本发明专利技术涉及一种新的用于轮胎部件的可硫化弹性体组合物，它包括改性硅酸盐纤维作为填料。根据本发明专利技术的方法采用受控pH改性该硅酸盐纤维。此外，本发明专利技术涉及轮胎部件，其包括通过硫化所述组合物可获得的弹性体材料，和包含一种或多种所述部件的用于车辆的轮胎。根据本发明专利技术的硫化弹性体材料的特征在于良好的静态和动态机械性能，特别地尤其低的滞后。有利地，含一种或多种所述部件的本发明专利技术轮胎具有有限的滚动阻力。
Elastomeric materials and tires containing modified silicate fibers for tire components
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含改性硅酸盐纤维的用于轮胎部件的弹性体材料和轮胎专利
本专利技术的目的是用于轮胎部件的新颖弹性体材料，其特征在于良好的静态和动态机械性能，尤其在于特别低的滞后。这些弹性体材料包含根据本文以下描述的方法合适地改性的纳米尺寸的硅酸盐纤维。此外，本专利技术涉及包括该弹性体材料的轮胎部件和用于车轮的轮胎，这种轮胎具有较低的滚动阻力。专利技术背景在橡胶工业中，和特别地在轮胎工业中，已知向弹性体组合物中添加增强填料，其目的是改进通过硫化由此获得的弹性体材料的机械性能和耐磨性。炭黑由于其高增强能力，是最常用的填料。然而，它赋予制品强的滞后，即在动态条件下增加耗散的热量。在轮胎中，这导致滚动阻力的不期望的增加，并整体导致更高的燃料消耗、更多的污染排放和更高的运输成本的产生。目前，大多数汽车制造商越来越多地要求其供应商开发低滚动阻力的轮胎以减少消耗。为了降低弹性体材料的滞后，使用少量的炭黑和/或具有减小的表面积的炭黑不是决定性的，因为这样做会损害增强活性，从而使产品最终的静态机械性能和耐磨性恶化。通过使用所谓的“白”增强填料，例如石膏，滑石，高岭土，膨润土，二氧化钛，和特别地二氧化硅，可以部分或全部代替弹性体材料中的炭黑并且在保持足够的增强的同时赋予它们较低的滞后的填料，实现了这种意义上的改进。然而，仍然需要进一步降低轮胎的滚动阻力，并且因此确定允许进一步改进材料的滞后和增强之间平衡的新填料。事实上，填充有二氧化硅的弹性体材料的滞后对于某些特定应用仍然保持太高，例如在具有超低滚动阻力(ULRR)的轮胎或防爆胎中，其中反而需要明显较低的热分散和滚动阻力。填充有二氧化硅和/或硅酸盐的弹性体材料当被加入到经受更极大应力的那些轮胎部件中时并不总是显示出足够的性能，该轮胎部件是例如胎面、底层、胎圈保护层、胎壁、内层或胎壁插入件，如自支撑类型轮胎(防爆胎)的胎壁插入件。此外，通常的填料，特别地二氧化硅的一个问题由以下事实为代表：在动态条件下，即当填充有二氧化硅并硫化的弹性体材料在使用期间的轮胎中受到应力时，可能发生分散填料的部分破坏，这对机械性能产生不利影响。该个现象表现为动态模量的减少，当弹性体材料经受的变形越高时该动态模量的减少越明显。在实际意义上，精确地当轮胎受到较大应力时和因此精确地当弹性体材料必须显示出最好的机械性能时，填料的增强作用就不足了。这种现象被称为佩恩效应。基于硅酸盐纤维的填料虽然出乎意料地改进了经受高运行速度和/或极端驾驶条件的汽车的驾驶性能，但就过高的滚动阻力以及在最高变形下的较低支撑而言，似乎没有克服二氧化硅的缺点。在这方面，申请人名义的文献WO2012164433A1描述了在极端条件下使用时具有改进的性能的轮胎，特别是改进的驾驶稳定性，尤其在车辆的后侧。在这些轮胎中，至少一层弹性体材料在相对于胎冠的径向内部位置中施加，这种至少一层弹性体材料包含由镁和/或铝硅酸盐，特别是海泡石构成的纳米尺寸的纤维。然而，由海泡石纤维显著增强的弹性体材料随着动态变形的增加而显示出动态剪切模量的强烈降低(佩恩效应)，并且与填充有二氧化硅的材料相比具有更大的滞后。从文献中已知一些一般性的研究，其中描述了硅酸盐纤维，特别是海泡石的酸处理工艺。根据所采用的或多或少的剧烈条件，这种处理可导致散布在硅酸盐之间的离子的完全去除和硅酸盐转化成非结构化无定形二氧化硅(SilSep)，或导致离子的部分移走以及硅酸盐仅在表面处转化成二氧化硅，且保持纤维的针状形态。例如，文章“Novelanhydrousunfoldedstructurebyheatingofacidpre-treatedsepiolite”，Valentin,J.L.等人，AppliedClayScience，2007，36(4)，245-255和文章“Theroleofmagnesiumonthestabilityofcrystallinesepiolitestructure”Esteban-Cubillo,A.等人，JournaloftheEuropeanCeramicSociety，2008，28(9)，1763-1768，描述了部分或完全去除镁对海泡石形态的影响。根据申请人所知，现有技术中没有提示以有利地使用在温和条件下酸改性以及仅部分除去镁的针状硅酸盐纤维作为用于轮胎的弹性体材料中的另外填料。事实上，文章“EffectoftheTexturalCharacteristicsoftheNewSilicasontheDynamicPropertiesofStyrene-ButadieneRubber(SBR)Vulcanizates”PolymerComposites，(1988年6月)，第9卷第3期，第204-208页描述了一种研究，其中将经受浓酸(6N硝酸)处理以产生不同表面积的二氧化硅的海泡石纤维加入弹性体材料中，然后在动态性能方面进行评价。该文章并未暗示部分去除镁或保留处理过的纤维的针状形状。在文章“PreparationofSilicabyAcidDissolutionofsepioliteandStudyofitsreinforcingeffectinElastomers”,DieAngewandteMakromChemie(1982)，103，51-60中，作者描述了通过在可变的温度和时间下，用硝酸处理海泡石纤维制备具有不同镁含量的材料。该研究报道了这种完全提取的海泡石在用于轮胎的弹性体材料中的用途，所述完全提取的海泡石被描述为包含小于1％的残留Mg的具有高表面积的无定形二氧化硅，其已经完全失去了结晶有序性。通过完全提取Mg获得的这种二氧化硅作为市售沉淀的无定形二氧化硅的潜在低成本的供选择的方案提供。该文章仅报道了与填充有通过完全酸处理获得的二氧化硅的混合物有关的静态机械性能的数据。在现有技术中，通过将海泡石纤维置于合适的溶剂中，从一开始与提取所需的总酸量接触，进行镁的去除反应。这些悬浮液的pH必然为酸性，通常远低于2，这使得难以使用对酸腐蚀敏感的常见钢装置。此外，从开始在相对高酸浓度下工作，镁的提取快速进行，使得特别难以在预设定的数值中断提取过程。总之，申请人已知的与轮胎工业有关的相关出版物教导了海泡石纤维的剧烈处理-通常使用过浓的酸或在剧烈的能量条件下以便完全并快速地去除镁，且常常改变纤维的结晶度和形态。专利技术概述申请人自己已经设定了如何进一步降低填充有二氧化硅的现有弹性体材料的滞后的问题，以制造具有最小滚动阻力的轮胎(ULRR轮胎)，其可用于特别苛刻的条件或具有更广泛的适用性，例如用于夏季、所有季节或冬季的汽车轮胎，以及轻型运输轮胎或用于重型车辆的轮胎。申请人还设定了在对于填充有二氧化硅和/或炭黑的轮胎的弹性体材料的典型的高变形下最小化机械性能劣化的目的，同时保持其他重要的性能例如有限的滚动阻力、刚性、耐磨性和在驾驶车辆中的操纵和舒适度。申请人已经发现，纳米尺寸的硅酸盐纤维-根据下文所述的方法合适地改性-替代传统填料或除了传统填料以外赋予它们掺入其内的弹性体材料意想不到的性能。这些弹性体材料的特征在于不仅在于高的静态模量值，还在于在高变形下维持动态模量以及当经受应力时降低的热产生，用于减少佩恩效应和滞后两者。包含本专利技术的改性纤维的弹性体材料的动态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于轮胎部件的弹性体组合物，其至少包含：(a)100phr的至少一种二烯弹性体聚合物；(b)1至80phr包含3.8％至12％镁的纳米尺寸的改性硅酸盐纤维，其具有基本上保留的针状形态；(c)0至120phr的标准增强填料；和(d)0至20phr的偶联剂，其中所述改性纤维可根据包括以下步骤的方法获得：‑提供包含镁的纳米尺寸的针状形态的硅酸盐纤维，‑将所述纤维悬浮在液体介质中，‑将至少一种酸化合物添加到悬浮液中，使介质的pH达到2至4，优选2.5至3.5，‑通过进一步添加酸，使得反应进行，维持介质的pH达到2至4，优选2.5至3.5，直到从纤维提取10wt％至70wt％的镁，基本上保留其晶体结构和针状形态，和‑将如此改性的纤维与液体介质分离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.26 IT 1020160001083181.一种用于轮胎部件的弹性体组合物，其至少包含：(a)100phr的至少一种二烯弹性体聚合物；(b)1至80phr包含3.8％至12％镁的纳米尺寸的改性硅酸盐纤维，其具有基本上保留的针状形态；(c)0至120phr的标准增强填料；和(d)0至20phr的偶联剂，其中所述改性纤维可根据包括以下步骤的方法获得：-提供包含镁的纳米尺寸的针状形态的硅酸盐纤维，-将所述纤维悬浮在液体介质中，-将至少一种酸化合物添加到悬浮液中，使介质的pH达到2至4，优选2.5至3.5，-通过进一步添加酸，使得反应进行，维持介质的pH达到2至4，优选2.5至3.5，直到从纤维提取10wt％至70wt％的镁，基本上保留其晶体结构和针状形态，和-将如此改性的纤维与液体介质分离。2.权利要求1的组合物，其中纳米尺寸的针状形态的所述改性硅酸盐纤维(b)具有至少2:1，优选地至少3:1，更优选地至少5:1的长径比。3.权利要求1或2的组合物，其中包含镁的纳米尺寸的针状形态的所述硅酸盐纤维是海泡石纤维。4.前述权利要求任一项的组合物，其中纳米尺寸的针状形态的所述改性硅酸盐纤维(b)的存在量为1phr至60phr，优选3phr至40phr，更优选5phr至30phr。5.前述权利要求任一项的组合物，其包括选自炭黑、沉淀的无定形二氧化硅、天然来源的无定形二氧化硅、非改性硅酸盐纤维及其混合物中的标准增强填料(c)。6.前述权利要求任一项的组合物，其包括含量为1phr至120phr，优选20phr至90phr的所述标准增强填料(c)。7.前述权利要求任一项的组合物，其中改性纤维(b)和标准填料(c)的总量为20phr至120phr，更优选30phr至90phr。8.前述权利要求任一项的组合物，其中纳米尺寸的针状形态的所述改性硅酸盐纤维(b)包含9.5％至12％的镁。9.权利要求1-8任一项的可硫化弹性体组合物，其用于轮胎部件，...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·詹尼尼，L·塔迪耶洛，T·哈内尔，E·科巴尼，B·迪克雷迪科，M·达里恩佐，R·斯科蒂，F·莫拉佐尼，J·J·佩雷斯卡乔，D·J·胡尔韦塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT
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