橡胶组合物及轮胎制造技术

提供一种橡胶组合物和用该橡胶组合物制造的轮胎。所述橡胶组合物具有令人满意的在该橡胶组合物中的二氧化硅分散并且适于用作耐磨耗性有所改进和发热性降低的胎面橡胶构件。所述橡胶组合物含有含水硅酸并且其特征在于，基于十六烷基三甲基溴化铵吸附测定的比表面积（ＣＴＡＢ）（ｍ２／ｇ）与通过声学粒径分布分析测定的一次聚集体的直径的最频值Ａａｃ（ｎｍ）满足以下关系：Ａａｃ≥－０．７６×（ＣＴＡＢ）＋２７４。灼烧损失（经过７５０℃下加热３小时的质量损失％）与加热损失（经过１０５℃下加热２小时的质量损失％）优选满足以下关系：（灼烧损失）－（加热损失）≤３。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适合作为轮胎胎面构件的橡胶组合物，更具体地涉及通过使用具 有特定结构的沉淀二氧化硅作为补强填料来制备并且改进低发热性和耐磨耗性的橡胶组 合物和通过使用该橡胶组合物制造的轮胎。
技术介绍
目前已使用炭黑作为橡胶用补强填料。这是因为炭黑可赋予橡胶组合物以高耐磨 耗性。近年来，随着社会要求节省资源和节约能源，为节约汽车燃料消耗的目的，也已开始 要求轮胎橡胶的低发热性(low heat build-up)。当通过单独使用炭黑可实现低发热性时， 考虑降低炭黑配混量或使用具有大粒径的炭黑，但是，在这两种情况下，已知并没有防止补 强、耐磨耗性和湿路面上抓地性的降低。另一方面，已知使用二氧化硅作为填料以增强低发 热性(例如，参见专利文献1-4)。然而，二氧化硅颗粒趋于通过作为二氧化硅表面官能团的 硅烷醇基团的氢键而聚集，并且由于具有亲水性的-OH基致使硅烷醇基团与橡胶分子的润 湿性较差，从而恶化二氧化硅至橡胶中的分散。为了改进上述问题，不得不延长捏合时间。 另外，由于二氧化硅至橡胶中的不充分分散，橡胶组合物的门尼粘度增加，其中涉及橡胶组 合物在加工性如挤出方面较差的缺陷。另外，由于二氧化硅颗粒表面为酸性，在硫化橡胶组 合物时二氧化硅吸附作为硫化促进剂的碱性物质，妨碍橡胶组合物被充分硫化，因此其中 涉及弹性模量没有增强的缺陷。为了改进上述缺陷，已经开发了硅烷偶联剂，但是二氧化硅的分散仍没有达到足 够高的水平，特别难以获得工业上良好的二氧化硅颗粒的分散。因此，尝试将其表面用疏水 性赋予剂处理的二氧化硅混炼以促进硅烷偶联剂的反应(专利文献5)。另外，专利文献6中公开了使用疏水性的沉淀二氧化硅。然而，由于使用已进行完 全疏水化处理的沉淀二氧化硅，与硅烷偶联剂反应的表面硅烷醇基团消失，因此其中涉及 橡胶没有充分补强的缺陷。另外，为了改进低发热性，使用具有增大粒径的二氧化硅，但是 在这种情况下，二氧化硅的比表面积由于粒径增大而降低，从而劣化了补强性。专利文献7 中公开了使用具有特定形状的二氧化硅，但是橡胶组合物的低发热性和耐磨耗性不够高。专利文献1 日本专利申请特开平6-248116专利文献2 日本专利申请特开平7-70369专利文献3 日本专利申请特开平8-245838专利文献4 日本专利申请特开平3-252431专利文献5 日本专利申请特开平6-248116专利文献6 日本专利申请特开平6-157825专利文献7 日本专利申请特开2006-3704
技术实现思路
专利技术要解决的问题4本专利技术提供一种橡胶组合物和通过使用该橡胶组合物制造的轮胎，所述橡胶组合 物改进了沉淀二氧化硅至橡胶组合物中的分散并改进了低发热性和耐磨耗性，并且所述橡 胶组合物适合作为轮胎胎面构件。用于解决问题的方案本专利技术人已发现，在含有沉淀二氧化硅的橡胶组合物中，通过提供具有特定结构 的沉淀二氧化硅获得低发热性，同时改进所述橡胶组合物的耐磨耗性和补强性，因此得以 完成本专利技术。本专利技术的橡胶组合物是通过将天然橡胶和/或二烯类合成橡胶与结构性沉淀二 氧化硅、具有特定结构的硅烷偶联剂和炭黑配混并混炼它们而制备的橡胶组合物。本专利技术中所用的沉淀二氧化硅的特征在于具有由以下指标表示的结构(一次聚 集)。S卩，十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积(CTAB) (m2/g)和通过声学粒径分布测量 测定的一次聚集体的直径的最频值Aa。(nm)满足如下所示式(I)Aac 彡-0. 76 X (CTAB) +274 (I)以及灼烧损失(ignition loss)(当在750°C下加热3小时时的质量减少％ )与加 热损失(当在105°C下加热2小时时的质量减少％ )优选满足如下所示式(II)(灼烧损失)_(加热损失)彡3(II)含有以上沉淀二氧化硅的橡胶组合物可兼顾低发热性与耐磨耗性。本专利技术中所用的沉淀二氧化硅通过在该方法中通过中和硅酸的碱金属盐如硅酸 钠的水溶液与无机酸如硫酸等使沉淀二氧化硅沉积和沉淀的方法获得，该方法是根据所谓 沉淀二氧化硅的生产方法的方法。专利技术的效果根据本专利技术，获得低发热性优异的橡胶组合物，当将其用作轮胎胎面构件时，轮胎 在相互矛盾的低发热性和耐磨耗性两方面均优异，而且在很大程度上能有助于节能。附图说明图1是示出实施例和比较例中所用的沉淀二氧化硅的CTAB与Aa。之间关系的曲线。具体实施例方式用于本专利技术的橡胶组合物的橡胶组分为天然橡胶和/或二烯类合成橡胶。二烯类 合成橡胶的具体实例包括合成聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯_ 丁二烯橡胶等。 以上橡胶组分可单独使用或以它们的两种以上的混合物使用。本专利技术中所用的结构性沉淀二氧化硅的特征在于，其通过通常用于测量二氧化硅 和炭黑的方法测量的特性值满足以下关系。S卩，其为以下这种沉淀二氧化硅，其中十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积 (CTAB) (m2/g)和通过声学粒径分布测量测定的大量一次聚集体的直径的最频值Aa。(nm)满 足如下所示的式⑴Aac ≥-0. 76 X (CTAB) +274 (I)并且其中灼烧损失(当在750°C下加热3小时时的质量减少％ )与加热损失(当 在105°C下加热2小时时的质量减少％ )优选满足如下所示式(II)(灼烧损失)_(加热损失)彡3(II)十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积(CTAB)是由十六烷基三甲基溴化铵在沉淀 二氧化硅表面上的吸附量计算得到的沉淀二氧化硅的比表面积(m2/g)。可根据ASTM D3765-92中记载的方法测量CTAB。ASTMD3765-92中记载的方法是测 量炭黑的CTAB的方法，因此应该稍作改变。即，不使用炭黑的标准品，而制备十六烷基三甲 基溴化铵(下文缩写为CE-TRAB)标准溶液。将该溶液用于标定沉淀二氧化硅OT (二 -2-乙 基己基磺基琥珀酸钠)溶液，从而由CE-TRAB吸附量计算比表面积，假设每1分子CE-TRAB 在沉淀二氧化硅表面上的吸附横截面积(cross-sectional area)为0. 35nm2。本专利技术中所用的沉淀二氧化硅的CTAB为50-250m2/g，优选100-200m2/g。如果CTAB 小于50m2/g，则很可能显著降低橡胶组合物的贮能模量(storage modulus)，而如果其大于 250m2/g，则未硫化的橡胶组合物可能具有增加的粘度。通过声学粒径分布测量设备测量的、作为沉淀二氧化硅粒径的直径(声学粒径分 布直径)是用于研究构造性(constitutiv印roperty)的指标。沉淀二氧化硅颗粒含有通 过细颗粒(fineparticles)的一次聚集制备的颗粒并少量含有通过以上颗粒的二次聚集 制备的颗粒。将沉淀二氧化硅的0. OlM KCl水溶液通过超声波进行分散处理5分钟以除去气泡 和破碎二次聚集体后，进行通过声学粒径分布测量设备的测量。获得沉淀二氧化硅的一次 聚集体的粒径及其颗粒数量的分布，并且假设将它们中以最高频率观察到的颗粒直径设为 Aac(nm)，当满足以下式时，橡胶组合物的低发热性和耐磨耗性均得到改进Aac 彡-0. 76 X (CTAB) +274 (I)当Aa。不能满足以上条件时，橡胶组合物的低发热性和耐磨耗性中的之一或二者 降低。另外，Aa。优选ιμπι以下。如果其大于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配混有沉淀二氧化硅的橡胶组合物，其中在所述沉淀二氧化硅中，十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积（ＣＴＡＢ）（ｍ↑［２］／ｇ）和通过声学粒径分布测量测定的一次聚集体的直径的最频值Ａ↓［ａｃ］（ｎｍ）满足如下所示式（Ⅰ）：Ａ↓［ａｃ］≥－０．７６×（ＣＴＡＢ）＋２７４（Ｉ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：星野佑太，宫崎贵子，金田一则，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]