含来自稻壳灰的特定二氧化硅的车辆用轮胎和轮胎用弹性体组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于轮胎的新型弹性体组合物，其包括由稻壳灰获得的特定二氧化硅，和掺入它们的相关轮胎，尤其在胎冠中。这些组合物的特征通常在于良好的静态和动态机械性能和，预料不到地，在于较好的耐磨性和耐撕裂性，这在掺入它们的轮胎的较长寿命中得到反映。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含来自稻壳灰的特定二氧化硅的车辆用轮胎和轮胎用弹性体组合物专利
本专利技术涉及用于轮胎的新型弹性体组合物，其包括由稻壳灰获得的特定二氧化硅，和尤其在胎冠中，掺入它们的相关轮胎。所述组合物的特征在于良好的静态和动态机械性能和，预料不到地，在于较好的耐磨性和耐撕裂性。现有技术在橡胶工业中，和尤其在轮胎工业中，已知添加增强填料到弹性体组合物中以便改进其机械性能。炭黑由于其高的增强能力是最广泛使用的增强填料。然而，它赋予制品强的滞后，即在动态条件下它增加耗散的热量。在轮胎中，这导致滚动阻力非所需的增加，和整体导致较高的燃料消耗，导致更多污染排放的产生和较高的运输成本。在这一意义上通过使用所谓的“白色”增强填料，例如白垩，滑石，高岭土，膨润土，二氧化钛，和特别地二氧化硅，可以在弹性体组合物中，尤其胎冠中部分或完全替代炭黑并赋予较低的滚动阻力，在潮湿下良好的抓地和与此同时对轮胎足够的增强的填料，从而实现改进。因此可有利地在经历不同性能的轮胎，例如HP轮胎，夏季轮胎，所有季节或冬季轮胎中使用含二氧化硅的这些弹性体组合物。对于这些用途来说，具有不同特征的二氧化硅是可商购的或者可以根据已知方法制备。一些常规的制备方法使用沙子作为起始材料，在高温下和采用强碱以硅酸盐形式增溶结晶二氧化硅和，最终用强酸再沉淀它，正例如在标题为“PreparationandCharacterizationofPrecipitatedSilicausingSodiumSilicatePreparedfromSaudiArabianDesertSand”的文章Silicon(2017)9：917-922中所描述的那样。这些方法优选使用氢氧化钠用于溶解和硫酸用于随后沉淀，伴随着形成硫酸钠，一种商业上很少感兴趣的副产物，通常弃置在废水中且对环境具有不可忽略的影响。另一方面，轮胎制造者和汽车制造者愈加需要具有更加可持续的轮胎，其中包括由可再生资源，和可能地由生态相容的工艺获得的原材料。因此开发了由稻壳，一种可再生资源为起始，在比较温和的条件下，尤其在较低温度下的制备方法。例如，文献EP1312581A2(Goodyear)描述了由稻壳灰生产二氧化硅的方法，然而，沉淀步骤事实上仍然通过经典酸化采用强酸，且伴随着以上提及的弃置问题。该说明书没有包含如此获得的二氧化硅的任何具体表征，也没有包含关于相应轮胎性能的特定信息，而是教导为了改进它们在弹性体基质内的分散相，优选用硅烷在表面上预处理它们。采用由稻壳灰制备二氧化硅的一些工艺，发生生态相容性的进一步的改进，其中采用二氧化碳进行沉淀。这些方法导致形成更加生态相容的副产物，尤其碳酸钠，它可以转化成氢氧化钠和碳酸钙，碳酸钙本身分解成氧化钙和二氧化碳。所有这些副产物可以完全在该工艺本身中循环，从而有利地避免了任何最终弃置。例如，文献WO2004073600A2(Ind.Inst.Science)涉及通过用二氧化碳沉淀由稻壳灰制备二氧化硅的方法以及它们在最多样的部门例如橡胶，塑料，油漆，油墨，牙膏，化妆品，催化剂，载体，绝缘体，稳定剂和干燥剂中的应用。其中描述的二氧化硅具有宽范围的表面积(从50至400m2/g)和压实后密度(振实密度，从80至510g/l)。该文献整体上一般地描述了轮胎工业主要要求大于200-250g/l的压实后密度，但没有提供实际掺入任何特定二氧化硅的实施例或者建议其某种改进的性能。文献WO2017179070A1(Ind.Inst.Science)描述了通过用二氧化碳沉淀由稻壳灰制备二氧化硅的方法，相对于在前面的文献WO2004073600A2中所示的得到改进。一般地，它描述了可在增强橡胶和塑料中，在增稠涂料和油漆中，在印刷油墨中，在塑料和化妆品中，在塑料片中作为防粘连剂，作为杀虫剂和催化剂的载体，可采用二氧化硅。没有建议具体的应用或任何特定的优点。根据其中描述的方法可获得的二氧化硅一般地具有150至400m2/g的表面积(第14页)，而例举的那些为87至403m2/g。专利技术概述目前用于轮胎的弹性体组合物，尤其胎面组合物通常使用常规二氧化硅，即由沙子通过用硫酸沉淀和可能地用硅烷化剂(silanizers)预处理而获得的二氧化硅。申请人注意到，当这些常规二氧化硅具有高表面积，陈述性地大于190m2/g时，它们比较难以加工且分散在基质内，这可能是由于与弹性体相互作用差的极性硅烷醇的数量增加所致。在弹性体基质内二氧化硅的良好分散性是获得适合于在轮胎中使用的组合物的重要要求。事实上，不均匀的分散，且形成许多和/或庞大的聚集体会负面反映到材料本身的性能上，从而导致例如过大的滞后或者差的断裂行为。因此，在商业弹性体组合物中，通常使用特征在于表面积小于190m2/g，通常为155至185m2/g的常规二氧化硅，确切地讲是因为它们较好地可分散在弹性体基质内。就机械和动态性能来说，尤其就耐磨性和耐撕裂性来说，含有这种常规的低表面积二氧化硅的轮胎用弹性体组合物可以视为参考物。申请人能验证含来自稻壳灰的生态相容二氧化硅(它具有常规数值的表面积和压实后密度)的弹性体组合物显示出比含常规二氧化硅的弹性体组合物显著更加糟糕的耐撕裂性和耐磨性。然而，申请人令人惊奇地发现具有较大表面积的某些具体二氧化硅，其可由可再生资源，尤其由稻壳灰制备并用二氧化碳沉淀，不仅很好地可分散，甚至在不存在预硅烷化的情况下，尽管具有高的表面积和高的硅烷醇含量，但尤其重要的是，它们赋予掺入它们的弹性体组合物较好的耐磨性和耐撕裂性，且没有增加滚动阻力或改变最终轮胎的其他重要性能。这种在磨损和撕裂试验中弹性体组合物增加的耐磨性和耐撕裂性有利地转化成掺入它们的轮胎较长的寿命，除了显著改进轮胎本身的生态相容性以外。因此，本专利技术的第一方面是用于轮胎的可硫化弹性体组合物，其至少包括：(a)100phr二烯烃弹性体聚合物，(b)1至150phr根据ISO18852测量的BET表面积大于190m2/g，根据说明书中报道的方法测量的压实后密度大于220g/l和根据说明书中报道的方法测量的水溶性盐的总含量小于0.5wt％的二氧化硅，(c)0至120phr另外的增强填料，(d)0.1至15phr硫化剂，和(e)0至20phr偶联剂。在没有束缚于任何说明性理论的情况下，申请人认为除了高表面积和高压实后密度以外，甚至低水溶性盐含量允许生态相容的二氧化硅改进掺入它们的硫化弹性体组合物的耐磨性和耐撕裂性二者。本专利技术的第二方面涉及车辆车轮用轮胎组件，其包括根据第一方面的可硫化弹性体组合物，或者通过硫化根据第一方面的可硫化弹性体组合物可获得的硫化弹性体组合物。本专利技术的第三方面涉及车辆车轮用轮胎，其包括至少一个根据第二方面的轮胎组件。专利技术详述为了本说明书和下列权利要求的目的，术语“phr”(每100份橡胶的份数)是指每100重量份的二烯烃弹性体聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮胎用可硫化弹性体组合物，其至少包括：/n(a)100phr二烯烃弹性体聚合物，/n(b)1至150phr具有根据ISO 18852测量的BET表面积大于190m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180531 IT 1020180000059151.一种轮胎用可硫化弹性体组合物，其至少包括：
(a)100phr二烯烃弹性体聚合物，
(b)1至150phr具有根据ISO18852测量的BET表面积大于190m2/g，根据说明书中报道的方法测量的压实后密度(振实密度)大于220g/l和根据说明书中报道的方法测量的水溶性盐的总含量小于0.5wt％的二氧化硅，
(c)0至120phr另外的增强填料，
(d)0.1至15phr硫化剂，和
(e)0至20phr偶联剂。


2.权利要求1的组合物，其中二烯烃弹性体聚合物(a)是官能化的二烯烃弹性体聚合物，优选用巯基官能化的二烯烃弹性体聚合物。


3.权利要求1或2的组合物，其中二氧化硅(b)的特征在于BET表面积大于195m2/g，优选大于200m2/g，更优选大于220m2/g。


4.权利要求3的组合物，其中二氧化硅(b)的特征在于BET表面积小于300m2/g，优选小于290m2/g，更优选小于280m2/g。


5.前述权利要求任何一项的组合物，其中二氧化硅(b)的特征在于根据说明书中报道的方法测量的水溶性盐的总含量小于0.3wt％，优选小于0.2wt％。

【专利技术属性】
技术研发人员：L·卡斯泰拉尼，F·帕拉佐利，M·阿瑞蒙迪，T·汉尼尔，E·阿尔比扎蒂，
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