具有二氧化硅补强的胎面的轮胎制造技术

本发明专利技术涉及具有主要由二氧化硅补强的橡胶胎面的轮胎，其中所述胎面的橡胶是由基于至少三种丁二烯基的合成橡胶弹性体组成的，该合成橡胶包含两种Ｔｇ间隔开的异戊二烯／丁二烯共聚物弹性体和顺式１，４－聚丁二烯弹性体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有主要用二氧化硅补强的橡胶胎面的轮胎。一方面，该胎面由特定的多成分橡胶共混物组成，该橡胶共混物是用一定量的二氧化硅或二氧化硅与炭黑的组合补强的。具体地说，所述轮胎胎面的橡胶是由具有隔开的Tg的两种异戊二烯/丁二烯共聚物弹性体和顺式1，4-含量在大约90-99％的顺式1，4-聚丁二烯弹性体组成的。除了使用上述三种基础弹性体外，还可以再使用其它的基于二烯的弹性体。充气橡胶轮胎通常制成具有橡胶胎面的形式，橡胶胎面可以是一般用炭黑补强的各种橡胶的共混物。一方面，对橡胶进行评定、选择和共混的目的是获得期望的在各种气候和相应的温度条件下的轮胎胎面性能，包括平衡的轮胎胎面特性，尤其是在湿路上、雪和冰上的性能以及可接受的胎面磨损。对于使用橡胶的各种应用，包含例如轮胎、尤其是轮胎胎面的应用，使用含有大量补强填充剂的硫磺硫化橡胶。通常将炭黑用于此目的，通常它能给硫磺硫化橡胶提供或增强良好的物理性能。粒状二氧化硅有时也用于此目的，特别是当二氧化硅与偶联剂一起使用时。在某些情况下，二氧化硅和炭黑的组合被用作包括轮胎胎面在内的各种橡胶产品的补强填充剂。重要的是，应当知道，如果二氧化硅不与偶联剂一起使用，则通常炭黑被认为是比二氧化硅有效得多的用于橡胶轮胎胎面的补强填充剂。的确，如果二氧化硅不与偶联剂一起使用，则至少与炭黑相比，往往缺乏使得二氧化硅成为大多数用途的(包括轮胎胎面)的补强填充剂的二氧化硅颗粒和橡胶弹性体之间的物理和/或化学结合或者至少在程度上不够。尽管设计了各种处理和方法来克服这些不足，但常常使用既能够与二氧化硅表面又与橡胶弹性体分子反应的化合物，本领域技术人员将这种化合物称为偶联剂。例如，可以将这样的偶联剂与二氧化硅颗粒预先混合或预先反应；或者在橡胶/二氧化硅加工、或混合阶段将偶联剂加到橡胶混合物中。如果在橡胶/二氧化硅混合或者加工阶段将偶联剂和二氧化硅分别加到橡胶混合物中，则认为偶联剂随后与二氧化硅就地结合了。特别是，这样的偶联剂可以由例如具有能够与二氧化硅表面反应的组成部分(硅烷部分)和能够与橡胶特别是含有碳一碳双键(即不饱和)的硫磺硫化橡胶的硅烷组成的。就这样，偶联剂然后起二氧化硅和橡胶之间的连接桥的作用，从而增强了二氧化硅对橡胶的补强作用。偶联剂的橡胶活性基团成分(或部分)可以是例如一个或多个诸如巯基、氨基、乙烯基、环氧基和硫之类的基团，优选是硫或巯基，更优选是硫。已经提出了许多用来结合二氧化硅和橡胶的偶联剂，例如含有多硫化物成分或结构的硅烷偶联剂，例如在硫桥上含有2至大约6个硫原子的多硫化(三烷氧基甲硅烷基烷基)，例如四硫化、三硫化和二硫化二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)。例如可参见美国专利第3873489号。对于二氧化硅补强的轮胎胎面，美国专利第5066721号在其对比试验例1的表3(第15栏)公开了溶液聚合制备的含有50份二氧化硅的SBR在轮胎胎面中的使用。表4(第17栏)阐述了这种轮胎的制备。美国专利第5227425号公开了溶液聚合制备的SBR的使用，它是用具有特定的二氧化硅特性的二氧化硅补强并且优于乳液聚合制备的SBR。美国专利第4519430号公开了一种富含二氧化硅的轮胎胎面，它含有多种弹性体和二氧化硅与炭黑的混合物，其中要求以二氧化硅为二氧化硅/炭黑补强填充剂的主要成分。我们通过对上述专利文献的引用将其结合入本文中。在先有技术中，人们还知道由(a)10-50phr顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶和(b)50-90phr其它二烯橡胶组成的轮胎胎面，其中所述二烯选自(i)Tg为-70℃至-100℃的异戊二烯/丁二烯橡胶(IBR-A)和(ii)其它Tg为-5℃至-30℃的二烯橡胶，例如选自异戊二烯/丁二烯橡胶(IBR-B)、顺式1，4-丁二烯橡胶、3，4-聚异戊二烯橡胶、苯乙烯/丁二烯橡胶、苯乙烯/异戊二烯橡胶和顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶；其中要求IBR-A的Tg至少比“其它二烯橡胶”(包括IBR-B)的Tg低40℃。这里为清楚起见加上了“IBR-A”和“IBR-B”。本文所用的＂phr＂一词，按照常规实践，是指“每100重量份橡胶或弹性体对应材料的份数”。在本专利技术的说明书中，如果使用术语“橡胶”和“弹性体”，则除非预先说明，是可以互相交换的。如果使用术语“橡胶组合物”、“混合的橡胶”和“橡胶化合物”，除非预先说明，是可以相互交换的，指与各种成分或材料共混或混合的橡胶，这样的术语对于橡胶混合领域的技术人员是公知的。除非预先说明，本文所用的聚合物特别是弹性体的Tg是指其玻璃化转变温度，该温度值通常是用例如示差扫描量热计以每分钟15℃、通常或者用每分钟大约10℃的加热速率观察吸收能对时间曲线的转变而测定的。应当理解，上述Tg值的测定对于本领域技术人员是熟知的。本专利技术提供一种具有橡胶胎面的充气轮胎，所述橡胶胎面是由下述成分组成的(基于100重量份橡胶计)(A)至少三种二烯基弹性体，包括(i)大约20至50、优选大约30-40phr含有大约20-60％异戊二烯并且Tg为大约-35℃至大约-50℃的异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶(IBR-1)，(ii)大约20-50、优选大约15-40phr含有大约15-40％异戊二烯并且Tg为大约-65℃至大约-90℃的异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶(IBR-2)，其中所述IBR-2的Tg至少比所述IBR-1的Tg低30℃，和(iii)大约20-50、优选大约20-40phr顺式含量在大约90-99％并且Tg在大约-85℃至大约-105℃范围内的顺式1，4-聚丁二烯胶(顺式BR)，(B)大约30-110、优选大约50-100phr粒状二氧化硅，(C)至少一种具有能够与二氧化硅表面反应的硅烷部分和能够与所述弹性体相互作用的部分的二氧化硅偶联剂，二氧化硅与偶联剂的重量比为大约8/1至大约20/1，和(D)大约5-50或者大约5-30phr炭黑，其中二氧化硅与炭黑的重量比至少为1/1，优选在大约4/1至大约20/1的范围内，并且其中二氧化硅和炭黑的总量为大约50-120，优选大约70-105phr。所述胎面橡胶还可以含有大约5-30或者大约5-20phr至少再一种Tg在大约-20℃至大约-70℃的弹性体，它可以选自至少一种乙烯基含量在30-55％范围内的中乙烯基聚丁二烯(MVBR)、乙烯基含量在55-75％范围内的高乙烯基聚丁二烯(HVBR)；Tg在大约-20℃至大约-50℃的3，4-聚异戊二烯和天然或合成的、优选天然的顺式1，4-聚异戊二烯。应当指出，在上述-20℃至-70℃温度范围内，3，4-聚异戊二烯的Tg更一般地在大约-20℃至大约-50℃，而顺式1，4-聚异戊二烯的Tg更一般地在大约-60℃至大约-70℃的范围内。含有所述至少三种基于合成丁二烯橡胶的橡胶共混物是本专利技术的一个重要特征，用以增强含有二氧化硅补强剂的轮胎胎面的性能，特别是具有含大量二氧化硅的二氧化硅/炭黑补强填充剂的轮胎胎面的性能。一方面，要求该异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶(IBR-1)的异戊二烯含量为大约20-60％，Tg为大约-35℃至大约-50℃的范围内；要求异戊二烯/丁二烯共聚物橡胶(IBR-2)的异戊二烯含量为大约15-40％，Tg在大约-65℃至大约-90℃的范围内。我们本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充气轮胎，其特征在于它具有由下述成分组成的橡胶胎面（基于１００重量份橡胶计）：（Ａ）三种二烯基弹性体，包括（基于橡胶胎面计）（ｉ）大约２０至５０ｐｈｒ含有大约２０－６０％异戊二烯并且Ｔｇ为大约－３５℃至大约－５０℃的异戊二烯／丁二烯共聚橡胶（ＩＢＲ－１），（ｉｉ）大约２０－５０ｐｈｒ含有大约１５－４０％异戊二烯并且Ｔｇ为大约－６５℃至约－９０℃的异戊二烯／丁二烯共聚物橡胶（ＩＢＲ－２），其中所述ＩＢＲ－２的Ｔｇ至少比所述ＩＢＲ－１的Ｔｇ低３０℃，和（ｉｉｉ）大约２０－５０ｐｈｒ顺式含量在大约９０－９９％并且Ｔｇ在大约－８５℃至大约－１０５℃范围内的顺式１，４－聚丁二烯橡胶（顺式ＢＲ橡胶），（Ｂ）大约３０－１１０ｐｈｒ粒状、沉淀二氧化硅，（Ｃ）至少一种具有能够与二氧化硅表面反应的硅烷部分和能够与所述弹性体相互作用的部分的二氧化硅偶联剂，二氧化硅与偶联剂的重量比为大约８／１至大约２０／１，和（Ｄ）大约５－５０ｐｈｒ炭黑，其中二氧化硅与炭黑的重量比至少为１／１，并且其中二氧化硅和炭黑的总量为大约４０－１２０ｐｈｒ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D卢卡斯，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]