橡胶组合物制造技术

橡胶组合物包括１００重量份天然橡胶和／或二烯基合成橡胶，１５－８５重量份二氧化硅，占二氧化硅量１－１５重量％的分散改进剂；另一橡胶组合物包括１００重量份天然橡胶和／或二烯基合成橡胶，２０－６０重量份二氧化硅，３０－８０份十六烷基三甲基溴化铵吸附量（ＣＴＡＢ）不小于１２０ｍ↑［２］／ｇ、邻苯二甲酸二丁酯吸附量（ＤＢＰ）不小于１２０ｍｌ／１００ｇ的碳黑，和占二氧化硅量３－１５重量％的分散改进剂，二氧化硅和碳黑的总量为５０－１２０重量份。特殊的含氮羰基化合物或硅油用作分散改进剂。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及与二氧化硅共混的橡胶组合物，更特别地涉及通过增加二氧化硅在橡胶中的分散性而降低了门尼粘度并改善了低发热性能和耐磨性的橡胶组合物。此外，本专利技术涉及增加了二氧化硅的分散性且实现有效硫化的橡胶组合物。相应地，本专利技术涉及改善了性能诸如在湿路面的刹车性能(下文称“湿性能”)，在干路面的驾驶稳定性(下文称“干性能”)及在其外胎应用了上述橡胶组合物的轮胎耐磨性的橡胶组合物。
技术介绍
碳黑迄今一直用作橡胶的增强填料。这是因为与其它填料相比碳黑具有高增强性和优秀的耐磨性。近年来，在社会要求节约能源和自然资源的情况下，特别为了节约汽车的燃料消耗，同时已经开始要求降低橡胶组合物的发热。在计划借助碳黑降低橡胶组合物发热的情况下，考虑填加少量碳黑或者使用具有大颗粒度的碳黑。但是在任一方法中，众所周知降低发热与增强性及耐磨性具有矛盾的关系。另一方面，已知二氧化硅是降低橡胶组合物发热的一种填料，且迄今已申请了许多专利，如日本公开特许公报平3-252431，日本公开特许公报平3-252433，日本公开特许公报平4-224840，日本公开特许公报平5-51484和日本公开特许公报平5-271477。而且，就轮胎外胎而言，已知通过在轮胎外胎的橡胶组合物中共混二氧化硅可改善湿滑特性。但另一方面，其中同时包含有耐磨性降低的缺点。因此，报道了混有硫化控制硅烷偶联剂的橡胶组合物作为组合物以克服在混有二氧化硅的外胎中耐磨性下降的缺点(日本公开特许公报昭61-4742)。此外，已知由特定量的碳黑、特定量的二氧化硅和硅烷偶联剂与高聚物共混而组成的橡胶组合物(日本公开特许公报平5-271477)，及借助特殊的二氧化硅和特殊的碳黑而改善了耐磨性和湿滑性的轮胎外胎的橡胶组合物，以及该橡胶组合物的制备方法(欧洲专利501227)。再者，已知为改善湿滑特性和耐磨性，将由特殊的高聚物和特殊的碳黑组成的外胎橡胶组合物与二氧化硅共混的技术(日本公开特许公报平7-48476，日本公开特许公报平7-90122和日本公开特许公报平8-73657)。但是，由于作为表面官能团的硅烷醇基团间的氢键作用，易于引起二氧化硅颗粒间的凝聚，因此必须延长捏合时间以提高二氧化硅在橡胶中的分散性。二氧化硅在橡胶中的不充分分散带来的问题是橡胶组合物的门尼粘度增大，加工性能(如挤出性能)变差。此外，存在的问题是，由于二氧化硅颗粒表面是酸性的，颗粒吸收在硫化橡胶组合物时用作硫化促进剂的碱性物质，因此硫化不能充分进行，以至弹性模量不能得到提高。再者，存在另一个问题，由于在混有二氧化硅的组合物中动态弹性储能模量(E’)降低，轮胎外胎的整体刚性下降而降低了干性能。据报道，通过将特殊的高聚物、特殊的碳黑与二氧化硅共混所获得的橡胶组合物用于外胎的充气轮胎其湿性能、耐磨性和干性能均有改善(日本公开特许公报平8-53002)。但在这种情况下，因为具有高玻璃化转变温度(Tg)的材料用作橡胶组分，耐磨性未必得到充分改善。为了解决这些问题，已发展了各种硅烷偶联剂，但二氧化硅的分散尚未达到足够高的水平，且特别难于获得工业上二氧化硅的良好分散。此外，在日本特许公报昭63-2886和日本公开特许公报平6-157825中公开了使用疏水的沉淀硅酸。但是，包含的缺点是，由于使用了完全疏水性处理的沉淀硅酸，与硅烷偶联剂反应的表面硅烷醇基团消失，因此橡胶不能被充分增强。另一方面，日本公开特许公报平3-197536公开了通过用0.05-20重量份烷基胺化合物和20-150重量份增强填料如碳黑与100重量份选自天然橡胶和二烯基合成橡胶的至少一种橡胶共混以试图改善发热性。然而，在上述申请中既没有公开也没有建议尝试改善混有二氧化硅的橡胶组合物的二氧化硅的分散性及混有二氧化硅的橡胶组合物的生热性和耐磨性。因此，本专利技术的一个目的是解决包含在传统技术中的上述问题，并提供一种提高了二氧化硅的分散性，降低了门尼粘度并改善了低发热性能和耐磨性的橡胶组合物。此外，本专利技术的另一个目的是提供一种橡胶组合物，当它用于轮胎的外胎时可改善轮胎湿性能、耐磨性和干性能，它们之间达到良好的平衡。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术者们对二氧化硅共混的橡胶组合物进行了深入细致的研究，并发现将特定量的特殊分散改进剂捏合入规定量的二氧化硅中在很大程度上提高了二氧化硅在橡胶中的分散性，降低了橡胶组合物的门尼粘度并提供了低发热性和高耐磨性，由此完成了本专利技术。此外，为解决上述问题，本专利技术者对二氧化硅共混的橡胶组合物进行了深入细致的研究，并发现用规定量的二氧化硅与规定量的特殊碳黑共混并将特定量的特殊分散改进剂捏合入已共混的二氧化硅中，很大程度地提高了二氧化硅在橡胶中的分散性，可使硫化有效地进行，且提供了良好的湿性能，良好的耐磨性和良好的干性能，由此完成了本专利技术。也就是说，根据本专利技术的一个方面，它提供了通过在每100重量份含有天然橡胶和/或二烯基合成橡胶的橡胶组分中共混15-85重量份二氧化硅和占二氧化硅量1-15重量％的分散改进剂而制备的橡胶组合物。在上述组成中，有效的上述分散改进剂为选自由下列通式(I)-(III)任意一个所表示的含氮羰基化合物中的任何一个化合物 其中R代表氢，含1-20个碳原子的线性或支链、饱和或不饱和的脂肪烃，芳香烃或脂环烃，且可以是相同的或不同的；由下列通式(IV)所表示的胺改性硅油R5或 或X1(IV)其中R5代表烷基或苯基；1≤m+n≤200且n/(m+n)≥0.15；X1代表由-R1NR2R3或-R1NHR4NR2R3表示的氨基或N-取代的氨基；R1和R4代表-(CH2)n-(条件是n为1，2或3)；R2和R3可以是相同的或不同的且代表氢原子，含1-36个碳原子的烷基或苯基；m和n代表各个结构单元的总数且包括连续的(嵌段结构)和随机分布的(无规结构)；由下列通式(V)所表示的脂肪酸酯改性硅油R6或 或X2(V)其中R6代表烷基或苯基；1≤p+q≤200且q/(p+q)≥0.15；X2代表由-OCOR7表示的脂肪酸酯基团；R7代表烷基或链烯基，其中每种皆含1-36个碳原子；p和q代表各个结构单元的总数且包括连续的(嵌段结构)和随机分布的(无规结构)；由下列通式(VI)所表示的环氧改性硅油R8或 或X3(VI)其中R8代表烷基或苯基；1≤r+s≤200且s/(r+s)≥0.15；X3代表由 或 表示的含环氧的基团；r和s代表各个结构单元的总数且包括连续的(嵌段结构)和随机分布的(无规结构)；由下列通式(VII)所表示的烷氧基改性硅油R9或 或X4(VII)其中R9代表烷基或苯基；1≤t+u≤200且u/(t+u)≥0.15；X4代表烷氧基；t和u代表各个结构单元的总数且包括连续的(嵌段结构)和随机分布的(无规结构)；由下列通式(VIII)所表示的α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷 1≤g≤80。此外，根据本专利技术的另一个方面，它提供了通过在每100重量份含有天然橡胶和/或二烯基合成橡胶的橡胶组合物中共混20-60重量份二氧化硅，30-80重量份十六烷基三甲基溴化铵吸附量(CTAB)为120m2/g或更多和邻苯二甲酸二丁酯吸附量(DBP)为120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，该组合物是通过在每１００重量份含有天然橡胶和／或二烯基合成橡胶的橡胶组分中共混１５－８５重量份二氧化硅及占所述二氧化硅量１－１５重量％的分散改进剂而制备。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：荒木俊二，柳泽和弘，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]