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用二氧化硅定量补强的橡胶胎面的轮胎，该胎面是由三种基础弹性体即乳液聚合制备的苯乙烯／丁二烯共聚物橡胶、顺式１，４－聚丁二烯橡胶和高乙烯基聚丁二烯橡胶组成的。该基础弹性体组合物还可选地含有少量顺式１，４－聚异戊二烯天然橡胶。（*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用二氧化硅定量补强的橡胶胎面的轮胎。一方面，该胎面是用一定量的二氧化硅或二氧化硅与炭黑的组合补强的三种基础弹性体组成的。一方面，胎面橡胶应当由包括乳液聚合制备的苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶、顺式1，4-聚丁二烯橡胶和高乙烯基聚丁二烯橡胶的三种基础弹性体组成的。该基础弹性体组合物还可选地含有少量顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶。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轮胎胎面性能，特别是平衡的轮胎胎面特性，主要是滚动阻力、牵引力和磨损。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。已经制备了用于各种目的的各种橡胶组合物，其中包括含有一定量1，2-构型(有时称为乙烯基含量)的聚丁二烯的轮胎胎面。所述各种组合物的代表性实例包括例如各种专利说明书如美国专利第3937681号关于在1，2-位上含有25-50％其单体单元的聚丁二烯的轮胎胎面的描述。英国专利第1166832号涉及在1，2-位上含有至少50％其单体单元的“高乙烯基”丁二烯橡胶的轮胎胎面。美国专利第4192366号涉及“中乙烯基”聚丁二烯的组合物及其与天然橡胶的共混物，这样的组合物要求含有一定量的炭黑。美国专利第3978165号涉及一种可用于轮胎胎面的组合物，它是由(a)“中乙烯基”聚丁二烯，(b)聚丁二烯和(c)丁二烯/苯乙烯橡胶组成的。德国专利DE No.2936-72涉及用于轮胎的、含有35-70％1，2-单元的聚丁二烯与聚异戊二烯橡胶和可选的顺式聚丁二烯或苯乙烯/丁二烯橡胶的混合物。美国专利第3827991、4220564和4224197号涉及含有至少70％1，2-构型的聚丁二烯与各种其它橡胶的组合。美国专利第4192366号涉及顺式聚异丁二烯橡胶轮胎和用过量硫磺硫化的中乙烯基聚丁二烯橡胶共混物的胎面的轮胎。美国专利第4530959号涉及胎面由中乙烯基聚丁二烯、顺式1，4-聚异戊二烯橡胶和苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶组成的轮胎，其中中乙烯基聚丁二烯橡胶可按照美国专利第4230841所述的方法，在极性改性剂和二乙烯基苯存在下聚合丁二烯来制备。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橡胶(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，这样的偶联剂通常由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-碳双键(即不饱和)的硫磺硫化橡胶反应的组成部分的硅烷组成的。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。一方面，偶联剂的硅烷部分明显地可能通过水解与二氧化硅表面形成键合，而偶联剂的橡胶反应性成分又与橡胶本身结合。通常偶联剂的橡胶反应性成分是温度敏感性的并且在最终和较高温度的硫磁硫化阶段，从而在随后的橡胶/二氧化硅/偶联剂混炼阶段，因此也就是在偶联剂的硅烷基团与二氧化硅结合之后，倾向于与橡胶结合。然而，部分地由于偶联剂的典型的温度敏感性，在初始橡胶/二氧化硅/偶联剂混炼阶段期间，从而在随后的硫化阶段之前，在偶联剂的橡胶反应性成分与橡胶之间可能出现某种程度的组合或键合。偶联剂的橡胶反应性成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，例如四硫化二(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4519430号公开了一种富含二氧化硅的轮胎胎面，它含有溶液或乳液SBR、可选的聚丁二烯橡胶和/或聚异戊二烯橡胶以及二氧化硅与炭黑的混合物，其中要求二氧化硅是二氧化硅/炭黑补强填充剂的主要成分。EPO申请No.447066公开了由二氧化硅和硅烷偶联剂与用有机碱金属引发剂制备的聚丁二烯或苯乙烯/丁二烯共聚物组成的橡胶构成的用于轮胎胎面的橡胶组合物，它还可以含有其它特定的橡胶。本文所用的“phr”一词，按照常规实践，是指“每100重量份橡胶所对应的材料的份数”。术语如“混炼胶”、“胶料”和“橡胶组合物”一般地代表已经与各种橡胶配合成分混合了的橡胶。这样的术语对于橡胶混合领域尤其是轮胎领域的技术人员是公知的。在本文中，如果使用术语“硫化的”“硫化”，是可以交换使用的，是指橡胶的硫化，该术语对于橡胶硫化领域的技术人员是熟知的。本专利技术提供一种具有胎面的充气轮胎，所述胎面是由下述成分组成的(基于100重量份橡胶计)(A)一种弹性体，它包含(i)大约15至大约40、或者优选大约15-25phr乳液聚合制备的苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶，(ii)大约85-60、或者大约85-75phr两种由下述成分组成的二烯基弹性体(a)大约10-30、或者大约15-25phr顺式1，4-聚丁二烯橡胶和(b)大约30-60、或者大约40-60phr乙烯基含量在大约50-90％(重量)、或者在大约55-75％(重量)范围内的高乙烯基聚丁二烯橡胶，(B)大约55-90、或者大约60-85phr粒状、优选沉淀的二氧化硅，(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硫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7/1至大约15/1，和(D)大约0-50或者大约5-25phr炭黑，其中二氧化硅与炭黑(如果使用的话)的重量比至少为2/1，或者至少为4/1，通常优选至少10/1，并且其中二氧化硅和炭黑(如果使用的话)的总量为大约40-110，或者大约60-90phr。一方面，本专利技术的用于二氧化硅补强轮胎胎面橡胶的三种基础橡胶弹性体还可以含有大约5-20phr顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶。再一方面，本专利技术的这三种基础橡胶弹性体不论是否含有所述可选的再一种天然橡胶都可含有大约5-20phr至少一种选自下述物质的弹性体3，4-聚异戊二烯橡胶、异戊二烯/丁二烯共聚物弹性体、苯乙烯/异戊二烯共聚物弹性体、乳液聚合制备的苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯三元共聚物弹性体和乙烯基含量为大约40-50％的中乙烯基聚丁二烯橡胶。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胎面（基于１００重量份橡胶计）：（Ａ）一种弹性体，它包含（ｉ）大约１５－４０ｐｈｒ乳液聚合制备的苯乙烯／丁二烯共聚物橡胶，（ｉｉ）大约８５－６０ｐｈｒ两种主要由下述成分组成的二烯基弹性体：（ａ）大约１０－３０ｐｈｒ顺式１，４－聚丁二烯橡胶和（ｂ）大约３０－６０ｐｈｒ乙烯基含量在大约５０－９０％（重量）范围内的高乙烯基聚丁二烯橡胶，（Ｂ）大约５５－９０ｐｈｒ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硫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７／１至大约１５／１，和（Ｄ）大约０－５０ｐｈｒ炭黑，其中二氧化硅与炭黑（如果使用的话）的重量比至少为２／１，并且其中二氧化硅和炭黑（如果使用的话）的总量为大约４０－１１０ｐｈｒ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JK胡贝尔，MJ克罗福，
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]