Brevet FR3135983A1 — publié le 20231201

L’invention concerne un procédé de préparation d’une composition de caoutchouc qui comprend une matrice élastomère qui comporte du caoutchouc naturel et un élastomère diénique synthétique, un agent de modification qui comprend un dipôle oxyde de nitrile et une fonction imidazole N-substituée, une charge renforçante qui comprend plus de 50% en masse d’une silice, un agent de couplage silane et un système de vulcanisation, lequel procédé comprend un malaxage préalable de la matrice élastomère seule avant de procéder aux étapes de malaxage dites non productive et productive. Le procédé permet un bon compromis entre les propriétés d’hystérèse, de rigidité et la quantité d’agent de modification. Procédé de préparation d’une composition de caoutchouc diénique. Le domaine de la présente invention est celui des procédés de préparation des compositions de caoutchouc diénique renforcées d’une silice et destinées à être utilisées dans une bande de roulement d’un pneumatique. Idéalement, une bande de roulement doit offrir au pneumatique un très bon niveau de comportement routier sur véhicule automobile. Ce niveau de comportement routier peut être apporté par l’utilisation dans la bande de roulement d’une composition de caoutchouc judicieusement choisie en raison de sa rigidité à cuit plutôt élevée. Pour augmenter la rigidité à cuit d’une composition de caoutchouc, il est connu par exemple d’augmenter le taux de charge ou de réduire le taux de plastifiant dans la composition de caoutchouc ou encore d’introduire des copolymères de styrène et de butadiène à fort taux de styrène dans la composition de caoutchouc. Mais certaines de ces solutions ont généralement pour inconvénient d’augmenter l’hystérèse de la composition de caoutchouc. La Demanderesse a décrit dans le document WO2015059274 que l’introduction d’un composé 1,3-dipolaire qui contient un dipôle oxyde de nitrile et une fonction imidazole N-substituée dans des compositions de caoutchouc diénique renforcées d’une silice permet de diminuer significativement leur hystérèse sans diminuer leur rigidité à cuit. Cherchant à augmenter davantage la rigidité de ces compositions de caoutchouc, la Demanderesse a découvert un nouveau procédé de préparation d’une composition de caoutchouc qui atteint ce but sans dégrader leur propriété d’hystérèse. Ainsi un objet de l’invention est un procédé de préparation d’une composition de caoutchouc qui comprend une matrice élastomère, un agent de modification qui comprend un dipôle oxyde de nitrile et une fonction imidazole N-substituée, une charge renforçante qui comprend plus de 50% en masse d’une silice, un agent de couplage silane et un système de vulcanisation, lequel procédé comprend les étapes successives suivantes a, b, c et d : - a) incorporer à la matrice élastomère au cours d’une étape dite non productive l’agent de modification, la charge renforçante et l’agent de couplage silane en malaxant jusqu’à atteindre une température maximale comprise entre 110°C et 190°C, - b) refroidir l’ensemble à une température inférieure à 100°C, - c) incorporer ensuite le système de vulcanisation, - d) malaxer le tout jusqu’à une température maximale inférieure à 120°C, caractérisé en ce que la matrice élastomère comprend du caoutchouc naturel et un élastomère diénique synthétique et en ce que le procédé comprend une étape de malaxage thermomécanique de la matrice élastomère seule préalablement à l’étape a). Procédé de préparation d’une composition de caoutchouc qui comprend une matrice élastomère, un agent de modification qui comprend un dipôle oxyde de nitrile et une fonction imidazole N-substituée, une charge renforçante qui comprend plus de 50% en masse d’une silice, un agent de couplage silane et un système de vulcanisation, lequel procédé comprend les étapes successives suivantes a, b, c et d : - a) incorporer à la matrice élastomère au cours d’une étape dite non productive l’agent de modification, la charge renforçante, l’agent de couplage silane en malaxant jusqu’à atteindre une température maximale comprise entre 110 et 190°C, - b) refroidir l’ensemble à une température inférieure à 100°C, - c) incorporer ensuite le système de vulcanisation, - d) malaxer le tout jusqu’à une température maximale inférieure à 120°C, caractérisé en ce que la matrice élastomère comprend du caoutchouc naturel et un élastomère diénique synthétique et en ce que le procédé comprend une étape de malaxage thermomécanique de la matrice élastomère seule préalablement à l’étape a). Procédé selon la revendication 1 dans lequel le malaxage thermomécanique de la matrice élastomère seule est réalisé jusqu’à atteindre une température maximale comprise entre 80°C et 160°C, préférentiellement allant de 110°C à 130°C. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel dans l’étape a) l’agent de modification est incorporé à la matrice élastomère avant les autres ingrédients de la composition de caoutchouc. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le taux de caoutchouc naturel dans la composition de caoutchouc est supérieur à 50 parties en poids pour cent parties de la matrice élastomère, pce, et inférieur à 90 pce et le taux de l’élastomère diénique synthétique dans la composition de caoutchouc est supérieur à 10 pce et inférieur à 50 pce. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel l’élastomère diénique synthétique est un SBR, préférentiellement un SBR solution. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel la quantité ajoutée de l’agent de modification à l’étape a) varie dans un domaine compris entre 0 et 3% en mole des unités monomères de la matrice élastomère. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel la silice représente plus de 85% en masse de la charge renforçante. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la fonction imidazole N-substituée est de formule (I) dans laquelle le symbole Z 1 représente un atome d’hydrogène ou un alkyle ayant 1 à 6 atomes de carbone, le symbole Z 2 désigne un rattachement au dipôle oxyde de nitrile. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel l’agent de modification est un oxyde de nitrile aromatique, composé comprenant un groupe aromatique substitué par un dipôle oxyde de nitrile et par un groupe contenant la fonction imidazole N-substituée. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel l’agent de modification est un composé qui contient un motif de formule (II) dans laquelle R’ 1 représente le dipôle oxyde de nitrile, un des symboles R’ 2 à R’ 6 représente un groupe saturé ayant 1 à 6 atomes de carbone et lié de façon covalente à l’un des atomes d’azote du cycle à 5 membres de la fonction imidazole N-substituée, les autres symboles, identiques ou différents, représentant un atome d’hydrogène ou un substituant. Procédé selon la revendication 10 dans lequel le groupe saturé est un alcanediyle, de préférence un alcanediyle ayant 1 à 3 atomes de carbone. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 11 dans lequel R’ 2 , R’ 4 et R’ 6 sont chacun un alkyle, de préférence méthyle ou éthyle. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12 dans lequel R’ 3 et R’ 5 sont chacun un atome d’hydrogène.