CN104419041A - 用于轮胎胎面的橡胶组合物以及使用该组合物制备的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于轮胎胎面的橡胶组合物以及使用该橡胶组合物制备的轮胎，所述橡胶组合物包含：100重量份的原料橡胶，10至100重量份的增强填料，以及1至20重量份的由下式(1)表示的硅烷化合物，所述原料橡胶包含40至90重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和10至60重量份的丁二烯橡胶。所述用于轮胎胎面的橡胶组合物表现出改善的分散性、加工性能、机械特性、耐磨性能和滚动阻力特性。[化学式1]

Description

用于轮胎胎面的橡胶组合物以及使用该组合物制备的轮胎
技术领域
本发明涉及一种用于轮胎胎面的橡胶组合物以及使用该橡胶组合物制备的轮胎，所述橡胶组合物具有改善的分散性、加工性能、机械特性、滚动阻力特性和耐磨性。
背景技术
随着近来对于降低汽车燃耗的需求，通过减小轮胎滚动阻力来开发低燃耗轮胎成为主要的关注课题，而为了实现此目的，在轮胎胎面橡胶中使用二氧化硅的技术已经获得了持续开发。
与已经广泛用作轮胎胎面橡胶填料的非极性炭黑不同，二氧化硅表面上含有大量的硅烷醇基(-SiOH)，因此二氧化硅表现出亲水性。并且，由于极性较强的特性，二氧化硅与非极性橡胶的可混性不好。因此，利用硅烷偶联剂而使该问题得到了解决。
通常而言，硅烷偶联剂起到与二氧化硅的硅烷醇基反应的作用，并将作为二氧化硅表面化学特性的极性改变为非极性，由此促进二氧化硅与橡胶的混合。然而，由于常规使用的硅烷偶联剂含有硫化物基团，因此存在150℃或高于150℃的温度下频繁发生过早硫化的问题，并使得加工性能劣化。
[相关技术文件]
[专利文件]
专利文件1：韩国专利申请公布No.2011-0071607(2011年6月29日提交)
专利文件2：韩国专利申请公布No.2011-0073061(2011年6月29日提交)
发明内容
技术问题
为解决上述问题而作出了本发明，本发明的一个目的是提供一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，所述橡胶组合物具有改善的分散性、加工性能、机械特性、滚动阻力特性和耐磨性。
本发明的另一个目的是提供一种具有改善的低燃耗性能的轮胎胎面，该轮胎胎面使用上述用于轮胎胎面的橡胶组合物制备。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，包含：100重量份的原料橡胶；10至100重量份的增强填料；和1至20重量份的由下式(1)表示的硅烷化合物，其中，所述原料橡胶包含40至90重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，以及10至60重量份的丁二烯橡胶：
[化学式1]
其中，在式(1)中，
X表示乙烯基(CH2＝CH-)；
Y表示由下式(2a)表示的官能团；
Z表示由下式(2b)表示的官能团；
[化学式2a]
[化学式2b]
其中，d和e各自独立地表示0至6的整数；
a表示0至6的整数；
b和c各自独立地表示0至2的整数，但必须不同时表示0；
x表示1至3的整数。
所述硅烷化合物可以具有180g/mol至20,000g/mol的重均分子量。
所述硅烷化合物可以选自乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷以及它们的混合物中。
所述增强填料可以选自炭黑、二氧化硅以及它们的混合物中，所述炭黑具有30m2/g至300m2/g的氮吸附比表面积和60cc/100g至180cc/100g的邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)吸油量；所述二氧化硅具有100m2/g至180m2/g的氮吸附比表面积和110m2/g至170m2/g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附比表面积。
所述用于轮胎胎面的橡胶组合物可以是还包含添加剂的橡胶组合物，所述添加剂选自0.5至5重量份的硫化剂、0.1至10重量份的硫化促进剂、1至10重量份的硫化促进助剂、1至50重量份的软化剂、0.1至10重量份的抗老化剂、0.5至10重量份的粘合剂以及它们的混合物中，上述添加剂均相对于100重量份的所述原料橡胶。
根据本发明的另一方面，提供一种轮胎，其使用上述用于轮胎胎面的橡胶组合物制备。
具体实施方式
下文中，将更详细地描述本发明。
由于在制备用于轮胎胎面的橡胶组合物时所使用的常规硅烷偶联剂的分子中含有硫化物基团，因此在高温混合时发生过早硫化，结果是使混合温度的升高受到抑制，从而使得增强填料难以在轮胎橡胶组合物中均匀地分散。
就此而言，由于本发明中使用具有硅氧烷被乙烯基取代的结构的硅烷类化合物，来替代常规的含有硫化物基团的硅烷类化合物，因此能够在原料橡胶中均匀地分散，结果是，可以使橡胶组合物的加工性能获得增强。并且，由于能够防止因使用常规含有硫化物基团的硅烷偶联剂而导致发生的过早硫化，并由此可以进行高温混合，因此可以提高增强填料的分散性，并可以增强橡胶组合物的机械特性、耐磨性能和滚动阻力特性。
即，根据本发明的一方面的用于轮胎胎面的橡胶组合物包含：100重量份的原料橡胶、10至100重量份的增强填料和1至20重量份的由下式(1)表示的硅烷化合物，其中，所述原料橡胶包含40至90重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)，以及10至60重量份的丁二烯橡胶(BR)：
[化学式1]
其中，在式(1)中，
X表示乙烯基(CH2＝CH-)；
Y表示由下式(2a)表示的官能团；
Z表示由下式(2b)表示的官能团；
[化学式2a]
[化学式2b]
其中，d和e各自独立地表示0至6的整数；
a表示0至6的整数；
b和c各自独立地表示0至2的整数，但必须不同时表示0；
x表示1至3的整数。
并且，鉴于改善耐磨性能的效果，所述硅烷化合物优选具有180g/mol至20,000g/mol的重均分子量(Mw)。
所述硅烷化合物优选为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷或者它们的混合物。
相对于100重量份的原料橡胶，诸如上述的硅烷化合物在所述橡胶组合物中的含量优选为1至20重量份。如果硅烷化合物的含量少于1重量份，则由加入硅烷化合物所引起的效果可以忽略不计；而如果硅烷化合物的含量多于20重量份，则存在可能导致共混橡胶的机械性能劣化的风险。更优选地，相对于100重量份的原料橡胶，所述硅烷化合物在橡胶组合物中的含量优选为5至10重量份。
在本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物中，所述原料橡胶可以包含40至90重量份具有高机械刚性的苯乙烯-丁二烯橡胶，以及10至60重量份具有优异耐磨性的丁二烯橡胶。当这些橡胶组分以如上所述的优化混合比例包含在橡胶组合物中时，可以在制备橡胶时使磨损性能、制动性能和燃耗性能获得增强。如果丁二烯橡胶的含量少于10重量份，则耐磨性可能下降；而如果丁二烯橡胶的含量多于60重量份，则由于混合加工性能的下降而造成门尼粘度增大，并存在可能导致机械性能(例如伸长率和拉伸强度)以及耐磨性能劣化的风险。优选地，所述原料橡胶可以包含60至80重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，以及20至40重量份的丁二烯橡胶。
并且，可用于上述原料橡胶中的苯乙烯-丁二烯橡胶可以具体为具有22至25重量％的苯乙烯含量、15至18重量％的乙烯基含量、55,000至59,000的数均分子量(Mn)、260,000至320,000的重均分子量(Mw)以及3.8至4.2的分子量分布(MWD)的橡胶。当使用具有上述性能特性的苯乙烯-丁二烯橡胶时，可以使橡胶组合物中增强填料的分散性、加工性能、滚动阻力特性和耐磨性得到增强。
并且，所述丁二烯橡胶可以为具有96重量％或多于96重量％的顺1,4-丁二烯含量以及-104℃至-107℃的玻璃化转变温度(Tg)的高顺式丁二烯橡胶。此外，该丁二烯橡胶可以具有在100℃下为43至47的门尼粘度。鉴于耐磨性能和在动态应力下的生热性，使用如上所述的高顺式丁二烯橡胶较为有利。
在本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物中，所述增强填料可以选自炭黑、二氧化硅以及它们的混合物中。
当使用二氧化硅作为所述增强填料时，如果二氧化硅的氮吸附比表面积(每克氮气表面积，N2SA)过低，具体为小于100m2/g，则存在可能使二氧化硅作为填料的增强性能劣化的风险。另一方面，如果二氧化硅的氮吸附比表面积过高，具体为大于180m2/g，则存在可能导致橡胶组合物的加工性能下降的风险。并且，如果二氧化硅的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附比表面积过低，具体为小于110m2/g，则存在可能使二氧化硅作为填料的增强性能劣化的风险。另一方面，如果二氧化硅的CTAB吸附比表面积过高，具体为大于170m2/g，则存在可能导致橡胶组合物的加工性能下降的风险。因此，考虑到对于橡胶组合物的增强性能和加工性能所产生的影响，更优选使用具有100m2/g至180m2/g的氮吸附比表面积和110m2/g至170m2/g的CTAB吸附比表面积的二氧化硅。
关于所述二氧化硅，由湿法制备的二氧化硅和由干法制备的二氧化硅均可使用，且可以使用的可购买产品的实例包括：ULTRASIL VN2(EvonikIndustries AG生产)、ULTRASIL VN3(Evonik Industries AG生产)、ULTRASIL7000Gr(Evonik Industries AG生产)、Z1165MP(Rhodia S.A.生产)和Z165GR(Rhodia S.A.生产)。
此外，当使用炭黑作为所述增强填料时，如果炭黑的氮吸附比表面积(每克氮气表面积，N2SA)过低，具体为小于30m2/g，则存在可能使炭黑作为填料的增强性能劣化的风险。另一方面，如果炭黑的氮吸附比表面积过高，具体为大于300m2/g，则存在可能导致轮胎用橡胶组合物的加工性能下降的风险。并且，如果炭黑的DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)吸油量过低，具体为小于60cc/100g，则存在可能使炭黑作为填料的增强性能发生相当程度劣化的风险。如果DBP吸油量过高，具体为大于180cc/100g，则可能导致橡胶组合物的加工性能下降。因此，考虑到对于橡胶组合物的增强性能和加工性能所产生的影响，更优选使用具有30m2/g至300m2/g的氮吸附比表面积和60cc/100g至180cc/100g的DBP吸油量的炭黑。
具体而言，可以使用的炭黑的实例包括：N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、S315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990和N991。
考虑到所述用于轮胎胎面的橡胶组合物的机械特性改善效果和加工性能，相对于100重量份的原料橡胶，诸如上述的增强填料的含量优选为10至100重量份。如果增强填料的含量少于10重量份，则机械特性的改善效果忽略不计；而如果增强填料的含量多于100重量份，则存在可能导致橡胶组合物的加工性能下降的风险。
除上述组分外，根据本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物还可以包含常规用于改善轮胎胎面用橡胶组合物的性能特性的添加剂，例如硫化剂、硫化促进剂、硫化促进助剂、软化剂、抗老化剂和粘合剂。本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物可以单独包含上述添加剂，或者可以包含其中两种或更多种的混合物。
具体而言，可以使用的硫化剂的实例包括：硫磺类硫化剂、有机过氧化物、树脂硫化剂以及例如氧化镁的金属氧化物。
可以使用的硫磺类硫化剂的实例包括：无机硫化剂，例如硫磺粉(S)、不溶性硫磺(S)、沉淀硫磺(S)和胶体硫磺；以及有机硫化剂，例如二硫化四甲基秋兰姆(tetramethylthiuram disulfide,TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)和二硫基二吗啉。除此之外，也可以使用单质硫(elemental sulfur)或生成硫的硫化剂，例如二硫化胺(amine disulfide)或聚合硫(polymeric sulfur)。
并且，可以使用的有机过氧化物的实例包括：过氧化苯甲酰、二异丙苯过氧化物、二叔丁基过氧化物、过氧化叔丁基异丙苯(t-butylcumyl peroxide)、过氧化甲乙酮(methyl ethyl ketone peroxide)、氢过氧化异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexane)、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰过氧基)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、1,3-双(叔丁基过氧基丙基)苯(1,3-bis(t-butylp-eroxypropyl)benzene)、二叔丁基过氧化二异丙基苯(di-t-butylperoxydiisopropyl-benzene)、叔丁基过氧基苯(t-butylperoxybenzene)、过氧化2,4-二氯苯甲酰(2,4-dichlorobenzoyl peroxide)、1,1-二叔丁基过氧基-3,3,5-三甲基硅氧烷(1,1-dibutylperoxy-3,3,5-trimethylsiloxane)和正丁基-4,4-二(叔丁基过氧基)戊酸酯(n-butyl-4,4-di(t-butylperoxy)valerate)。
鉴于适当的硫化效果使得原料橡胶对于热较不敏感且化学稳定，相对于100重量份的原料橡胶，所述硫化剂的含量优选为0.5至5重量份。
硫化促进剂是指促进硫化速度或在初始硫化阶段中促进延迟作用的促进剂。关于所述硫化促进剂，可以使用选自亚磺酰胺类化合物、噻唑类化合物、秋兰姆类(thiuram-based)化合物、硫脲类化合物、胍类化合物、二硫代氨基甲酸类化合物、醛胺类化合物、醛氨类化合物、咪唑啉类化合物、黄原酸盐类化合物以及它们的组合中的任意一种。
关于所述亚磺酰胺类硫化促进剂，例如，可以使用选自N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(TBBS)、N,N-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、N-氧二亚乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、N,N-二异丙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺以及它们的组合中的任意一种亚磺酰胺类化合物。
关于所述噻唑类硫化促进剂，例如，可以使用选自2-巯基苯并噻唑(MBT)、二硫化二苯并噻唑(MBTS)、2-巯基苯并噻唑的钠盐、2-巯基苯并噻唑的锌盐、2-巯基苯并噻唑的铜盐、2-巯基苯并噻唑的环己胺盐、2-(2,4-二硝基苯基)巯基苯并噻唑、2-(2,6-二乙基-4-吗啉基硫代)苯并噻唑以及它们的组合中的任意一种噻唑类化合物。
关于所述秋兰姆类硫化促进剂，例如，可以使用选自四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四乙基秋兰姆二硫化物、四甲基秋兰姆单硫化物、二亚戊基秋兰姆二硫化物、二亚戊基秋兰姆单硫化物、二亚戊基秋兰姆四硫化物、二亚戊基秋兰姆六硫化物、四丁基秋兰姆二硫化物、亚戊基秋兰姆四硫化物以及它们的组合中的任意一种秋兰姆类化合物。
关于所述硫脲类硫化促进剂，例如，可以使用选自硫脲、二乙基硫脲、二丁基硫脲、三甲基硫脲、二邻甲苯硫脲以及它们的组合中的任意一种硫脲类化合物。
关于所述胍类硫化促进剂，例如，可以使用选自二苯基胍、二邻甲苯胍、三苯基胍、邻甲苯基二胍、二苯基胍邻苯二甲酸酯以及它们的组合中的任意一种胍类化合物。
关于所述二硫代氨基甲酸类硫化促进剂，例如，可以使用选自乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、丁基苯基二硫代氨基甲酸锌、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌、二戊基二硫代氨基甲酸锌、二丙基二硫代氨基甲酸锌、五亚甲基二硫代氨基甲酸锌和哌啶的络合物、十六烷基异丙基二硫代氨基甲酸锌、十八烷基异丙基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠、五亚甲基二硫代氨基甲酸哌啶、二甲基二硫代氨基甲酸硒、二乙基二硫代氨基甲酸碲、二戊基二硫代氨基甲酸镉以及它们的组合中的任意一种二硫代氨基甲酸类化合物。
关于所述醛胺类或醛氨类硫化促进剂，例如，可以使用选自乙醛-苯胺反应产物、丁醛-苯胺缩合物、六次甲基四胺、乙醛-氨反应产物以及它们的组合中的一种醛胺类或醛氨类化合物。
关于所述咪唑啉类硫化促进剂，例如，可以使用咪唑啉类化合物如2-巯基咪唑啉；关于所述黄原酸盐类硫化促进剂，例如，可以使用黄原酸盐类化合物如二丁基黄原酸锌。
为了通过促进硫化速度而使生产率的提高最大化，并使橡胶性能的提高最大化，相对于100重量份的原料橡胶，可以包含0.1至10重量份的上述硫化促进剂。
硫化促进助剂是为增强促进效果而与硫化促进剂组合使用的添加剂，并且可以使用选自无机硫化促进助剂、有机硫化促进助剂以及它们的组合中的任意一种。
关于所述无机硫化促进助剂，可以使用选自氧化锌(ZnO)、碳酸锌、氧化镁(MgO)、氧化铅(lead oxide)、氢氧化钾以及它们的组合中的任意一种。关于所述有机硫化促进助剂，可以使用选自硬脂酸、硬脂酸锌、棕榈酸、亚油酸、油酸、月桂酸、油酸二丁基铵(dibutylammonium oleate)、它们的衍生物及其组合中的任意一种。
特别是，可以将氧化锌和硬脂酸一起用作所述硫化促进助剂。在这种情况下，氧化锌溶解在硬脂酸中，并与上述硫化促进剂形成有效的复合物(complex)，该复合物在硫化反应中生成游离的硫，从而促进橡胶的交联反应。
在同时使用氧化锌和硬脂酸的情况下，为了起到合适的硫化促进助剂所应有的作用，相对于100重量份的原料橡胶，上述每种化合物的用量可以优选为1至10重量份。
将软化剂加入到橡胶组合物中是为了通过赋予橡胶可塑性而便于加工，或是为了降低硫化橡胶的硬度，软化剂是指在橡胶共混或橡胶生产时所使用的油或其它物质。关于所述软化剂，可以使用选自石油类的油、植物油和脂肪以及它们的组合中的任意一种，但本发明并不意图局限于此。
关于所述石油类的油，可以使用选自石蜡类油、环烷类油、芳香油以及它们的组合中的任意一种。
所述石蜡类油的代表性实例包括由Michang Oil Industrial Co.,Ltd.生产的P-1、P-2、P-3、P-4、P-5和P-6；所述环烷类油的代表性实例包括由MichangOil Industrial Co.,Ltd.生产的N-1、N-2和N-3；所述芳香油的代表性实例包括由Michang Oil Industrial Co.,Ltd.生产的A-2和A-3。
然而，随着近来环境意识的增强，已知当上述芳香油中含有的多环芳烃(下文称作“PAH”)的含量为3重量％或大于3重量％时，诱发癌症的可能性较高。因此，可以优选使用环保芳烃(treated distillate aromatic extract)(TDAE)油、适度萃取溶剂合物(mild extraction solvate)(MES)油、残留芳香提取物(residualaromatic extract)(RAE)油或重质环烷油(heavy naphthenic oils)。
特别是，关于用作所述软化剂的油，可以优选使用基于油的总量具有3重量％或少于3重量％的PAH成分总含量、95℃或高于95℃的动态粘度(210°FSUS)、15至25重量％的芳香族成分含量、27至37重量％的环烷类成分含量以及38至58重量％的石蜡类成分含量的TDAE油。
上述TDAE油极好地改善了含有该TDAE油的轮胎胎面的低温特性和燃耗性能，而且针对环境因素例如PAH诱发癌症的可能性也具有有利的特性。
关于所述植物油和脂肪，可以使用选自蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、芥花油、大豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松树油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花子油、棕榈仁油、山茶油、霍霍巴油、澳洲坚果油、红花油、桐油以及它们的组合中的任意一种。
从改善原料橡胶的加工性能的角度来看，相对于100重量份的原料橡胶，可以优选使用1至50重量份的上述软化剂。
所述抗老化剂是用于中止链反应的添加剂，通过该链反应轮胎自发地被氧气氧化。关于所述抗老化剂，可以适当选择和使用选自胺类、酚类、喹啉类、咪唑类、氨基甲酸的金属盐、蜡以及它们的组合中的任意一种。
关于所述胺类抗老化剂，可以使用选自N-苯基-N'-(1,3-二甲基)对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺、N-苯基-N'-异丙基对苯二胺、N,N'-二苯基对苯二胺、N,N'-二芳基对苯二胺、N-苯基-N'-环己基对苯二胺、N-苯基-N'-辛基对苯二胺以及它们的组合中的任意一种。
关于所述酚类抗老化剂，可以使用选自2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2'-亚异丁基双(4,6-二甲基苯酚)、2,6-二叔丁基对甲酚以及它们的组合中的任意一种。
关于所述喹啉类抗老化剂，可以使用2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉及其衍生物，具体而言，可以使用选自6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、6-苯胺基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉、6-十二烷基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉以及它们的组合中的任意一种。
关于所述蜡，可以优选使用含蜡烃(waxy hydrocarbon)。
关于所述抗老化剂，除了抗老化作用以外，考虑到诸如在橡胶中具有高溶解度和低挥发性、与橡胶保持惰性以及不阻碍硫化的这些条件，相对于100重量份的原料橡胶，可以包含0.1至10重量份的上述抗老化剂。
粘合剂通过进一步增强橡胶与橡胶之间的粘合性能，并改善其它添加剂如填料的可混性、分散性和加工性能，从而有助于橡胶性能的提高。
关于所述粘合剂，可以使用天然树脂类粘合剂，例如松香类树脂和萜类树脂；以及合成树脂类粘合剂，例如石油树脂、煤焦油和烷基酚类树脂。
关于所述松香类树脂，可以使用选自松香树脂、松香酯树脂、氢化松香酯树脂、它们的衍生物及其组合中的任意一种。关于所述萜类树脂，可以使用选自萜烯树脂、萜酚树脂以及它们的组合中的任意一种。
关于所述石油树脂，可以使用选自脂族树脂、酸改性脂族树脂、脂环族树脂、氢化脂环族树脂、芳族(C9)树脂、氢化芳族树脂、C5-C9共聚物树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯共聚物树脂以及它们的组合中的任意一种。
所述煤焦油可以为苯并呋喃-茚树脂。
关于所述烷基酚树脂，可以使用对叔烷基苯酚甲醛树脂，并且可以使用选自对叔丁基苯酚甲醛树脂、对叔辛基苯酚甲醛树脂以及它们的组合中的任意一种。
相对于100重量份的原料橡胶，可以包含0.5至10重量份的上述粘合剂。相对于100重量份的原料橡胶，如果粘合剂的含量少于0.5重量份，则使得粘合性能劣化；而如果粘合剂的含量多于10重量份，则可能造成橡胶性能的劣化，这是不优选的。
本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物可以按照常规方法，通过混合上述组分来制备。具体而言，该用于轮胎胎面的橡胶组合物可以采用两步连续法制备，包括：第一步，在例如最高温度为110℃至190℃，优选为130℃至180℃的高温下，对所述组分进行热机械处理或捏合；以及第二步，在交联键体系混合的最后步骤过程中，在通常低于110℃，例如在40℃至100℃的低温下对所制的组合物进行机械处理。然而，本发明并不意图局限于此。
由于采用上述方法制备的用于轮胎胎面的橡胶组合物含有具有硅氧烷被乙烯基取代的结构的硅烷类化合物，因此该硅烷类化合物和增强填料能够在原料橡胶中均匀地分散，结果是，可以使橡胶组合物的加工性能、耐磨性和低滚动阻力特性获得增强。因此，所述用于轮胎胎面的橡胶组合物不仅可以包含在胎面(胎面行驶面和胎面基部)中，而且可以包含在构成轮胎的各种橡胶构件中。所述橡胶构件的实例包括胎侧、胎侧***物、三角胶、胎圈包布、钢丝涂层和气密层。
根据本发明的另一方面，提供一种轮胎，该轮胎使用上述用于轮胎胎面的橡胶组合物制备。
由于所述轮胎是由上述用于轮胎胎面的橡胶组合物制备而成，因此该轮胎能够表现出改善的耐磨性能、较低的滚动特性以及提高的使用寿命特性。
关于制备所述轮胎的方法，可以应用常规轮胎制备中所采用的任何方法，只要使用上述用于轮胎胎面的橡胶组合物即可，而在本说明书中将不给出详细的说明。然而，所述轮胎可以包括使用上述用于轮胎胎面的橡胶组合物所制备的轮胎胎面。
所述轮胎的实例包括载客汽车用轮胎、赛车用轮胎、飞机用轮胎、农机用轮胎、越野车驾驶用轮胎、卡车轮胎和公共汽车轮胎。此外，上述轮胎可以是子午线轮胎或斜交轮胎，且该轮胎优选为子午线轮胎。
有益效果
根据本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物包含含有乙烯基的硅烷类化合物作为偶联剂。因此，能够使得增强填料在原料橡胶中均匀地分散，结果是，可以增强橡胶组合物的加工性能。并且，可以防止因使用含有硫化物基团的硅烷偶联剂而导致发生的过早硫化，从而能够在高温下进行混合。因此，进一步提高了增强填料的分散性，并可以增强橡胶组合物的机械特性、耐磨性能和滚动阻力特性。
因此，由根据本发明的用于轮胎胎面的橡胶组合物制备的轮胎具有改善的机械特性、耐磨性能和滚动阻力特性，所以能够表现出提高的使用寿命。
下文中，将通过实施例对本发明进行详细描述，从而使本领域的普通技术人员能够容易地实施本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式来实现，而并非意图局限于本文中所述的实施例。
比较例1
如下表1中所公开，通过混合80重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和20重量份的丁二烯橡胶而制得100重量份的原料橡胶，将所制的原料橡胶与60重量份的二氧化硅、5重量份的硅烷偶联剂(TESPT)、35重量份的软化剂、3重量份的氧化锌、1重量份的硬脂酸、2.5重量份的抗老化剂、1.8重量份的硫化促进剂和2重量份的硫磺在班伯里密炼机中进行共混。由此，制备用于轮胎胎面的橡胶组合物。
比较例2-4和实施例1-3
采用与比较例1中所述的相同方法制备用于轮胎胎面的橡胶组合物，不同之处在于，用于轮胎胎面的橡胶组合物的各组分以下表1中所述的组成比例和含量来进行混合，并使用由此制得的共混物。
[表1]
单位：重量份
试验例：性能测量
使用比较例1至4和实施例1至3中制备的用于轮胎胎面的橡胶组合物制备橡胶样品，并按照下述方法对由此制得的橡胶样品的各种性能进行评估。结果示于下表2中。
(1)门尼粘度(ML1+4,125℃)：使用Mooney MV2000(Alpha Technologies,Inc.)和大型转子，在预热时间为1分钟、转子运行时间为4分钟以及温度为125℃的条件下测定门尼粘度。
(2)拉伸性能：使用肖式A硬度计测量硬度，并按照ASTM D412的方法，使用Instron试验机测量拉伸性能。
(3)粘弹性：使用动态材料试验***(DMTS)，在10Hz、5％静态应变和0.5％动态应变的条件下，在-60℃至80℃的温度范围内进行温度扫描的同时测量粘弹性。此时，当0℃下的tanδ值较高时，在湿路面上的制动性能较为优良；而当60℃下的tanδ值较低时，轮胎具有较低的滚动阻力性能。
(4)耐磨性能：为了预测耐磨性能，使用Lambourn磨耗试验机，在滑移率为25％的条件下测量磨耗量，然后将磨耗量表示为以比较例1中测得数值为100作为基准的指标。该指标的数值更大表示耐磨性能更好。
[表2]
参照上表2的结果进行说明，就门尼粘度而言，与使用含有硫化物基团的硅烷偶联剂的比较例1的橡胶样品以及硅烷化合物含量不在本发明范围内的比较例2的橡胶样品相比，包含含有乙烯基的硅烷化合物作为偶联剂的实施例1至3的橡胶样品表现出更低的值。这是因为在实施例1至3的橡胶样品中，由于使用含有乙烯基的硅烷化合物而使得二氧化硅均匀地分散，从而降低了门尼粘度。由这些结果可见，在橡胶组合物的加工性能方面，包含含有乙烯基的硅烷化合物的实施例1至3的橡胶组合物显示出了优良的效果。
此外，与原料橡胶的组成不满足本发明所述条件的比较例4的橡胶样品相比，实施例1至3的橡胶样品表现出了明显较低的门尼粘度。在比较例4的情况下，由于丁二烯橡胶的含量过高且混合加工性能下降，因而使得门尼粘度增大。
就拉伸性能而言，与比较例1和2的橡胶样品相比，实施例1至3的橡胶样品表现出拉伸性能的总体提高，并在硬度、100％模量、300％模量和拉伸强度方面表现出了优异的性能。特别是，与不满足前述原料橡胶条件的比较例3和4的橡胶样品相比，实施例1至3的样品在伸长率和拉伸强度方面显示出了显著改善的效果。
并且，就粘弹性而言，与比较例1至4的情况相比，实施例1至3的橡胶样品显示出在0℃下更高的tanδ值，同时在60℃下具有更低的tanδ值，从而表现出了改善的滚动阻力性能。因此，可以预期汽车的燃耗也会由此而提高。
关于耐磨性能，实施例1至3显示出了比比较例1和2的情况下更高的值，并表现出了优良的磨耗性能。并且，与不满足前述原料橡胶条件的比较例3和4的橡胶样品相比，实施例1至3的样品表现出了更加改善的耐磨性能。这是因为当丁二烯橡胶的含量提高时，在耐磨性能方面更为有利；然而，比较例3不包含这种丁二烯橡胶，而比较例4包含极其大量的丁二烯，从而使得丁二烯橡胶与苯乙烯-丁二烯橡胶的可混性下降，并且无法实现均匀混合。这导致了耐磨性能在相当程度上的劣化。
由上述实验结果可见，包含含有乙烯基的硅烷类偶联剂并且满足包含原料橡胶的橡胶组合物的构成组分的优化聚合条件的实施例1至3，在机械性能、滚动阻力特性和耐磨性方面表现出了显著改善的特性。
以上已经详细描述了本发明的优选实施方案，但本发明所要求保护的权利范围并不意图局限于这些实施方案，并且，由本领域的技术人员利用如下列权利要求中所限定的本发明基本理念而进行的各种修正和改进，也都包含在本发明所请求保护的权利范围之内。

Claims (6)

1.一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，包含：
100重量份的原料橡胶；
10至100重量份的增强填料；和
1至20重量份的由下式(1)表示的硅烷化合物，
其中，所述原料橡胶包含：40至90重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，以及10至60重量份的丁二烯橡胶：
[化学式1]
[化学式2b]
其中，d和e各自独立地表示0至6的整数；
a表示0至6的整数；
b和c各自独立地表示0至2的整数，且必须不同时表示0；
x表示1至3的整数。
2.根据权利要求1所述的用于轮胎胎面的橡胶组合物，其中，所述硅烷化合物具有180g/mol至20,000g/mol的重均分子量。
3.根据权利要求1所述的用于轮胎胎面的橡胶组合物，其中，所述硅烷化合物选自乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷以及它们的混合物中。
4.根据权利要求1所述的用于轮胎胎面的橡胶组合物，其中，所述增强填料选自炭黑、二氧化硅以及它们的混合物中，所述炭黑具有30m2/g至300m2/g的氮吸附比表面积和60cc/100g至180cc/100g的邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)吸油量；所述二氧化硅具有100m2/g至180m2/g的氮吸附比表面积和110m2/g至170m2/g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)吸附比表面积。
5.根据权利要求1所述的用于轮胎胎面的橡胶组合物，其中，相对于100重量份的所述原料橡胶，所述用于轮胎胎面的橡胶组合物还包含选自0.5至5重量份的硫化剂、0.1至10重量份的硫化促进剂、1至10重量份的硫化促进助剂、1至50重量份的软化剂、0.1至10重量份的抗老化剂、0.5至10重量份的粘合剂以及它们的混合物中的添加剂。
6.一种轮胎，其使用根据权利要求1至5中任意一项所述的用于轮胎胎面的橡胶组合物制备。
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