橡胶组合物和轮胎制造技术

本发明专利技术公开了橡胶组合物和轮胎。公开了一种硫可硫化的橡胶组合物，其包含：50phr至100phr的至少一种苯乙烯丁二烯橡胶，其被官能化用于偶联至二氧化硅；0phr至50phr的基于二烯的弹性体；40phr至200phr的填料，其中所述填料主要包含硅烷化的或预硅烷化的二氧化硅；和至少0.5phr的具有以下结构的含硫化合物其中n是1

【技术实现步骤摘要】
橡胶组合物和轮胎


[0001]本专利技术涉及一种可硫化的或经硫化的橡胶组合物，特别是用于轮胎或其橡胶组件之一的组合物。此外，本专利技术涉及包含这种橡胶组合物的轮胎或轮胎的橡胶组件。

技术介绍

[0002]鉴于对改进轮胎性能的持续需求，轮胎制造商不断地评价和测试新材料组合。特别地，需要降低轮胎的滞后/滚动阻力性质以降低燃料消耗。然而，在一些改进这些性质的方法中，已经发现难以同时获得期望的刚度性质。因此，需要提供用于轮胎的新橡胶组合物，其提供良好的刚度、滚动阻力性质和优选有限的磨耗。

技术实现思路

[0003]本专利技术涉及根据权利要求1的橡胶组合物、根据权利要求13的橡胶组件、根据权利要求14的轮胎和根据权利要求15的方法。
[0004]从属权利要求涉及本专利技术的优选实施方案。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种具有所需滚动阻力和/或滞后性质的橡胶组合物。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供一种具有良好刚度的橡胶组合物。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种具有有限磨耗的橡胶组合物。
[0008]本专利技术的又一个目的是提供一种橡胶组合物，其表现出滞后、刚度和磨耗性质的良好折衷。
具体实施方案
[0009]因此，在第一方面中，本专利技术涉及硫可硫化的橡胶组合物(或替代地硫化的橡胶组合物)，其包含50phr至100phr的至少一种被官能化用于与二氧化硅偶联的苯乙烯丁二烯橡胶，0phr至50phr的基于二烯的弹性体，40phr至200phr的填料，其中所述填料主要包含硅烷化的或预硅烷化的二氧化硅。此外，橡胶组合物包含至少0.5phr的具有以下结构的(含硫)化合物
[0010][0011]其中n是1
‑
15的整数，并且其中R1、R2、R3、R4各自独立地为包含1至20个碳原子的有机基团。换句话说，R1至R4中的每一个可为包含1至20个碳原子的有机基团，其中R1至R4中的每一个基团可以不同于R1至R4中的另一个基团。
[0012]本专利技术人惊奇地发现，被官能化用于偶联至二氧化硅的聚合物与硅烷化或预硅烷
化的二氧化硅和上述胶料的组合产生具有良好的滚动阻力和另外预料不到的高刚度的橡胶组合物。虽然过去使用硅烷化或预硅烷化的二氧化硅可导致一些组合物中滚动阻力的改善，但同时刚度降低。通过根据本专利技术的特征的组合，预料不到地克服了后一缺点。
[0013]在优选的实施方案中，所述硅烷化或预硅烷化的二氧化硅是与含硫硅烷反应或预反应的二氧化硅。
[0014]与硅烷的预反应或换句话说预硅烷化改进了二氧化硅在橡胶组合物中的分散，并且因此在技术上不同于在橡胶组合物中硅烷化。因此，二氧化硅优选为预硅烷化的二氧化硅。
[0015]在另一个优选的实施方案中，含硫硅烷是以下中的一种或多种：i)在其多硫桥中含有平均2
‑
5个连接硫原子的双(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，和ii)烷氧基有机巯基硅烷。已发现这些硅烷是最优选的试剂。例如，参见美国专利7,214,731，其显示了制备这种预硅烷化的二氧化硅的进一步细节。
[0016]二氧化硅表面上巯基的量可为0.1重量％至1重量％、或者0.4重量％至1重量％，或0.4重量％至0.6重量％，其中100％表示二氧化硅样品的总重量。巯基的量通过滴定测量。
[0017]除了与二氧化硅偶联的巯基以外，二氧化硅可包含增容剂，所述增容剂通常为沿其链具有多个碳原子(例如至少4个碳原子)的烃链/碳链材料。这种增容剂可促进组合物的混合。在一个实例中，碳表面负载/官能化的重量％为2至10，或替代地为3至8。同样，这是基于100重量％的二氧化硅样品。
[0018]在又一具体实施方案中，预硅烷化的二氧化硅的BET表面积小于150g/m2，优选小于120g/m2，甚至更优选至多100g/m2。
[0019]在又一实施方案中，预硅烷化的二氧化硅的BET表面积为50g/m2至100g/m2。低二氧化硅表面积改善了分散性和低滞后(但也导致较低的刚度)。
[0020]这种BET表面积在本文中根据ASTM D6556或等同物通过氮吸附测量。测量表面积的BET方法也描述于例如Journal of the American Chemical Society，第60卷。
[0021]在又一实施方案中，预硅烷化(且任选沉淀)的二氧化硅具有130m2/g至210m2/g，任选130m2/g至150m2/g的CTAB吸附表面积。根据ASTM D6845测定二氧化硅表面积的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)方法是本领域技术人员已知的。
[0022]预硅烷化的二氧化硅可任选地用二氧化硅分散助剂处理。这种二氧化硅分散助剂可包含二醇，例如脂肪酸、二乙二醇、聚乙二醇、氢化或非氢化C5或C6糖的脂肪酸酯、和氢化或非氢化C5或C6糖的脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物。示例性的脂肪酸包括硬脂酸、棕榈酸和油酸。示例性的氢化和非氢化C5和C6糖(例如山梨糖、甘露糖和阿拉伯糖)的脂肪酸酯包括失水山梨醇油酸酯，例如失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇二油酸酯、失水山梨醇三油酸酯和失水山梨醇倍半油酸酯，以及月桂酸酯、棕榈酸酯和硬脂酸酯的脂肪酸的失水山梨醇酯。示例性的氢化和非氢化C5和C6糖的脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物包括聚山梨酯和聚氧乙烯失水山梨醇酯，其与上述氢化和非氢化糖的脂肪酸酯类似，除了在每个羟基上设置环氧乙烷基团。
[0023]如果使用任选的二氧化硅分散助剂，则其存在量为0.1
‑
25重量％，基于二氧化硅的重量计，其中0.5
‑
20重量％是合适的，并且1
‑
15重量％也是合适的，基于二氧化硅的重量计。
[0024]在另一个实施方案中，通过用有机巯基硅烷和烷基硅烷两者(所述有机巯基硅烷与所述烷基硅烷的重量比为10/90
‑
90/10)处理其含水胶体形式的二氧化硅，将预硅烷化的二氧化硅预疏水化；其中所述烷基硅烷具有通式(I)：
[0025]X
n
‑
Si
‑
R4‑
n
(I)，
[0026]其中R是具有1
‑
18个碳原子，优选1
‑
8个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、异丙基、正丁基和十八烷基，n是1
‑
3的数字且X是选自卤素即氯或溴的基团，优选氯基，和烷氧基，优选如(R1O)
‑
的烷氧基，其中R1是具有1
‑
3个碳原子的烷基，例如甲基，乙基和异丙基，优选甲基和乙基，并且其中所述有机巯基硅烷具有通式(II)：
[0027](X)
n
(R2O)3‑
n
‑
Si
‑
R3‑
SH(II)，
[0028]其中X是选自卤素如氯或溴的基团，优选氯基，和具有1
‑
16个碳原子的烷基，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫可硫化的橡胶组合物，其特征在于：50phr至100phr的至少一种苯乙烯丁二烯橡胶，其被官能化用于偶联至二氧化硅；0phr至50phr的基于二烯的弹性体；40phr至200phr的填料，其特征在于所述填料主要包含硅烷化的或预硅烷化的二氧化硅；以及至少0.5phr的具有以下结构的含硫化合物其中n是1
‑
15的整数，并且其中R1、R2、R3、R4各自独立地为特征在于1
‑
20个碳原子的有机基团。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于所述硅烷化或预硅烷化的二氧化硅具有小于120g/m2的BET表面积。3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于所述硅烷化或预硅烷化的二氧化硅是与含硫硅烷预反应的二氧化硅。4.根据权利要求3所述的橡胶组合物，其特征在于所述含硫硅烷是以下中的一种或多种：i)在其多硫桥中含有平均2至5个连接硫原子的双(3
‑
三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物，和ii)烷氧基有机巯基硅烷。5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于所述填料包含50phr至150phr的硅烷化或预硅烷化的二氧化硅；和/或其特征在于所述填料包含小于10phr的炭黑。6.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于所述橡胶组合物包含1phr至5phr的含硫化合物；和/或其特征在于所述橡胶组合物还包含至少5phr的烃树脂，优选选自以下的烃树脂：香豆酮
‑
茚
‑
树脂、石油树脂、C5树脂、C9树脂、C5/C9树脂、DCPD树脂、CPD树脂、MCPD树脂、萜烯树脂、α
‑
甲基苯乙烯树脂及其组合。7.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于R1、R2、R3、R4中的一个或多个包含苄基；和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：固特异轮胎和橡胶公司，
类型：发明
国别省市：