hydrogène ou un groupe alkyle contenant 1 à 20 atomes de carbone. Si le radical R2 est un groupe alkyle, le N-acyl-taurate est plus particulièrement un N-acyl-N-alkyl-taurate. D'une façon générale, le N-acyl-taurate est introduit dans la composition sous la forme d'un sel, par exemple un sel métallique tel que le sel de sodium. Cependant, il est concevable que le N-acyl-taurate puisse être introduit sous la forme acide (N-acyl-taurine). Les N-acyl-taurates et, plus particulièrement, les N-acyl-N-alkyl-taurates, sont connus et l'homme de l'art peut préparer une grande diversité de ces composés. Les Exemples décrits ci-après utilisent le N-lauroyl-N-méthyltaurate de sodium qui est disponible dans le commerce, mais l' invention n' est pas limitée à l' utilisation de ce composé. D'autres composés correspondant à la formule (1) comprennent le N-oléyl-taurate de sodium, le N-oléyl-N-méthyl-taurate de sodium, le N-cocoyl-N-méthyl-taurate de sodium, le N-myristoyl-N-méthyl-taurate de sodium, le N-palmitoylN-méthyl-taurate de sodium et le N-palmitoyl-N-stéaryltaurate de sodium, ainsi que les sels de potassium et de lithium et d'autres sels de ces composés. Parmi les usages des compositions de la présente invention, un intérêt particulier s'attache à leur utilisation dans des compositions d'élastomère. Les compositions comprenant de la 8-hydroxyquinaldine et un N-acyl-taurate et comprenant, de plus, un polymère de base peuvent être des compositions d'élastomère utiles. Un polymère de base peut ici être généralement n'importe quel polymère qui est une matière de poids moléculaire relativement élevé, formée de multiples motifs enchaînés dérivés d'un monomère ou de monomères différents. Parmi les polymères de base pouvant faire partie des compositions de la présente invention figurent des caoutchoucs de base. Parmi les caoutchoucs auxquels l'invention est applicable figurent les caoutchoucs nitriles, les caoutchoucs nitriles hydrogénés, les caoutchoucs éthylènepropylène, des copolymères d'acétate de vinyle et d'éthylène, des terpolymères d'éthylène, de propylène et d'un diène non conjugué, les caoutchoucs naturels, le polybutadiène, le polyisobutylène, le caoutchouc butyle, un caoutchouc butyle halogéné, des copolymères de butadiène avec un ou plusieurs monomères éthyléniquement insaturés polymérisables tels que le styrène, l'acrylonitrile, le méthacrylate de méthyle, des polyacrylates, des polyéthers et des polymères de butadiènes substitués tels que le chlorobutadiène et l' isoprène. On peut évidemment utiliser également des mélanges de caoutchoucs différents ou de caoutchoucs et de matières plastiques (par exemple caoutchouc nitrile et chlorure de polyvinyle). Dans la présente invention, on présente des Exemples dans lesquels le caoutchouc de base est un caoutchouc nitrile hydrogéné, mais d'autres caoutchoucs de base et polymères de base ou élastomères peuvent également être utilisés pour préparer les compositions de la présente invention. Dans les compositions de l'invention comprenant un caoutchouc de base, la 8-hydroxyquinaldine peut être présente en une quantité de 0,05 à 100 parties, ou plus particulièrement de 0,1 à 30 parties, pour 100 parties de caoutchouc de base (en poids). Le N-acyl-taurate peut être présent en une quantité de 0,05 à 100 parties, et plus particulièrement de 0,1 à 20 parties, pour 100 parties de caoutchouc de base. En plus du polymère de base, les compositions de la présente invention peuvent également comprendre n'importe lesquels de divers composants couramment utilisés dans les compositions de polymère, comme expliqué ci-dessous. Par exemple, les compositions de la présente invention peuvent encore contenir un oxyde métallique. Cet oxyde métallique peut être un oxyde de métal alcalinoterreux, 'par exemple l'oxyde de magnésium. Lorsqu'il est présent, l'oxyde métallique est généralement utilisé en une quantité de 2 à 50 parties, ou plus particulièrement de 3 à 10 parties, pour 100 parties du caoutchouc de base. Les compositions de la présente invention peuvent encore contenir une ou plusieurs matières de charge. La charge peut être, par exemple, une argile, une silice, une charge minérale à pH élevé, ou peut être un noir de carbone. Lorsqu'elle est présente, la charge est généralement utilisée en une quantité de 20 à 200 parties, ou plus particulièrement de 40 à 100 parties, pour 100 parties du caoutchouc de base. Les compositions de la présente invention peuvent encore contenir un ou plusieurs plastifiants. On connaît dans la technologie un grand nombre de composés utiles comme plastifiants, par exemple le trimellate de trioctyle. Lorsqu'il est présent, le plastifiant est généralement utilisé en une quantité de 2 à 100 parties, ou plus particulièrement de 5 à 20 parties, pour 100 parties du caoutchouc de base. Les compositions de la présente invention peuvent encore contenir un ou plusieurs antioxydants. On connaît dans la technologie un grand nombre de composés utiles comme antioxydants. Des exemples comprennent les antioxydants aminés tels que la 4,4'-bis([alpha],[alpha]-diméthylbenzyl)diphényl- amine, et des benzimidazoles tels que le sel de Zn de 2-mercapto-4(5)-méthylbenzimidazole. Lorsqu'il est présent, l'antioxydant est généralement utilisé en une quantité de 0,5 à 5 parties, ou plus particulièrement de 1 à 3 parties, pour 100 parties du caoutchouc de base. Les compositions de la présente invention peut encore contenir également un ou plusieurs agents durcisseurs (vulcanisants). En général, ces agents sont ajoutés avant une étape de traitement thermique pour durcir (vulcaniser) la composition. Les agents vulcanisants sont chimiquement présents dans la composition avant l'étape de traitement thermique, mais dans certains cas, ils réagissent chimiquement avec la composition pendant l'étape de traitement thermique en sorte que l' agent vulcanisant peut ne plus être présent après le durcissement thermique (vulcanisation). Il est entendu que la présente invention inclut les compositions tant avant qu'après l'étape de durcissement thermique (vulcanisation). Ainsi, même si un composé présent dans la composition avant vulcanisation (c'est-à-dire avant le durcissement thermique) a entièrement réagi pendant le durcissement thermique, la composition durcie (vulcanisée) peut être considérée comme une composition formée par durcissement thermique de la composition avant durcissement (avant vulcanisation). Des exemples d'agents durcisseurs (agents vulcanisants) qui peuvent être ajoutés comprennent le soufre, des donneurs de soufre et des peroxydes organiques, tels que le a, a-bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzène. Lorsqu'ils sont présents, le ou les agents durcisseurs sont généralement utilisés en une quantité de 1 à 15 parties, ou plus particulièrement de 1,5 à 10 parties, pour 100 parties du caoutchouc de base. Pour préparer les compositions de la présente invention, une composition de polymère est mélangée en utilisant un appareil classique de malaxage du caoutchouc tel qu'un mélangeur interne, un broyeur bicylindre, une extrudeuse, etc. Dans un premier mode de réalisation d'un procédé de formulation, tous les ingrédients à l'exception du ou des agents durcisseurs sont ajoutés au mélange et mélangés pendant quelques minutes ou jusqu'à ce que la température ait atteint environ 110 à 170 C pour former un mélange maître. Ce mélange maître est ensuite déversé sur un broyeur bicylindre froid pour le mélange final et les agents durcisseurs y sont incorporés sur le broyeur. En variante, selon un deuxième mode de réalisation du procédé de formulation, tous les ingrédients, y compris le ou les agents durcisseurs sont introduits et mélangés et le mélange est déversé entre 90 et 120 C. En variante, selon un troisième mode de réalisation du procédé de formulation, on peut effecteur un mélange en deux passages, dans lequel le mélange maître initial est réintroduit dans le mélangeur, l' agent durcisseur est ajouté et le mélange est mélangé pendant quelques minutes ou jusqu'à ce que la température de mélange atteigne 90 à 120 C, puis déversé sur un broyeur bicylindre de finissage froid. Après l'opération de mélange, la composition peut être extrudée ou moulée, et elle est durcie par traitement thermique, habituellement à une ou plusieurs température comprises dans l'intervalle de 150 à 200 C. Dans le procédé de la présente invention, il est commode d'ajouter la 8-hydroxyquinaldine au mélange sous la forme d'un prémélange de 8-hydroxyquinaldine avec un caoutchouc de base. Si aucun autre ingrédient actif n'est présent, on peut considérer qu'un tel prémélange est essentiellement constitué de 8-hydroxyquinaldine et du caoutchouc de base. Il est également possible de préparer un prémélange de 8-hydroxyquinaldine et du N-acyl-taurate avec un caoutchouc de base, que l'on peut considérer comme essentiellement constitué de la 8-hydroxyquinaldine, du N-acyl-taurate et du caoutchouc de base. Exemples de l'Invention Huit exemples de la présente invention sont présentés dans le Tableau I. Tous les huit exemples ont été effectués par le procédé suivant. Dans tous les cas, le caoutchouc de base était ZETPOL 2000, un élastomère nitrile hydrogéné (HNBR) fourni par Zeon Chemicals, L.P. Les autres composants mélangés avec ZETPOL 2000 étaient les suivants : Noir de carbone, classe N774 ; de trioctyle, obtenu sous le nom PLASTHALL TOTM ; 4,4'-bis- (a, a-diméthylbenzyl) diphénylamine , obtenue sous le nom NAUGARD 445 (Uniroyal Chemical) ; N-lauroyl-N-méthyl-taurate de sodium, obtenu sous le nom NIKKOL LMT ; de magné- sium, obtenu sous le nom MAGLITE D ; sel de Zn de 2-mercapto- 4(5)-méthylbenzimidazole, obtenu sous le nom VANOX ZMTI (R. T. Vanderbilt Company, Inc.) ; 8-hydroxyquinaldine, prémélangée avec un caoutchouc nitrile hydrogéné à 36 % d'acrylonitrile avant l'addition ; et a,a-bis(t-butyl- peroxy)diisopropylbenzène, obtenu sous le nom VUL-CUP 40KE. Dans le Tableau I, les quantités des autres composants sont données par rapport à une quantité arbitraire de 100 parties de caoutchouc de base. Certaines propriétés des compositions résultantes après durcissement sont données dans le Tableau II. Comme on peut le voir d'après les propriétés indiquées dans le Tableau II, les compositions de caoutchouc de la présente invention, telles que celles décrites dans les Exemples 1 à 8 du Tableau I, conviennent à une grande diversité d'utilisations. Par exemple, les compositions peuvent être moulées ou extrudées et peuvent être utilisées pour des joints d'huile, des joints d'étanchéité, des rondelles, des tuyaux flexibles pour huile, des rouleaux et d'autres produits généralement constitués de caoutchouc. TABLEAU# Compositions des Exemples 1 à 8 Exemple 1 2 3 4 5 6 7 8 Composant ZETPOL 2000 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 Noir de carbone N774 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 50,0 Trimellate de trioctyle 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 4,4'-bis(a,a-diméthyl- 1,00 1,00 1,00 1,00 1 ,00 1,00 1,00 1,00 benzyl)diphénylamine Sel de Zn de 2-mercapto- 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 4(5)-méthylbenzimidazole 8-hydroxyquinaldine 4,50 3,00 5,40 1,80 4,50 3,00 5,40 1,80 N-lauroyl-N-méthyl-taurate 4,50 3,00 3,60 1,20 4,50 3,00 3,60 1,20 de sodium Oxyde de magnésium 5,00 5,00 5,00 5,00 3,00 3,00 3,00 3,00 a,a-bis(t-butylperoxy)- 8,00 8,00 8,00 8,00 8,00 8,00 8,00 8,00 diisopropylbenzène TABLEAU Il Certaines propriétés physiques des Exemples 1 à 8 Propriété Exemple 1 2 3 4 5 6 7 8 Propriété Vulcanisé initial : Dureté A (pts) 71 71 70 70 70 70 70 69 Traction (MPa) 24,75 26,37 25,04 27,37 26,25 26,79 25,86 27,54 Allongement (%) 381 415 419 380 449 424 436 386 Déformation rémanente à la compression, 36,9 34,8 34,8 31,4 38,3 36,5 37,7 31,0 168 h/150 C : Vulcanisé vieilli ÉTUVE à AIR 168 h/150 C : Changement de dureté A (pts) 7 8 7 7 7 8 7 8 Changement de traction (%)-9 -14-14 -13-18 -11 -15 -11 Changement d'allongement (%) 4-12 -1-9 -10-9 -5-2 Vulcanisé vieilli DEXRON III 168 h/150 C : Changement de dureté A (pts)-3 -4-2 -2-4 -4-4 -3 Changement de traction (%) 0 -7 1 2 -1 -1 2 1 Changement d'allongement (%) -11 -12-13 -9-14 -15-12 -8 Bien que la présente invention ait été expliquée en considérant des formes de réalisation particulières, il est bien entendu que divers changements et diverses modifications peuvent être apportés sans s'écarter du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Composition caractérisée en ce qu'elle comprend un premier composé qui est un N-acyl-taurate dont le groupe acyle compte 8 à 20 atomes de carbone ; et de la 8-hydroxyquinaldine. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un polymère de base. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit polymère de base est un caoutchouc de base. 4. Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit caoutchouc de base est un caoutchouc nitrile hydrogéné. 5. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit premier composé est un N-lauroylN-méthyl-taurate. 6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit premier composé est le N-lauroylN-méthyl-taurate de sodium. 7. Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit premier composé est présent en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 20 parties dudit premier composé pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 8. Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite 8-hydroxyquinaldine est présente en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 30 parties de 8-hydroxyquinaldine pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 9. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit premier composé est présent en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 20 parties dudit premier composé pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 10. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite 8-hydroxyquinaldine est présente en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 30parties de 8-hydroxyquinaldine pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 11. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit premier composé est présent en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 20 parties dudit premier composé pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 12. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite 8-hydroxyquinaldine est présente en une proportion en poids comprise entre 0,1 et 30 parties de 8-hydroxyquinaldine pour 100 parties dudit caoutchouc de base. 13. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un oxyde métallique. 14. Composition selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit oxyde métallique est l'oxyde de magnésium. 15. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, une charge. 16. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que ladite charge est une charge minérale à pH élevé. 17. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que ladite charge est un noir de carbone. 18. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un plastifiant. 19. Composition selon la revendication 17, caractérisée en ce que ledit plastifiant est le trimellate de trioctyle. 20. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un premier antioxydant, ledit premier antioxydant étant une amine. 21. Composition selon la revendication 20, caractérisée en ce que ledit premier oxydant est la 4,4'-bis(a,a- diméthylbenzyl)diphénylamine. 22. Composition selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un second antioxydant. 23. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus, un agent vulcanisant. 24. Composition selon la revendication 23, caractérisée en ce que ledit agent vulcanisant est un peroxyde organique. 25. Composition de caoutchouc, caractérisée en ce qu'elle est produite par durcissement thermique de la composition de la revendication 23 à une température de 150 à 200 C. 26. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, de plus : de l'oxyde de magnésium : un premier antioxydant, ledit premier antioxydant étant la 4,4'-bis([alpha],[alpha]-diméthylbenzyl)diphénylamine ; un second antioxydant ; un noir de carbone : du trimellate de trioctyle ; et du a,a-bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzène. 27. Composition de caoutchouc, caractérisée en ce qu'elle est produite par durcissement thermique de la composition de la revendication 26 à une température de 150 à 200 C. 28. Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est essentiellement constituée dudit premier composé, de 8-hydroxyquinaldine et dudit caoutchouc de base. 29. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier composé est un N-acyl-N-alkyltaurate dont le groupe acyle compte 8 à 20 atomes de carbone et le groupe alkyle compte 1 à 20 atomes de carbone. 30. Procédé de production d'une composition de caoutchouc, caractérisée en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (a) former un mélange comprenant : un caoutchouc de base ; un premier composé qui est un N-acyl-taurate dont le groupe acyle compte 8 à 20 atomes de carbone ; de la 8-hydroxyquinaldine ; etun agent vulcanisant ; et (b) traiter thermiquement le mélange de l'étape (a) entre 150 et 200 C. 31. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que ledit premier composé est un N-acyl-N-alkyltaurate dont le groupe acyle compte 8 à 20 atomes de carbone et le groupe alkyle compte 1 à 20 atomes de carbone. 32. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que ledit caoutchouc de base est un caoutchouc nitrile hydrogéné. 33. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que ledit premier composé est un N-lauroyl-N-méthyltaurate. 34. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que le mélange de l'étape (a) comprend, de plus, un oxyde métallique. 35. Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que ledit oxyde métallique est l'oxyde de magnésium. 36. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que le mélange de l'étape (a) comprend, de plus, une charge. 37. Procédé selon la revendication 36, caractérisé en ce que ladite charge est un noir de carbone. 38. Procédé selon la revendication 30, caractérisé en ce que, dans l'étape (a), la 8-hydroxyquinaldine est ajoutée au mélange sous la forme d'un prémélange d'hydroxyquinaldine et d'un second caoutchouc.