橡胶组合物和包含橡胶组合物的制品制造技术

本发明专利技术公开了橡胶组合物和包含橡胶组合物的制品。在本发明专利技术的第一方面，提供了一种橡胶组合物，其包含至少一种橡胶、至少一种填料、至少一种热塑性聚合物，其中所述热塑性聚合物是聚烷基丙烯酸酯，并且其中所述烷基丙烯酸酯在其单键键合的氧原子处包含多环取代基。在本发明专利技术的另一方面，提供了制品，如轮胎、动力传动带、胶管、履带、气套和输送带，其包含根据第一方面的橡胶组合物。方面的橡胶组合物。方面的橡胶组合物。

【技术实现步骤摘要】
橡胶组合物和包含橡胶组合物的制品


[0001]本专利技术涉及橡胶组合物，特别是用于轮胎的橡胶组合物。此外，本专利技术涉及包含这样的橡胶组合物的制品或包含该橡胶组合物的组件，所述制品选自轮胎、动力传动带、胶管、履带、气套（air sleeve）和输送带。

技术介绍

[0002]橡胶组合物（特别是用于轮胎但不限于这样的应用）应满足许多要求，如耐久性、刚度、弹性、低滞后等等。为了进一步改善用于某些应用的橡胶组合物的性质，过去已建议使用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。但是，虽然使用聚乙烯材料有助于在某些应用中改善橡胶性质如刚度，但是它也具有某些缺点。例如，一个问题在于它在橡胶组合物中相对较低的熔点，约为135℃。聚乙烯的另一缺点在于其难以加工和分散在橡胶配制物中，由此因相对较差的分散而限制了所需的增强效应。此外，还可以通过提供合适的填料材料来改善刚度。但是，将此类填料的量增加到高水平也可能具有多个缺点，如重量增加、混合过程中的问题等等。虽然已存在许多途径来提供具有高刚度的橡胶组合物，但仍然有着很大的改进空间。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一目的可以是提供一种先进的橡胶组合物，特别是用于轮胎组件。
[0004]本专利技术的另一目的可以是提供一种先进的高刚度橡胶组合物，特别是其在显著超过120℃下仍保持刚度性质。
[0005]本专利技术的另一目的可以是提供一种先进的高刚度橡胶胶料，特别是具有受限的重量。
[0006]本专利技术由独立权利要求来限定。在从属权利要求以及下文的概述和详述中提及进一步优选的实施方案。
[0007]在本专利技术的一个方面，提供了一种橡胶组合物，特别是用于轮胎或轮胎（橡胶）组件，其中该橡胶组合物包含至少一种弹性体、至少一种填料和至少一种热塑性聚合物，其中该热塑性聚合物是聚烷基丙烯酸酯，并且其中该烷基丙烯酸酯在其单键键合的氧原子处包含多环取代基。提供这样的聚烷基丙烯酸酯增强了橡胶胶料，其中它的取代基显著限制了材料内的链移动性。
[0008]在一个实施方案中，该聚烷基丙烯酸酯具有以下结构：其中n是聚烷基丙烯酸酯中烷基丙烯酸酯单体的数量，R1是烷基，如CH3（甲基）或
C2H5（乙基），且R2是多环烃物质/基团，或者换言之，在(烷基)丙烯酸酯/丙烯酸基团的OH（羟基）基团处的烃取代基。由于大体积的取代基R2，已经发现此类材料甚至更合意，大体积的取代基R2可以例如进一步有助于改善胶料的刚度。此外，具有其大体积的侧基/取代基的聚烷基丙烯酸酯有助于提高加工性能（也由于其无定形属性）并还具有相对较高的耐热性。特别地，还可能存在较小的在混合过程中导致相分离的力，这可能有助于实现更好的分散。
[0009]通常，所建议的聚烷基丙烯酸酯可以提供具有受限滞后的橡胶基质的更好的增强。此外，在考虑实现类似程度的增强时，所建议的烷基丙烯酸酯与二氧化硅或炭黑相比是相对轻质的材料。特别地，通过在橡胶组合物中提供更多炭黑或二氧化硅可能无法容易地实现这样的性质或其组合。添加更多的此类材料可能增加重量和/或滞后。此外，这可能使混合更困难或以不期望的方式改变胶料的其它性质。
[0010]在再一实施方案中，该烷基丙烯酸酯具有双环取代基和三环取代基中的一种。在再一实施方案中，该烷基丙烯酸酯具有包含至少7个碳原子、任选至少8个碳原子的烃取代基，其中碳原子中的至少5个（任选至少6个）环状布置。这些已经被证明是合意的材料。
[0011]在另一实施方案中，该聚烷基丙烯酸酯是聚(甲基丙烯酸异冰片基酯)（在本文中也称为PIBOMA）和聚(甲基丙烯酸金刚烷基酯)（在本文中也称为PADAM）中的一种。这些材料已经被专利技术人确定为具有最合意性质（特别是在增强方面）的两种材料。此外，大体积的侧基或取代基有助于提高加工性能并提供相对较高的玻璃化转变温度（这可以作为硫化胶料中材料的耐热性的指标）。
[0012]在再一实施方案中，该聚烷基丙烯酸酯具有以下结构中的一种或多种（n优选为等于和/或大于1的整数）：。
[0013]通常，这样的聚合物是市售的和/或可以通过例如自由基聚合、离子聚合、配位聚合、可逆加成
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断裂链转移（RAFT）聚合或原子转移自由基（ATRP）聚合来制备。
[0014]在又一实施方案中，该热塑性聚合物的分子量Mn为至少20,000 g/mol、任选至少30,000 g/mol。已经发现，这样的最小分子量可能是合意的，以便观察到更大的增强效应并避免过低的软化点和/或熔点。Mn和/或Mw可以合适地根据ASTM标准D5296通过GPC，特别是使用聚苯乙烯校准标样来测定。
[0015]在再一实施方案中，该热塑性聚合物的分子量Mn为小于 2,000,000 g/mol、或优选小于 1,000,000 g/mol。
[0016]在再一实施方案中，该聚烷基丙烯酸酯的多分散性指数Mw/Mn为至少1.1、优选至少1.5和任选大于1.8但优选小于5。
[0017]在再一实施方案中，该聚烷基丙烯酸酯的玻璃化转变温度Tg为至少140℃、优选至
少150℃和任选在170℃和250℃之间。Tg可以合适地根据ASTM D3418或等同方案以10℃/分钟的升温速率通过差示扫描量热计（DSC）作为峰值中点来测定。
[0018]在又一实施方案中，该橡胶组合物包含100 phr的一种或多种二烯/基于二烯的橡胶、20至190 phr（优选120 phr）的填料、和5至50 phr的聚烷基丙烯酸酯。已经发现这样的填料含量和聚烷基丙烯酸酯含量是最合意的。
[0019]在另一实施方案中，该填料是炭黑、二氧化硅和预硅烷化二氧化硅中的一种。
[0020]在再一实施方案中，该弹性体（或橡胶）或二烯/基于二烯的橡胶是苯乙烯
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丁二烯橡胶、聚丁二烯（橡胶）、溶液聚合苯乙烯
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丁二烯橡胶、乳液聚合苯乙烯
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丁二烯橡胶、天然橡胶和合成聚异戊二烯（橡胶）中的一种或多种。
[0021]在再一实施方案中，该橡胶组合物包含10 phr至40 phr的聚烷基丙烯酸酯、任选15 phr至35 phr的聚烷基丙烯酸酯。专利技术人已经发现这些范围是最合意的。
[0022]该橡胶组合物可以包含至少一种或至少一种附加的基于二烯的橡胶。代表性的合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物（例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯）的均聚产物，以及共聚物，如由丁二烯或其同系物或衍生物与其它不饱和单体形成的那些。后者尤其可以是炔烃，例如乙烯基乙炔；烯烃，例如异丁烯，其与异戊二烯共聚合形成丁基橡胶；乙烯基化合物，例如丙烯酸、丙烯腈（其与丁二烯聚合形成NBR）、甲基丙烯酸和苯乙烯，后一种化合物与丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯和各种不饱和醛、酮和醚，例如丙烯醛、甲基异丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡胶的具体实例包括氯丁橡胶（聚氯丁烯）、聚丁二烯（包括顺式1,4
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聚丁二烯）、聚异戊二烯（包括顺式1,4
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聚异戊二烯）、丁基橡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.橡胶组合物，所述橡胶组合物包含：至少一种弹性体，至少一种填料，至少一种热塑性聚合物，其特征在于所述热塑性聚合物是聚烷基丙烯酸酯，并且其中所述烷基丙烯酸酯在其单键键合的氧原子处包含多环取代基。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于所述聚烷基丙烯酸酯具有以下结构：其中n是所述聚烷基丙烯酸酯中烷基丙烯酸酯单体的数量；R1是烷基；且R2是多环烃物质。3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于所述烷基是CH3和C2H5中的一种。4.根据前述权利要求中一项或多项所述的橡胶组合物，其特征在于所述烷基丙烯酸酯在其单键键合的氧原子处具有双环取代基和三环取代基中的一种。5.根据前述权利要求中一项或多项所述的橡胶组合物，其特征在于所述烷基丙烯酸酯在其单键键合的氧原子处具有烃取代基，所述烃取代基包含至少7个碳原子，其中所述碳原子中的至少5个环状布置。6.根据前述权利要求中一项或多项所述的橡胶组合物，其特征在于所述聚烷基丙烯酸酯是以下中的一种：聚(甲基丙烯酸异冰片...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：卢森堡科技研究院，
类型：发明
国别省市：