CN101759889B - 轮胎胎面用橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，含有60～80重量份的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、10～20重量份的由钕-丁二烯橡胶构成的原料橡胶以及加工助剂，其中，所述溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶是苯乙烯含量为20～50重量％以及丁二烯内的乙烯基含量为20～50重量％的、通过间歇式制造的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶；相对于100重量份的上述原料橡胶加工助剂含量为1～5重量份；所述加工助剂是双键上取代有1～5个羟基的碳原子数为5～15的饱和或不饱和脂肪酸。本发明的轮胎胎面用橡胶组合物通过提高二氧化硅的分散性、提高加工性来提高生产率，以使能量成本最小化的同时，能够提高橡胶的机械性能。

Description

轮胎胎面用橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物，更详细地讲，本发明涉及一种通过提高二氧化硅的分散性、提高加工性来提高生产率，使能量成本最小化的同时，能够提高橡胶的机械性能的橡胶组合物。 
背景技术
随着轮胎产业的发展，为了制造出具有低燃料费、低转弯阻抗、以及与环境亲和的产品，投入了大量的技术力量。而且，最初的关注点在于提高作为增强剂最广泛应用的炭黑与聚合物之间的相互作用力。 
然而，由于炭黑的特性，不仅在车辆行驶中加大橡胶的发热而降低轮胎的耐久性，而且在加工过程中产生高热量而使橡胶的物性降低。 
作为解决上述问题的方案提出了二氧化硅，但是，由于二氧化硅的极性强，不容易与非极性的橡胶相混合，因此，通过添加被称之为硅烷偶联剂(silane coupler)的偶联剂(coupling agent)，能够提高二氧化硅和橡胶的相互作用力，从此以后，采用二氧化硅的轮胎技术得到了飞跃性的发展。 
虽然通过在轮胎胎面上使用二氧化硅，其低燃料费、低转弯阻抗、以及在湿滑路面上的制动性能相比于炭黑得到了提高，但与以往的炭黑相比，二氧化硅的分散性相对差，因此，有必要开发出能够提高分散性和加工性的新型加工助剂。 
然而，用于提高二氧化硅化合物分散性的加工助剂虽然能够改善分散性而改善了加工性，但存在着严重降低橡胶的物性而使产品质量下降的问题。 
发明内容
于是，本发明的目的在于，提供一种通过提高二氧化硅的分散性、提高加工性来提高生产率，使能量成本最小化的同时，能够提高橡胶的机械性能的橡胶组合物。 
但是，本发明要解决的技术课题并不限定于上述课题，通过下述记载，本领域技术人员能够更明确地理解本发明的课题。 
为了达成上述目的，本发明提供一种轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，包含60～80重量份的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、10～20重量份由钕-丁二烯橡胶(Nd-BR)构成的原料橡胶以及加工助剂，其中，所述溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶是苯乙烯含量为20～50重量％以及丁二烯内的乙烯基含量为20～50重量％、且通过间歇式制造的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶；相对于100重量份的上述原料橡胶，加工助剂含量为1～5重量份；所述加工助剂是双键上取代有1～5个羟基(-OH)的碳原子数为5～15的饱和或不饱和脂肪酸。 
发明的效果 
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物具有如下优点，即，在配合以二氧化硅作为填充剂使用的胎面用橡胶时，通过提高二氧化硅的分散性以及提高加工性来提高生产率，并使能量成本最小化的同时，能够提高橡胶的机械性能。 
具体实施方式
本发明在二氧化硅橡胶组合物中，作为加工助剂使用1～5重量份的熔点为73～83℃，且双键上取代有1～5个羟基(-OH)的碳原子数为5～15的饱和或不饱和脂肪酸，在配合以二氧化硅作为填充剂使用的胎面用橡胶时，能够提高二氧化硅的分散性、提高挤出时的加工性来提高生产率，而且，不仅能够使能量成本最小化，还能够提高橡胶的机械性能。 
下面，详细说明本发明。 
本发明提供包含苯乙烯-丁二烯橡胶、钕-丁二烯橡胶、以及加工助剂的轮胎胎面用橡胶组合物。 
通常，溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶是通过连续式和间歇式来制造。通过连续式制造的苯乙烯-丁二烯橡胶相比于通过间歇式制造的苯乙烯-丁二烯橡胶，其加工性优异一些，但由于大量的低分子量物质而产生严重的滞后损失，因此，存在着不利于低燃料费性能的问题。 
本发明的苯乙烯-丁二烯橡胶是通过间歇式制造的苯乙烯-丁二烯橡胶，当通过间歇式制造时，能够得到更优异的转弯阻抗性能。 
上述苯乙烯-丁二烯橡胶中，苯乙烯含量为20～50重量％，以及丁二烯内的乙烯基含量为20～50重量％。当上述苯乙烯含量和丁二烯含量在上述范围内时，能够在不降低制动性能的情况下，提高低燃料费性能。 
上述苯乙烯-丁二烯橡胶在原料橡胶内的含量为60～80重量份。当上述苯乙烯-丁二烯橡胶的含量低于60重量份时，具有低燃料费性能降低的问题，若超过80重量份，则具有降低磨损性能以及制动性能的问题。 
上述钕-丁二烯橡胶相比于钴-丁二烯橡胶(Co-BR)或相比于镍-丁二烯橡胶(Ni-BR)，由于其分子量分布窄，且分子结构为线形(Linear)，因此，具有橡胶的滞后损失低、转弯阻抗优异、磨损性能优异的优点。 
原料橡胶中上述钕-丁二烯橡胶的含量为10～20重量份。若上述钕-丁二烯橡胶的含量低于10重量份，则存在着磨损性能及制动性能降低的问题，若超过20重量份，则具有性能降低的问题。 
上述加工助剂是双键上取代有1～5个羟基(-OH)的碳原子数为5～15的饱和或不饱和脂肪酸。当上述羟基在上述范围内时，能够提高通过羟基进行的与二氧化硅的亲和力，具有与硅烷偶联剂一起提高二氧化硅的分散性的优点，当上述碳原子数在上述范围内时，则对加工助剂自身的分散有利。 
上述加工助剂的熔点优选为73～83℃。若上述熔点在上述范围内，由于比作为加工助剂保存温度的20～40℃高，因此，保存时没有溶解的危险，而且，由于比作为配合温度的100～200℃低，因此，配合时能够有效地溶解，从而有利于分散。 
作为上述加工助剂，可优选举出具有羟基的脂肪酸、含Zn盐的脂肪酸酯、以及具有高分子量的亲水性脂肪酸酯等。 
相对于100重量份的上述原料橡胶，上述加工助剂的含量为1～5重量份。当上述加工助剂的含量低于1重量份时，无法提高二氧化硅的分散性，当超过5重量份时，则存在着所配合橡胶的物性降低的问题。 
本发明作为增强性填充剂含有二氧化硅。最好单独使用上述二氧化硅，为了提高二氧化硅的分散性，可以添加硅烷偶联剂。 
为了得到符合本发明目的的胎面橡胶组合物，相对于100重量份的原料橡胶，含有60～90重量份的二氧化硅，所述二氧化硅具有氮吸附量为155～185m2/g、CTAB值为150～170m2/g的特性。若上述二氧化硅的含量低于60 重量份，则存在着制动性能下降的问题，若超过90重量份，则存在着低燃料费性能下降的问题。 
作为上述硅烷偶联剂，可以举出多硫化烷氧基硅烷化合物中的双(三烷氧基甲硅烷基丙基)多硫化物(TESPD)以及双-3-三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物(TESPT)等。 
相对于100重量份的上述原料橡胶，上述硅烷偶联剂优选使用5～10重量份。 
另外，本发明还可以含有硫化剂、硫化促进剂、防老剂。 
作为上述硫化剂，例如，可以举出二硫化胺(amine disulfide)、元素硫黄。相对于100重量份的上述原料橡胶，本发明中使用的硫化剂的含量为1.5～2.5重量份。 
作为上述硫化促进剂，可以使用选自胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、次磺酸胺(sulfene amide)中的化合物。相对于100重量份的上述原料橡胶，该硫化促进剂的含量为0.8～2.0重量份。 
作为上述防老剂，可以使用选自N-(1，3-二甲基丁基)-N-苯基对苯二胺(6PPD)、N-苯基-n-异丙基-对苯二胺(3PPD)、以及聚(2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(RD)中的化合物，相对于100重量份的上述原料橡胶，上述防老剂的含量为1～5重量份。 
另一方面，除了上述组成以外，本发明当然根据需要，可选择使用通常在轮胎胎面用组合物中使用的活性剂、加工用油、硫化剂、以及硫化促进剂等的各种添加剂。 
下面，记载本发明优选的实施例以及比较例。但是，下述实施例只不过是本发明的优选实施例，本发明并不限定于下述实施例。 
[实施例1～2以及比较例1～2] 
按照下述表1所述的组成，制造实施例1～2以及比较例1～2的轮胎橡胶组合物。轮胎橡胶组合物的制造是通过常规的轮胎制造方法来进行。 
表1    (单位：重量份) 
(注)： 
(1)S-SBR：苯乙烯含量为25重量％、丁二烯内的乙烯基含量为50重量％、且通过间歇式制造的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，充TDAE油37.5Phr。 
(2)Nd-BR：Lanxess公司制造的钕-丁二烯橡胶。 
(3)二氧化硅：氮吸附量为170m2/g、CTAB值为160m2/g的沉降性二氧化硅。 
(4)加工助剂A：含Zn盐的脂肪酸酯(A系列，Struktol公司制造)。 
(5)加工助剂B：具有高分子量的亲水性脂肪酸酯(WB系列，Struktol公司制造)。 
(6)加工助剂C：具有-OH基的脂肪酸(Dongeun Chemical公司制造的DF924)。 
(7)抗氧化剂：Lanxess公司制造的Vulkanox HS/LG。 
(8)促进剂：Lanxess公司制造的NS。 
(9)促进剂(DPG)：Lanxess公司制造的Vulkacit D/EG-C。 
对上述制造的试样进行物性试验，将其结果示于表2中。 
表2 
  项目   比较例1   比较例2   实施例1   实施例2
  ML1+4(125℃)   112   107   92   84
  硬度(Shore A)   75   71   75   76
  300％模量(Mpa)   15.0   13.7   15.3   15.4
  伸长率(％)   370   392   393   389
  0℃tanδ   0.286   0.270   0.292   0.287
  60℃tanδ   0.168   0.186   0.167   0.165
(注)： 
*门尼粘度(ML1+4(125℃))是通过ASTM规定的D1646来测定。 
*硬度是通过DIN 53505测定。 
*300％模量、伸长率是通过ISO37规定来测定。 
*粘弹性是利用RDS测定机，以0.1％变形(strain)、10Hz频率，从-60℃到80℃测定tanδ值。 
在上述表2中，ML1+4表示未硫化橡胶的粘度值，该数值越低，说明未硫化橡胶的加工性就越优异。0℃tanδ表示制动特性，该数值越高，说明制动性能越优异。60℃tanδ表示转弯阻抗特性，该数值越低说明性能越优异。另外，硬度表示调整稳定性，该数值越高，则说明调整稳定性越优异。 
从上述表2的结果可知，由本发明的胎面橡胶组合物制造的实施例1～2相比于使用以往加工助剂的胎面橡胶组合物的比较例1～2，在根据ML1+4能够确认的加工性方面，使用相同重量份时能够大幅提高加工性，在其他的橡胶物性方面，与使用以往的加工助剂的比较例相比，实施例表现出同等以上的优异的物性。 
本领域技术人员很容易对本发明进行简单的变形或变更，而这样的变形或变更可视为全部包含在本发明的范围。 

Claims (1)

1.一种轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，包含60～80重量份的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、10～20重量份的由钕-丁二烯橡胶构成的原料橡胶、二氧化硅以及加工助剂，其中，所述溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶是苯乙烯含量为20～50重量％以及丁二烯内的乙烯基含量为20～50重量％、且通过间歇式制造的溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶；相对于100重量份的上述原料橡胶，上述二氧化硅含量为60～90重量份，上述加工助剂含量为1～5重量份；所述加工助剂是双键上取代有1～5个羟基的碳原子数为5～15的不饱和脂肪酸，所述加工助剂的熔点为73～83℃；所述二氧化硅的氮吸附量为155～185m2/g、CTAB值为150～170m2/g。
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