轮胎用橡胶组合物和充气轮胎制造技术

本发明专利技术提供了能保持燃料经济性的同时实现耐磨性和加工性能的轮胎用橡胶组合物，以及包括该橡胶组合物的充气轮胎。轮胎用橡胶组合物，包含由如下的平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5，

Rubber compositions and inflatable tires for tyres

The invention provides a rubber composition for a tire that can maintain the fuel economy while achieving wear resistance and processing performance, as well as an inflatable tire including the rubber composition. The rubber composition for tires comprises an organosilicon compound shown in the following average composition (I). The ratio of sulfur atoms to silicon atoms in the formula is 1 to 1.5.

【技术实现步骤摘要】
轮胎用橡胶组合物和充气轮胎
本专利技术涉及一种用于轮胎的橡胶组合物，和包括该橡胶组合物的充气轮胎。
技术介绍
最近对安全和省油的汽车的需求，创造了对轮胎橡胶材料的需要，以实现同时改善湿滑性能，燃料经济性和耐磨性。然而，由于这些性能具有折衷关系，因此通常很难实现这些性能的平衡改进。二氧化硅(用于减少生热性的填料)已经被用来解决这个问题。然而，二氧化硅颗粒由于表面上硅烷醇官能团的氢键结合而倾向于聚集，从而分散不够，导致如不良的加工性等问题。在这方面，已经开发了使用硅烷偶联剂改善二氧化硅分散性的技术。例如，专利文献1提出用硅烷偶联剂如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。然而，尽管使用了这种通用硅烷偶联剂，仍需要进一步改进，以达到高度的加工性和耐磨性。引用列表专利文献专利文献1：JP4266248B
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于解决该问题，提供能在保持燃料经济性的同时实现耐磨性和加工性能的轮胎用橡胶组合物，以及包括该橡胶组合物的充气轮胎。解决问题的技术方案本专利技术涉及一种轮胎用橡胶组合物，包含由如下的平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5，式中x是硫原子的平均数；m表示6～12的整数；R1～R6是相同或不同的，分别表示C1-C6烷基或烷氧基，R1～R3中的至少一个和R4～R6中的至少一个为烷氧基，R1～R6表示的烷基或烷氧基中的二个以上可连接形成一个环。优选地，所述橡胶组合物包含：二烯橡胶；相对于100质量份的二烯橡胶，为5至150质量份的无机填料；相对于100质量份的无机填料，为0.5至15质量份的有机硅化合物。无机填料优选具有90质量％以上的二氧化硅含量。本专利技术还涉及一种由该橡胶组合物形成的充气轮胎。专利技术的有益技术效果本专利技术的轮胎橡胶组合物包含由平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5。这样的橡胶组合物能在保持燃料经济性的同时，实现耐磨性和加工性。具体实施方式本专利技术的轮胎橡胶组合物包含由如下平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0到1.5，式中x是硫原子的平均数；m表示6～12的整数；R1～R6是相同或不同的，分别表示C1-C6烷基或烷氧基，R1～R3中的至少一个和R4～R6中的至少一个为烷氧基，R1～R6表示的烷基或烷氧基中的二个以上可连接形成一个环。本专利技术人发现，当式(I)中的有机硅化合物作为硅烷偶联剂加入到含有无机填料的二烯橡胶组合物中时，该橡胶组合物具有良好的燃料经济性(低生热性)并且进一步平衡提高燃料经济性，加工性(这通常是含二氧化硅配方的缺点)，和耐磨性(与燃料经济性相冲突)。产生这种技术效果的原因不是绝对清楚的，但可能如下所示。有机硅化合物(硅烷偶联剂)引起二氧化硅与橡胶的交联。特别是式(I)的化合物(在硫原子和硅原子之间具有6到12个碳原子)用作硅烷偶联剂时，二氧化硅和橡胶之间的键长比使用普通硅烷偶联剂时的更长。然后可以认为，一定程度的柔韧性被给予该交联部分，其有利于可引起橡胶断裂的外部应力的弛豫。由于这个原因，有机硅化合物比普通硅烷偶联剂能更好地提高耐磨性。也可能由于硅和硫之间的碳原子数大于常用的硅烷偶联剂，有机硅化合物的硅烷化率略有降低，从而减少在混炼中二氧化硅与橡胶之间的过度结合，结果提供了良好的加工性能。因此，可以在保持良好的燃料经济性同时实现加工性和耐磨性，从而实现这些性能的平衡改善。符号x表示有机硅化合物的平均硫原子数。这意味着，平均组成式(I)的有机硅化合物是具有不同硫原子数的化合物的混合物，x是包含在橡胶组合物中的有机硅化合物的硫原子的平均数目。符号x定义为{2×(硫原子数)}/(硅原子数)。考虑到燃料经济性，耐磨性和加工性的平衡，x优选为2.0至2.4，更优选为2.0至2.3。特别是当x低于上述的上限时，会降低未硫化橡胶的门尼粘度的增加，从而导致良好的加工性能。硫原子数和硅原子数通过如下方式确定：通过x射线荧光分析分别测定该组合物中的硫和硅的量并根据它们各自的分子量对其进行换算。符号m表示6到12的整数，优选为6到10的整数，更优选为8。在这种情况下，可以实现上述效果，并因此可以充分地实现本专利技术的效果。烷基(R1～R6)中大量的碳原子往往会导致更多的抑制硅烷化。在这种情况下，能改善加工性，而同时由于不足的硅烷化，燃料经济性，增强性能，耐磨性，或其他性能可能劣化。从性能的平衡观点出发，烷基(R1～R6)优选具有1到6个碳原子，更优选1至4个碳原子。烷基可以是线性的、支链的或环状的。具体的例子包括甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，仲丁基和叔丁基。烷氧基(R1～R6)中大量的碳原子往往会导致更多的抑制硅烷化。在这种情况下，加工性改善，而同时由于不足的硅烷化，燃料经济性，增强性能，耐磨性，或其他性能可能劣化。从性能的平衡观点出发，烷氧基(R1～R6)优选有1到6个碳原子，更优选1至4个碳原子。烷氧基中的烃基可以是线性的、支链的或环状的。具体的例子包括甲氧基，乙氧基，正丙氧基，异丙氧基，和正丁氧基。烷基或烷氧基(R1～R6)中大量的碳原子往往会导致更多的抑制硅烷化。在这种情况下，加工性能改善，而同时由于不足的硅烷化，燃料经济性，增强性能，耐磨性，或其他性能可能劣化。R1～R3中的至少一个和R4～R6中的至少一个是C1-C6烷氧基，优选R1～R3中的二个以上和R4～R6中的二个以上是C1-C6烷氧基。R1～R6中C1-C6烷基或烷氧基的两个或两个以上可连接形成一个环。例如，(i)当作为R1的一个乙氧基与作为R2的一个甲基连接形成一个环时，和(ii)当作为R1的一个乙基与作为R2的一个甲基连接形成一个环时，R1和R2分别形成与Si连接的二价基团：“-O-C2H4-CH2-”和“-C2H4-CH2-”。有机硅化合物中的硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5。也就是说，在橡胶组合物中存在的平均组成式(I)的有机硅化合物中的硫原子总数与硅原子总数的比率落在上述范围内。考虑到燃料经济性、耐磨性和加工性能的平衡，硫原子数与硅原子数的比率优选为1.0～1.2，更优选为1.0～1.15。相对于100质量份的无机填料(后面详述)，有机硅化合物的量优选为0.5质量份或更多，更优选地为4质量份或更多，更优选为6质量份或更多。当其量为0.5质量份或以上时，通过有机硅化合物(硅烷偶联剂)可以形成橡胶和二氧化硅之间的足够数量的化学键，以提供二氧化硅的良好分散性，从而提高燃料经济性和耐磨性。有机硅化合物的量优选为15质量份或更低，更优选为12质量份或更低，更优选为10质量份或更低。当其量为15质量份或更低时，可以保证良好的加工性能。例如，按如下所述，可以制备硫原子数与硅原子数目的比率落在预定范围内的平均组成式(I)的有机硅化合物。有机硅化合物可以通过由下式(I-1)表示的含卤素的有机硅化合物与由Na2S表示的无水硫化钠和可选的硫反应来制备：其中，R1～R3和m如上述定义，X表示卤素原子。X(卤原子)的例子包括Cl，Br，和I。可以用作平均组成式(I)的含硫化物链的有机硅化合物的化合物实例包括以下化合物。(CH3O)3Si-(CH2)6-S1-(CH2)6-Si(OCH3)本文档来自技高网...

【技术保护点】
充气轮胎，由轮胎用橡胶组合物形成，所述橡胶组合物包含由如下的平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5，

【技术特征摘要】
2016.10.20 JP 2016-2064031.充气轮胎，由轮胎用橡胶组合物形成，所述橡胶组合物包含由如下的平均组成式(I)所示的有机硅化合物，式中硫原子数与硅原子数的比率为1.0～1.5，式中x表示硫原子的平均数；m表示6～12的整数；R1～R6是相同或不同的，分别表示C1-C6烷基或烷氧基，R1～R3中的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：时宗隆一，土田刚史，北乡亮太，石野崇，岸本浩通，广神宗直，山田哲郎，
申请(专利权)人：住友橡胶工业株式会社，信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP