橡胶增强填充剂用水合硅酸和含有水合硅酸的橡胶组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种橡胶增强填充剂用水合硅酸，其是CTAB比表面积为220～350m2/g的范围、并且利用压汞法测定的细孔半径1.9～100nm的范围的细孔容积为1.7～2.0cm3/g的范围的水合硅酸，其中，将调整为4质量％的水合硅酸浆料50ml用输出功率140W的超声波均化器分散10分钟并将所得到的浆料利用激光衍射法测定得到的体积粒度分布中，体积平均粒径D50为5.0～12.0μm的范围，并且上述体积粒度分布中的处于4.0～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为80％以上。本发明专利技术还涉及一种橡胶组合物，其含有：含有天然橡胶的橡胶成分、以及上述水合硅酸。本发明专利技术提供水合硅酸和含有该水合硅酸的橡胶组合物，将该含水硅酸混配在多在重载荷下使用的TBR用的以天然橡胶作为主成分的橡胶中时，与现有产品的水合硅酸相比，增强性(耐磨耗性、拉伸强度)为同等或其以上，并且能够大幅降低滚动阻力。降低滚动阻力。

Hydrated silicic acid for rubber reinforcing filler and rubber composition containing hydrated silicic acid

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】橡胶增强填充剂用水合硅酸和含有水合硅酸的橡胶组合物


[0001]本专利技术涉及橡胶增强填充剂用水合硅酸(hydrous silica)以及含有水合硅酸的橡胶组合物。
[0002]关联申请的相互参照
[0003]本申请要求2020年2月5日提交的日本专利申请2020
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017574号的优先权，其全部记载作为公开内容特别援用在本说明书中。

技术介绍

[0004]已知通过在轮胎胎面部分混配水合硅酸，能够降低行驶时与路面的滚动阻力，在乘用车用轮胎(PCR)中，混配有水合硅酸的轮胎正在普及。另一方面，卡车、公交车用等在重载荷下使用的轮胎(TBR)中，与滚动阻力的降低相比，更重视重载荷下的增强性、耐久性。因此，大部分现有的TBR中，在获得良好的增强性、耐久性的天然橡胶中混配炭黑，水合硅酸的混配少。
[0005]近年来，从环境问题的方面出发，不仅在PCR中、而且在TBR中，针对滚动阻力的降低的要求也增强，要求开发出适合于以天然橡胶作为主成分的TBR的水合硅酸。
[0006]适合于聚合物用、特别是轮胎用的增强填充剂的水合硅酸例如已在专利文献1中公开。另外，关于耐磨耗性和低滚动阻力性优异的重载荷轮胎用橡胶组合物，例如已在专利文献2中公开。
[0007]专利文献1：日本特表2017
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514773号公报(WO2015/121332)
[0008]专利文献2：日本特开2019
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56068号公报
[0009]专利文献1和2的全部记载作为公开内容特别援用在本文中。

技术实现思路

[0010]如上所述，由于TBR重视重载荷下的增强性、耐久性，因此通常的配方以天然橡胶作为主成分。本专利技术人以滚动阻力的降低为目的，尝试了混配有水合硅酸的天然橡胶组合物，结果与混配有水合硅酸的PCR的橡胶组合物相比，存在下述问题。
[0011](1)在天然橡胶中混配现有的水合硅酸时，与仅混配炭黑的情况相比，降低了滚动阻力。但是，水合硅酸与天然橡胶的相容性差，在橡胶中发生分散不良，因此与仅混配有炭黑的天然橡胶组合物相比，混配有水合硅酸的天然橡胶组合物的增强性差。因此，本专利技术人认为，为了得到良好的增强性，需要改善天然橡胶中的水合硅酸的分散性。
[0012](2)为了使水合硅酸分散在天然橡胶中，在混炼时施加高剪切力(切变)、并且在混炼中花费时间等来进行充分的混炼分散的情况下，滚动阻力的降低效果减小。作为其原因，据认为在进行充分的混炼分散时，大部分水合硅酸在天然橡胶中会过度分散，水合硅酸的一次颗粒或凝聚颗粒彼此过于接近，因此颗粒彼此间的相互作用增大。
[0013](3)在专利文献1所记载的方法中，在制造水合硅酸时添加铝化合物。含有铝的水合硅酸具有凝聚结构强、不容易分散的特征。因此，即使施加强剪切力(切变)，在天然橡胶
中也不会过度分散，观察到滚动阻力的降低效果。但是，由于残留有难以分散的颗粒，因此观察到了增强性(耐磨耗性、拉伸强度)、加工性(门尼粘度)劣化的倾向。
[0014](4)专利文献2中公开了下述方法：在由天然橡胶55～70质量％和丁二烯橡胶30～45质量％构成的橡胶成分100质量份中混配40～60质量份的CTAB吸附比表面积为180～300m2/g的水合硅酸、3～10质量份的炭黑、水合硅酸的量的6～15质量％的硅烷偶联剂，经历混炼工序、辊工序和最终工序来制造耐磨耗性和低滚动阻力性(tanδ)优异的重载荷轮胎。通过采用该方法，提供了耐磨耗性和低滚动阻力性优于现有产品的橡胶组合物。但是，上述方法需要经历包括特殊的混炼机或温度管理的多个工序。
[0015]本专利技术的目的在于提供一种水合硅酸，将其混配在多在重载荷下使用的TBR用的以天然橡胶作为主成分的橡胶中时，与现有产品的水合硅酸相比，增强性(耐磨耗性、拉伸强度)为同等或其以上，并且能够大幅降低滚动阻力。本专利技术的目的特别在于提供一种水合硅酸，与作为现有产品的专利文献1中记载的水合硅酸相比，在混配在TBR用的以天然橡胶作为主成分的橡胶中时，增强性(耐磨耗性、拉伸强度)优异，并且能够降低滚动阻力。
[0016]本专利技术人为了解决上述课题、实现本专利技术的目的而进行了深入研究，以提供一种水合硅酸，在多在重载荷下使用的TBR用的以天然橡胶作为主成分的橡胶中混配水合硅酸的情况下，本专利技术所提供的水合硅酸能够改善所得到的橡胶组合物的增强性(耐磨耗性、拉伸强度)以及降低滚动阻力。
[0017]其结果发现了，下述水合硅酸即使混配在以天然橡胶作为主成分的橡胶中，也可得到适度的分散性，因此能够维持或改善增强性(耐磨耗性、拉伸强度)，并且能够降低滚动阻力，该水合硅酸是CTAB比表面积为220～350m2/g的范围、并且利用压汞法测定的细孔半径1.9～100nm的范围的细孔容积为1.7～2.0cm3/g的范围的水合硅酸，其中，将调整为4质量％的水合硅酸浆料50ml用输出功率140W的超声波均化器分散10分钟并将所得到的浆料利用激光衍射法测定得到的体积粒度分布中，体积平均粒径D50为5.0～12.0μm的范围，并且上述体积粒度分布中的处于4.0～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为80％以上。此外还新确立了这样的水合硅酸的制造方法，从而完成了本专利技术。
[0018]本专利技术如下所述。
[0019][1][0020]一种橡胶增强填充剂用水合硅酸，其是CTAB比表面积为220～350m2/g的范围、并且利用压汞法测定的细孔半径1.9～100nm的范围的细孔容积为1.7～2.0cm3/g的范围的水合硅酸，其中，将调整为4质量％的水合硅酸浆料50ml用输出功率140W的超声波均化器分散10分钟并将所得到的浆料利用激光衍射法测定得到的体积粒度分布中，体积平均粒径D50为5.0～12.0μm的范围，并且上述体积粒度分布中的处于4.0～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为80％以上。
[0021][2][0022]如[1]中所述的橡胶增强填充剂用水合硅酸，其中，上述D50为7.0～12.0μm，并且上述体积粒度分布中的处于4.0～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为85％以上的范围。
[0023][3][0024]如[1]或[2]中所述的橡胶增强填充剂用水合硅酸，其中，BET比表面积为230～
350m2/g的范围。
[0025][4][0026]如[1]～[3]中任一项所述的橡胶增强填充剂用水合硅酸，其中，4质量％浆料的pH为5～8的范围，该浆料的滤液的电导率为1,000μS/cm以下，并且含水率为9％以下。
[0027][5][0028]如[1]～[4]中任一项所述的橡胶增强填充剂用水合硅酸，其用于含有天然橡胶的橡胶成分的橡胶增强填充。
[0029][6][0030]一种橡胶组合物，其含有：含有天然橡胶的橡胶成分、以及[1]～[4]中任一项所述的水合硅酸。
[0031][7][0032]如[6]中所述的橡胶组合物，其中，橡胶成分含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种橡胶增强填充剂用水合硅酸，其是CTAB比表面积为220m2/g～350m2/g的范围、并且利用压汞法测定的细孔半径1.9nm～100nm的范围的细孔容积为1.7cm3/g～2.0cm3/g的范围的水合硅酸，其中，将调整为4质量％的水合硅酸浆料50ml用输出功率140W的超声波均化器分散10分钟并将所得到的浆料利用激光衍射法测定得到的体积粒度分布中，体积平均粒径D50为5.0μm～12.0μm的范围，并且所述体积粒度分布中的处于4.0μm～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为80％以上。2.如权利要求1所述的橡胶增强填充剂用水合硅酸，其中，所述D50为7.0μm～12.0μm，并且所述体积粒度分布中的处于4.0μm～35.0μm的范围的水合硅酸颗粒的累积值为85％以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：道城正和，今别府勇太，
申请(专利权)人：东曹硅化工株式会社，
类型：发明
国别省市：