CN111032371A - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能够在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能的充气轮胎。本发明涉及一种充气轮胎,其包括胎面,胎面的损耗角正切(tanδ)的温度分布曲线的峰位在‑20.0℃至0.0℃之间,并且峰位处的tanδ为0.80以上,该曲线是通过将tanδ绘制为测量温度的函数而获得的,该曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与该曲线在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tanδ满足以下关系式(1):(峰位处的tanδ‑0.05)≤(交点处的tanδ)≤(峰位处的tanδ+0.05)(1)。
Description
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎。
背景技术
近年来,随着对更安全的汽车的需求增加,要求轮胎胎面具有改善的湿抓地性能。
例如,专利文献1提出了一种通过使用橡胶组合物来改善湿抓地性能的方法,该橡胶组合物包含由稀土催化剂合成的充油聚丁二烯橡胶、特定的苯乙烯-丁二烯橡胶、无机填料和其他成分。
引用列表
专利文献
专利文献1:JP 2015-232114 A
发明内容
技术问题
同时,随着全球化,使用相同类型轮胎的地域正在扩大。例如,必须同时提高在欧洲和南非的道路上的湿抓地性能。
本发明旨在解决该问题,并提供一种能够在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能的充气轮胎。
解决技术问题的手段
本发明涉及一种充气轮胎,其包括胎面,
胎面的损耗角正切(tan δ)的温度分布曲线的峰位(peak position)在-20.0℃至0.0℃之间,并且峰位处的tan δ为0.80以上,该曲线是通过将tan δ绘制为测量温度的函数而获得的,
该曲线在比峰位温度(peak position temperature)低20℃的温度处的切线与在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tan δ满足以下关系式(1):
(峰位处的tan δ-0.05)≤(交点处的tan δ)≤(峰位处的tan δ+0.05) (1)。
优选地,曲线在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ和在比峰位温度高20℃的温度处的tan δ分别满足以下关系式(2)和(3):
(比峰位温度低20℃的温度处的tan δ)≥(峰位处的tan δ×0.20) (2);和
(比峰位温度高20℃的温度处的tan δ)≥(峰位处的tan δ×0.20) (3)。
优选地,该曲线在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ和在比峰位温度高20℃的温度处的tan δ满足以下关系式(4):
|(在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ)-(在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ)|≤0.30 (4)。
优选地,该峰的半峰宽为30以下,半峰宽由以下等式(5)定义:
半峰宽=(tan δ为峰位处的tan δ一半的高温侧的温度)-(tan δ为峰位处的tan δ一半的低温侧的温度)。
本发明的有利效果
本发明的充气轮胎包括胎面,该胎面的损耗角正切(tan δ)的温度分布曲线的峰位在-20.0℃至0.0℃,并且峰位处的tan δ为0.80以上,该曲线是通过将tan δ绘制为测量温度的函数而获得的,该曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tan δ满足关系式(1)。这样的充气轮胎可以在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。
附图说明
图1示出了胎面橡胶示例性的tan δ的温度分布曲线。
具体实施方式
本发明的充气轮胎包括胎面,该胎面的损耗角正切(tan δ)的温度分布曲线的峰位在-20.0℃至0.0℃之间,并且峰位处的tan δ为0.80以上。此外,该曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tan δ满足以下关系式(1):
(峰位处的tan δ-0.05)≤(交点处的tan δ)≤(峰位处的tan δ+0.05) (1)。
这样的充气轮胎可以在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。
本发明的充气轮胎可以在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。认为这是由于以下的作用机理。
传统上,为了改善湿抓地性能,主要关注峰位处的tan δ的大小。然而,作为大量实验的结果,本发明人发现,为了适应不同地域的道路,仅关注峰位处的tan δ的大小是不够的。实际上,本发明人的研究表明,在峰位处更高的tan δ会导致增加的湿抓地性能,但是如果峰位形状太尖锐,则无法适应不同地域的道路。本发明人通过反复实验发现,当峰位温度在预定范围内,峰位处的tan δ为预定值以上,并且在峰位温度±20℃的范围内的tan δ较高时,在德国和南非共和国的道路上均可实现湿抓地性能。然后,发现使用温度分布曲线在峰位温度±20℃处的切线的交点(两条切线交点处的tan δ)和峰顶(峰位处的tan δ)之间的差值作为指标,在不同地域的道路上可以表现出足够的湿抓地性能。具体地,已经发现,当交点处的tan δ与峰位处的tan δ之间的差值较小时,可以在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。如上所述,本发明是基于以下发现(技术思想)而完成的:当峰位温度在预定范围内,并且峰位处的tanδ为预定值以上,并且交点处的tanδ与峰位处的tanδ之间的差值小时,在不同地域的道路上可以表现出足够的湿抓地性能。因此,本发明可以在不同地域的道路上提供足够的湿抓地性能。
接下来,使用图1描述如何绘制切线等。
图1示出了胎面橡胶示例性的tan δ的温度分布曲线C1。点“PP”表示tan δ的温度分布曲线C1的峰顶。点“PP”处的温度对应于峰位温度“tP”,点“PP”处的tanδ对应于峰位处的tanδ。“t1”表示比峰位温度“tP”低20℃的温度,“t2”表示比峰位温度“tP”高20℃的温度。tanδ的温度分布曲线在比峰位温度低20℃的温度“t1”处的切线指的是在tan δ的温度分布曲线C1的温度“t1”的点“P1”处绘制的切线“L1”。类似地,tan δ的温度分布曲线在比峰位温度高20℃的温度“t2”处的切线指的是在tan δ的温度分布曲线的温度“t2”的点“P2”处绘制的切线“L2”。tan δ的温度分布曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与tanδ的温度分布曲线在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点由点“PL”指示,该点是切线“L1”和切线“L2”的交点。交点处的tanδ指的是点“PL”处的tanδ。然后,当点“PP”处的tanδ(峰位处的tanδ)与点“PL”处的tanδ(交点处的tanδ)之间的差值“d1”小至0.05以下时,可以在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。
可以通过将胎面橡胶的tan δ的温度分布曲线表示为函数,并利用该函数计算切线的方程,来绘制每条切线。具体而言,当表示胎面橡胶的tan δ的温度分布曲线的函数为:y=f(x)时,曲线在温度“t1”和“t2”处的切线分别为:y=f’(t1)(x-t1)+f(t1);以及y=f’(t2)(x-t2)+f(t2)。
在比峰位温度低20℃的温度“t1”处的tan δ表示在点“P1”处的tan δ。在比峰位温度高20℃的温度“t2”处的tan δ表示在点“P2”处的tan δ。
在本文,通过将tanδ绘制为测量温度的函数而获得的(硫化)胎面橡胶的损耗角正切(tanδ)的温度分布曲线是使用粘弹性谱仪在(硫化)胎面橡胶上以10Hz的频率、10%的初始应变、±0.25%的振幅、-120℃至70℃温度范围内2℃/min的升温速率测得的tan δ的温度分布曲线,
在本发明中,胎面的tan δ的温度分布曲线的峰位温度为-20.0℃至0.0℃。利用该特征,可以在满足在不同地域的道路上实现足够的湿抓地性能的前提下,同时获得优异的湿抓地性能。
峰位温度的下限优选为-18℃,更优选为-16℃,还更优选为-12℃。峰位温度的上限优选为-5℃,更优选为-7℃,还更优选为-10℃。
在本发明中,胎面的tanδ的温度分布曲线的峰位处的tanδ为0.80以上。利用该特征,可以在满足在不同地域的道路上实现足够的湿抓地性能的前提下,同时获得优异的湿抓地性能。
峰位处的tanδ越高越好。峰位处的tanδ的下限优选为0.85,更优选为0.90,还更优选为1.00。其上限没有限制。
在本发明的胎面的tanδ的温度分布曲线中,曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与曲线在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tanδ满足下述关系式(1)。关系式(1)限定:峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值为0.05以下。当满足关系式(1)时,可以同时在不同地域的道路上实现湿抓地性能。
峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值越小越好。差值的上限优选为0.04,更优选为0.02,还更优选为0.01,特别优选为0.00(即,无差值)。
(峰位处的tanδ-0.05)≤(交点处的tanδ)≤(峰位处的tan δ+0.05)(1)。
本发明中的tanδ的温度分布曲线可包括多个峰顶。在这种情况下,将至少一个峰的峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节落入上述范围内就足够了。
一旦确定了峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值的目标值,本领域技术人员可以容易地制备满足目标值的胎面橡胶。
具体地,可以通过组合能够改变tanδ的各种方法,来制备峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值落入上述范围内的胎面橡胶。这种方法的示例包括:基于橡胶组分的方法,例如使用许多不同类型的橡胶,或使用微观结构不同的橡胶的组合,或使用苯乙烯含量不同的苯乙烯-丁二烯橡胶的组合,或组合含有改性基团的苯乙烯-丁二烯橡胶;基于填料的方法,例如调节二氧化硅或炭黑的粒径或量,或使用填料的组合,或使用经过表面处理的填料,或使用具有不同聚集性质的填料的组合;以及其他方法,例如调整硅烷偶联剂的类型或量,或调整树脂(特别是与橡胶组分相容的树脂)的类型或量,或使用多种树脂,或使用能够在捏合过程中改善橡胶混合物加工性的化学物质,或使用在室温下为液态的聚合物组分,或调节操作油的类型或量。
在这些方法中,优选使用包括多种橡胶的橡胶组分,更优选至少三种,进一步优选至少四种,特别优选至少五种橡胶的组合。橡胶组分还优选包括苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊二烯系橡胶和聚丁二烯橡胶的组合。在橡胶组分的上述实施方式中,所得到的tanδ的温度分布曲线可以适度地变宽,以使峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值可以调节为上述范围内。另外,特别优选掺入由后述的式(1)表示的化合物。这可以增加tanδ的绝对值。
为了将峰位温度调节为上述温度范围内,优选地,以橡胶组分为100质量%计,以60质量%的量掺入苯乙烯含量为20质量%以上的苯乙烯-丁二烯橡胶(优选溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶)。更优选地,以橡胶组分为100质量%计,以60质量%以上的总量掺入苯乙烯含量为20质量%以上的多种苯乙烯-丁二烯橡胶(优选溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶)。可以使用的其他橡胶的示例包括后述的二烯系橡胶。也可以使用其他方法,例如使用树脂(优选与橡胶组分相容的树脂)或改变增塑剂的类型。
为了将峰位处的tanδ调节为上述范围内,优选地,以橡胶组分为100质量%计,以60质量%以上的量掺入苯乙烯含量为20质量%以上的苯乙烯-丁二烯橡胶(优选溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶)。更优选地,以橡胶组分为100质量%计,以60质量%以上的总量掺入苯乙烯含量为20质量%以上的多种苯乙烯-丁二烯橡胶(优选溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶)。也可以使用其他方法,例如:调整量或聚集性质如二氧化硅或炭黑的粒径;或使用填料的组合;或使用树脂(优选与橡胶组分相容的树脂);或掺入由后述的式(1)表示的化合物。
可以通过与将峰位处的tanδ调节为上述范围的方法相同的方法,将峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为上述范围内。
优选地,在本发明的胎面的tanδ的温度分布曲线中,在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ和在比峰位温度高20℃的温度处的tan δ分别满足下面的关系式(2)和(3)。利用该特征,可以在不同地域的道路上更适宜地表现足够的湿抓地性能。
关系式(2)或(3)的下限越高越好,优选为0.30,更优选为0.40,进一步优选为0.50,对上限没有限制,只要满足关系式(1)即可。
(在比峰位温度低20℃的温度处的tanδ)≥(峰位处的tan δ×0.20) (2)
(在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ)≥(峰位处的tanδ×0.20) (3)。
可以通过例如如下方法来满足关系式(2)和(3):使用具有高分子量的苯乙烯-丁二烯橡胶或聚丁二烯橡胶,或者使用两种以上苯乙烯-丁二烯橡胶的组合,或使用异戊二烯系橡胶和与异戊二烯系橡胶相容的橡胶的组合,或掺入由后述式(1)表示的化合物,或使用树脂(优选与橡胶组分相容的树脂)。
优选地,在本发明的胎面的tanδ的温度分布曲线中,在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ和在比峰位温度高20℃的温度处的tan δ满足下面的关系式(4)。利用该特征,可以在不同地域的道路上更适宜地表现足够的湿抓地性能。
关系式(4)的上限越低越好,优选为0.20,更优选为0.10,进一步优选为0.05,特别优选为0.00。
|(在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ)-(在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ)|≤0.30 (4)。
关系式(4)可以通过类似于满足关系式(2)和(3)的方法来满足。
优选地,在本发明的胎面的tanδ的温度分布曲线中,该峰的半峰宽为30以下,半峰宽由以下等式(5)定义。利用该特征,可以在不同地域的道路上更适当地表现出足够的湿抓地性能。
半峰宽的上限优选为27,更优选为25,还更优选为23。半峰宽的下限优选为10,更优选为12,还更优选为14。
等式(5):半峰宽=(tan δ为峰位处的tan δ一半的高温侧的温度)-(tan δ为峰位处的tanδ一半的低温侧的温度)。
可以通过类似于用于满足关系式(2)和(3)的那些方法,将半峰宽调节为上述范围内。
胎面可以通过硫化胎面橡胶组合物来生产。胎面橡胶组合物的描述如下。
可用于本发明的橡胶组分的橡胶的示例包括:二烯系橡胶,例如异戊二烯系橡胶,聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物橡胶(SIBR)。这些二烯系橡胶可单独使用或两种以上组合使用。特别地,为了适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果,橡胶组分优选包括多种橡胶,更优选三种以上橡胶的组合,还更优选四种以上橡胶的组合,特别优选五种以上橡胶的组合。橡胶组分还优选包括苯乙烯-丁二烯橡胶、异戊二烯系橡胶和聚丁二烯橡胶的组合。
可以使用任何SBR,包括乳液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(E-SBR)和溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)。
SBR的苯乙烯含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,进一步优选为15质量%以上。5质量%以上的苯乙烯含量倾向于导致更好的湿抓地性能。苯乙烯含量优选为45质量%以下,更优选为40质量%以下,进一步优选为35质量%以下。45质量%以下的苯乙烯含量倾向于导致更少的热量积累和更好的燃料经济性。
在本文中,苯乙烯含量通过H1-NMR测定。
SBR的乙烯基含量优选为30质量%以上,更优选为40质量%以上。30质量%以上的乙烯基含量倾向于导致更好的湿抓地性能。乙烯基含量优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。60质量%以下的乙烯基含量倾向于导致更好的耐磨性。
在本文中,乙烯基含量(1,2-丁二烯单元的含量)可以通过红外吸收光谱法测定。
为了适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tan8之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果,优选掺入具有不同苯乙烯含量的多种类型的SBR,更优选掺入三种以上具有不同苯乙烯含量的SBR。
当使用三种类型的SBR时,它们可以是例如SBR A:苯乙烯含量为10至25质量%,优选为10至15质量%;SBR B:苯乙烯含量为20至40质量%,优选为20至30质量%;和SBR C:苯乙烯含量为25至50质量%,优选35至50质量%。
SBR可以是未改性的或改性的SBR,但是优选是改性的SBR,以更好地实现本发明的效果。
改性的SBR可以是具有与填料例如二氧化硅或炭黑相互作用的官能团的任何SBR。例如,它可以是链端改性的SBR(即用官能团封端的链端改性的SBR),其通过用具有官能团的化合物(改性剂)改性SBR的至少一个链端而获得;在主链上具有官能团的主链改性的SBR;在主链和链端均具有官能团的主链和链端改性的SBR(例如,主链和链端改性的SBR,其中主链具有官能团,并且至少一个链端被改性剂改性);或链端改性的SBR,其已用分子中具有两个以上环氧基的多官能化合物改性(偶联),从而引入了羟基或环氧基。
官能团的示例包括氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯、亚氨基、咪唑、脲基、醚基、羰基、氧羰基、巯基、硫醚基、二硫醚基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、亚肼基、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基和环氧基。这些官能团可以被取代。在这些之中,为了更合适地实现本发明的效果,优选羧基、酰胺基、氨基(优选氢原子被C1-C6烷基取代的氨基)、烷氧基(优选C1-C6烷氧基)和烷氧基甲硅烷基(优选C1-C6烷氧基甲硅烷基)。
SBR可以是例如住友化学株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社或日本瑞翁公司的市售品。
以橡胶组分为100质量%计,SBR(如果存在的话)的量(使用多种类型的SBR的情况下为总量)优选为30质量%以上,更优选为50质量%以上,还更优选60质量%以上,特别优选70质量%以上。当该量为30质量%以上时,倾向于获得更好的湿抓地性能。SBR的量也优选为90质量%以下,更优选为85质量%以下。当该量为90质量%以下时,倾向于获得更好的燃料经济性和耐磨性。
可以使用任何BR,并且示例包括高顺式BR和含有间同立构的聚丁二烯晶体的BR。
BR可以是未改性的或改性的BR,但是优选地是改性的BR,以更好地实现本发明的效果。
改性的BR的例子包括已经引入了针对改性SBR列出的官能团的那些。
BR可以是例如宇部兴产株式会社、JSR株式会社、旭化成株式会社或日本瑞翁公司的市售品。
以橡胶组分为100质量%计,BR(如果存在的话)的量(在使用多种类型的BR的情况下为总量)优选为5质量%以上,优选为10质量%以上。当该量为5质量%以上时,倾向于获得更好的燃料经济性和耐磨性。BR的量也优选为40质量%以下,更优选为25质量%以下。当该量为40质量%以下时,倾向于获得更好的湿抓地性能。
异戊二烯系橡胶的示例包括天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、精制NR、改性NR和改性IR。NR可以是轮胎工业中常用的一种,例如SIR20、RSS#3或TSR20。IR的非限制性示例包括轮胎工业中通常使用的那些,例如IR2200。精制NR的示例包括脱蛋白天然橡胶(DPNR)和高纯天然橡胶(UPNR)。改性NR的示例包括环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)和接枝天然橡胶。改性IR的示例包括环氧化聚异戊二烯橡胶、氢化聚异戊二烯橡胶和接枝聚异戊二烯橡胶。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
以橡胶组分为100质量%计,异戊二烯系橡胶(如果存在的话)的量(在使用多种异戊二烯系橡胶的情况下为总量)优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上。当该量为5质量%以上时,倾向于获得更好的燃料经济性和耐磨性。异戊二烯系橡胶的量也优选为30质量%以下,更优选为20质量%以下。当该量为30质量%以下时,倾向于获得更好的湿抓地性能。
胎面橡胶组合物优选包含炭黑。
炭黑的非限制性示例包括N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550和N762。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为5m2/g以上,更优选为50m2/g以上,特别优选为100m2/g以上。当N2SA为5m2/g以上时,补强性能趋于改善,从而导致更好的湿抓地性能。N2SA还优选为200m2/g以下,更优选为150m2/g以下,还更优选为130m2/g以下。N2SA为200m2/g以下的炭黑趋于更好地分散,导致更好的耐磨性和燃料经济性。
炭黑的氮吸附比表面积根据JIS K6217-2:2001测定。
炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP)优选为5ml/100g以上,更优选为50ml/100g以上,进一步优选为100ml/100g以上。当DBP为5ml/100g以上时,补强性能趋于改善,从而导致更好的湿抓地性能。DBP也优选为300ml/100g以下,更优选为200ml/100g以下,进一步优选为130ml/100g以下。当DBP为300ml/100g以下时,倾向于获得更好的耐磨性。
炭黑的DBP根据JIS K6217-4:2001测定。
炭黑可以是从以下公司获得的市售品:例如,旭碳株式会社、卡博特日本公司、东海碳素株式会社、三菱化学株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社或哥伦比亚碳。
相对于100质量份的橡胶组分,炭黑(如果存在的话)的量为1质量份以上,优选为5质量份以上。当该量为1质量份以上时,倾向于获得足够的补强性能,从而导致更好的湿抓地性能。另外,该量为30质量份以下,优选为15质量份以下。当该量为30质量份以下时,倾向于获得更好的燃料经济性。
优选地,胎面橡胶组合物包含二氧化硅。二氧化硅的示例包括干法二氧化硅(无水硅酸)和湿法二氧化硅(含水硅酸)。湿法二氧化硅是优选的,因为它含有大量的硅烷醇基团。
二氧化硅可为例如德固赛(Degussa)公司、罗地亚公司、东曹硅化工株式会社、日本索尔维(Solvay Japan)株式会社或者德山(Tokuyama)株式会社的市售品。
二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)优选为50m2/g以上,更优选为100m2/g以上。当N2SA为50m2/g以上时,倾向于获得更好的湿抓地性能。二氧化硅的N2SA也优选为300m2/g以下,更优选为250m2/g以下,进一步优选为200m2/g以下。当N2SA为300m2/g以下时,倾向于获得更好的燃料经济性。
二氧化硅的氮吸附比表面积依据ASTM D3037-81通过BET法测定。
为了适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果,优选掺入具有不同氮吸附比表面积的两种类型的二氧化硅(二氧化硅(1)和二氧化硅(2))。
二氧化硅(1)的N2SA优选为130m2/g以下,更优选为125m2/g以下,进一步优选为120m2/g以下。当二氧化硅(1)的N2SA为130m2/g以下时,其与二氧化硅(2)的组合所引起的效果倾向于较高。二氧化硅(1)的N2SA也优选为20m2/g以上,更优选为50m2/g以上,进一步优选为80m2/g以上。当二氧化硅(1)的N2SA为20m2/g以上时,倾向于获得更好的湿抓地性能。
氮吸附比表面积(N2SA)为130m2/g以下的二氧化硅的示例包括:获自德固赛公司的ULTRASIL 360(N2SA:50m2/g)、获自罗地亚公司的ZEOSIL 115GR(N2SA:115m2/g)和获自罗地亚公司的ZEOSIL 1115MP(N2SA:115m2/g)。
二氧化硅(2)的N2SA为150m2/g以上,优选为160m2/g以上,更优选为170m2/g以上。当二氧化硅(2)的N2SA为150m2/g以上时,其与二氧化硅(1)的组合所引起的效果倾向于较高。二氧化硅(2)的N2SA也优选为300m2/g以下,更优选为240m2/g以下,进一步优选为200m2/g以下。当二氧化硅(2)的N2SA为300m2/g以下时,倾向于获得良好的燃料经济性。
氮吸附比表面积(N2SA)为150m2/g以上的二氧化硅的例子包括:获自德固赛公司的ULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)、获自罗地亚公司的ZEOSIL 1165MP(N2SA:160m2/g)和获自罗地亚公司的ZEOSIL 1205MP(N2SA:200m2/g)。
相对于100质量份的橡胶组分,二氧化硅(如果存在的话)的量(使用多种类型的二氧化硅的情况下为总量)优选为20质量份以上,更优选为40质量份以上。当该量为20质量份以上时,倾向于获得更好的湿抓地性能。该量优选为150质量份以下,更优选为100质量份以下,进一步优选为70质量份以下。当该量为150质量份以下时,可进一步改善加工性与燃料经济性之间的平衡。
胎面橡胶组合物优选包含硅烷偶联剂和二氧化硅。
可以使用任何硅烷偶联剂,并且硅烷偶联剂的示例包括:硫化物系硅烷偶联剂,如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物和3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸一硫化物;巯基系硅烷偶联剂,如3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷和可从迈图公司(Momentive)获得的NXT和NXT-Z;乙烯基系硅烷偶联剂,如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷;氨基系硅烷偶联剂,如3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷;环氧丙氧基系硅烷偶联剂,如γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;硝基系硅烷偶联剂,如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷;以及氯基系硅烷偶联剂,如3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷。这些可以单独使用或两种以上组合使用。为了更好地实现本发明的效果,这些之中优选硫化物系硅烷偶联剂和/或巯基系硅烷偶联剂,更优选巯基系硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂优选为下式(2)表示的硅烷偶联剂。这可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果。
式中,p为1~3的整数,q为1~5的整数,k为5~12的整数。
式(2)中,p为1~3的整数,优选为2。p为3以下的硅烷偶联剂倾向于促进偶联反应。
q为1~5的整数,优选为2~4的整数,更优选为3。q为1~5的硅烷偶联剂倾向于容易合成。
k为5~12的整数,优选为5~10的整数,更优选为6~8的整数,还更优选为7。
式(2)的硅烷偶联剂的示例包括3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷。
硅烷偶联剂可为例如德固赛公司、迈图公司、信越有机硅株式会社、东京化成工业株式会社、AZmax公司或道康宁东丽株式会社的市售品。
相对于100质量份的二氧化硅,硅烷偶联剂(如果存在的话)的量优选为3质量份以上,更优选为5质量份以上。当该量为3质量份以上时,添加的硅烷偶联剂趋于发挥其作用。该量也优选为20质量份以下,更优选为15质量份以下。当该量为20质量份以下时,趋于产生与添加量相当的效果,并且倾向于在捏合期间获得良好的加工性。
优选地,胎面橡胶组合物含有由下式(1)表示的化合物。这可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果。
式(1)中,X表示-CONH-或-COO-;R1表示C7-C23的烷基或C7-C23的烯基;R2表示C1-C3的亚烷基;R3和R4各自独立地表示氢原子、C1-C3的烷基或C1-C3的羟烷基,并且它们中的至少一个表示羟烷基。
掺入式(1)的化合物可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值的原因尚不清楚,但可以解释如下。
式(1)的化合物在它的两个部分(即位于分子末端的R3和/或R4的羟基和位于分子中间附近的作为X的CONH或COO基)具有适度的极性,因此它可以适度地吸附到白色填料例如二氧化硅(特别是白色填料表面的羟基)上(或与之相互作用)。接着,白色填料的表面被该化合物覆盖并被该化合物疏水化,这抑制了白色填料分子的聚集并且还降低了组合物的粘度。因此,可以有效地改善白色填料在橡胶混合物中的分散。因此,可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值。
原因也可以解释如下。与通常用作改善白色填料分散性的试剂的脂肪酸单乙醇酰胺和脂肪酸二乙醇酰胺相比,式(1)的化合物的特征在于在-CONH-或-COO-基团和烷醇基之间具有氨基。该化合物在分子链中包含氨基和羟基,对白色填料的表面(特别是白色填料表面的羟基)具有更好的吸附性,并且对降低组合物的粘度非常有效,因此可以进一步改善白色填料在橡胶混合物中的分散性。此外,该化合物由于在分子链中存在氨基和羟基而对二氧化硅具有高吸附性,因此可以协同改善二氧化硅与硅烷偶联剂或改性聚合物的改性基团的相互作用以及二氧化硅的分散性。因此,可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值。
在式(1)中,从增加分子的中间部分的极性(吸电子能力)和易于制造的角度出发,X表示-CONH-或-COO-。特别地,X优选为-CONH-,以更合适地实现本发明的效果。
从对白色填料的吸附性和式(1)的化合物本身的疏水能力的角度来看,式(1)中的R1为C7-C23烷基或C7-C23烯基。烷基或烯基可以是直链、支链或环状的,优选直链的。示例包括:烷基,如辛基、壬基、异壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、异十三烷基、十四烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十一烷基和二十三烷基;以及烯基,例如辛烯基、壬烯基、癸烯基和十七烯基。此外,化合物的优选原料的例子包括:脂肪酸,如月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸、椰子油脂肪酸、棕榈仁油脂肪酸、棕榈油脂肪酸、氢化棕榈油脂肪酸、牛脂脂肪酸和氢化牛脂脂肪酸,以及上述脂肪酸的甲酯;以及油脂,如椰子油、棕榈仁油、棕榈油、氢化棕榈油、牛脂和氢化牛脂。
如果式(1)中R1的碳原子数大于23,则极性基团如氨基和COO基团的密度趋于降低,使得该化合物往往具有较低的极性,因此对白色填料表面的吸附性较低。此外,如果R1的碳数为6以下,则吸附性往往过高,从而抑制了硅烷偶联剂与白色填料(特别是二氧化硅)之间的结合。
为了更合适地获得本发明的效果,作为R1的烷基或烯基的碳数优选为9至21,更优选为11至19,还更优选为15至19。
为了更合适地获得本发明的效果,R1优选为烷基。
从为式(1)的化合物提供两性表面活性剂的适度疏水性/亲水性的角度出发,式(1)中的R2为C1-C3亚烷基。亚烷基可以是直链或支链的,优选直链的。
C1-C3亚烷基的示例包括亚甲基、亚乙基和亚丙基。
如果式(1)中R2的碳数大于3,则倾向于无法向式(1)的化合物提供两性表面活性剂的适度疏水性/亲水性,导致对白色填料表面的吸附性降低。
从式(1)化合物的末端部分对白色填料的吸附的观点来看,式(1)中的R3和R4各自独立地为氢原子、C1-C3烷基或C1-C3羟烷基,并且它们中的至少一个是羟烷基。
C1-C3烷基可以是直链、支链或环状的,优选直链的。C1-C3烷基的示例包括甲基、乙基和丙基。
如果烷基的碳数大于3,则极性基团如氨基和羟基的密度趋于降低,从而该化合物往往具有较低的极性,因此对白色填料表面的吸附性较低。
C1-C3羟烷基可以是直链、支链或环状的,优选直链的。C1-C3羟烷基的烷基(即,C1-C3烷基)的示例包括甲基、乙基和丙基。
如果羟烷基的碳数大于3,则极性基团如氨基和羟基的密度趋于降低,从而该化合物往往具有较低的极性,因此对白色填料表面的吸附性较低。
为了更合适地实现本发明的效果,优选地,R3和R4中的一个是氢原子,另一个是羟烷基。认为这是因为,分子链中的氨基与末端羟基同样容易吸附于白色填料的表面(特别是白色填料表面的羟基),这有助于中和由白色填料表面引起的酸度。
式(1)的化合物的具体示例包括:脂肪酸酰胺乙氨基乙醇,如月桂酸酰胺乙氨基乙醇和硬脂酸酰胺乙氨基乙醇;脂肪酸酯乙氨基乙醇,如月桂酸酯乙氨基乙醇和硬脂酸酯乙氨基乙醇;硬脂酸酰胺(N-甲基)乙氨基乙醇、硬脂酸酰胺(N-乙醇)乙氨基乙醇、月桂酸酰胺甲氨基乙醇、硬脂酸酰胺甲氨基乙醇、月桂酸酰胺丙氨基乙醇、硬脂酸酰胺丙氨基乙醇、月桂酸酰胺乙氨基甲醇、硬脂酸酰胺乙氨基甲醇、月桂酸酰胺乙氨基丙醇、硬脂酸酰胺乙氨基丙醇、硬脂酸酯(N-甲基)乙氨基乙醇、硬脂酸酯(N-乙醇)乙氨基乙醇、月桂酸酯甲氨基乙醇、硬脂酸酯甲氨基乙醇、月桂酸酯丙氨基乙醇、硬脂酸酯丙氨基乙醇、月桂酸酯乙氨基甲醇、硬脂酸酯乙氨基甲醇、月桂酸酯乙氨基丙醇和硬脂酸酯乙氨基丙醇。这些可以单独使用或两种以上组合使用。为了更适当地实现本发明的效果,这些之中优选脂肪酸酰胺乙氨基乙醇,更优选月桂酸酰胺乙氨基乙醇或硬脂酸酰胺乙氨基乙醇,还更优选硬脂酸酰胺乙氨基乙醇。认为这是因为,分子链中的氨基与末端羟基同样容易吸附于白色填料的表面(特别是白色填料表面的羟基),这有助于中和由白色填料表面引起的酸度。
式(1)的化合物可以通过已知方法合成。例如,可以通过将脂肪酸或脂肪酸甲酯与2-(2-氨基乙基氨基)乙醇混合,在120℃至180℃下加热混合物,并蒸发形成的水或甲醇,来制备脂肪酸酰胺乙氨基乙醇。
相对于100质量份的橡胶组分,式(1)化合物(如果存在的话)的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,还更优选为2质量份以上,因为该化合物可与白色填料适度地相互作用,而不会抑制白色填料(尤其是二氧化硅)与硅烷偶联剂(如果存在的话)的反应,即不过度润滑白色填料的表面,因此可以产生降低粘度的效果和改善白色填料分散性的效果。为了在不过度润滑白色填料表面的情况下提高燃料经济性、湿抓地性能和耐磨性,该化合物的量也优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,还更优选为6质量份以下。
胎面橡胶组合物优选含有包含芳香族树脂的柔软剂组分。这可以适当地将峰位温度、峰位处的tanδ以及峰位处的tanδ与交点处的tanδ之间的差值调节为期望值,从而可以更合适地实现本发明的效果。在本发明中,术语“软化剂组分”是指可溶于丙酮的组分。除了芳香族树脂以外,具体的例子还包括:油如操作油和植物油脂、液态二烯系聚合物和聚萜烯树脂。
芳香族树脂是指含有芳香族化合物作为构成成分的聚合物。芳香族化合物可以是具有芳香环的任何化合物。示例包括:酚类化合物,例如苯酚、烷基酚、烷氧基酚和含不饱和烃基的酚;萘酚类化合物,例如萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚和含不饱和烃基的萘酚;苯乙烯和苯乙烯衍生物,例如烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯和含不饱和烃基的苯乙烯;香豆酮和茚。
这样的芳香族树脂的示例包括:α-甲基苯乙烯系树脂、香豆酮-茚树脂、芳香族改性萜烯树脂和萜烯芳香族树脂。为了更好地实现本发明的效果,在这些之中优选α-甲基苯乙烯系树脂或芳香族改性萜烯树脂,更优选α-甲基苯乙烯系树脂。
α-甲基苯乙烯系树脂的示例包括:α-甲基苯乙烯均聚物和α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物。香豆酮-茚树脂是指含有香豆酮和茚作为形成树脂骨架(主链)的单体成分的树脂。除了香豆酮和茚之外,可以包含在骨架中的单体成分的示例包括苯乙烯、甲基茚和乙烯基甲苯。芳香族改性萜烯树脂的示例包括:通过用芳香族化合物(优选苯乙烯衍生物,更优选苯乙烯)对萜烯树脂进行改性而获得的树脂,以及通过前述树脂的氢化制备的树脂。萜烯芳香族树脂的示例包括:通过萜烯化合物和芳香族化合物(优选苯乙烯衍生物或酚类化合物,更优选苯乙烯)的共聚制备的树脂,以及通过前述树脂的氢化制备的树脂。
α-甲基苯乙烯系树脂的示例包括SYLVARES SA85(SYLVATRAX 4401)、SA100、SA120和SA140(亚利桑那化学公司)和FTR0100、2120、2140和7100(三井化学株式会社)。香豆酮-茚树脂的示例包括G-90和V-120(日涂化学株式会社),以及NOVARES C10、C30、C70、C80、C90、C100、C120、C140和C160(罗格斯化学公司(Rutgers Chemicals))。芳香族改性萜烯树脂的示例包括:YS树脂TO85、TO105、TO115和TO125,以及Clearon M125、M115、M105、K100和K4100(安原化学株式会社)。萜烯芳香族树脂的示例包括YS Polyster U130、U115、T160、T145、T130、T115、T100、T80、T30、S145、G150、G125、N125、K125、TH130和UH115(安原化学株式会社),Tamanol 803L和901(荒川化学工业株式会社)和SYLVARES TP95、TP96、TP300、TP2040、TP2019、TP2040HM、TP7042、TP105和TP115(亚利桑那化工公司)。
芳香族树脂的软化点优选为30℃以上,更优选为60℃以上。软化点也优选为160℃以下,更优选为130℃以下。当软化点在上述数值范围内时,倾向于更好地实现本发明的效果。
在本发明中,软化点依据JIS K 6220-1:2001使用环球式软化点测量装置来测定,并且被定义为球落下处的温度。
相对于100质量份的橡胶组分,芳香族树脂(如果存在的话)的量优选为2质量份以上,但是为10质量份以下,优选为7质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于更好地实现本发明的效果。
油的示例包括操作油、植物油脂及它们的混合物。操作油的示例包括石蜡系操作油、芳香族系操作油和环烷系操作油。植物油脂的示例包括:蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、大豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松树油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花籽油、棕榈仁油、山茶油、霍霍巴油、澳洲坚果油(macadamia nutoil)和桐油。它们可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。为了更好地获得本发明的效果,这些之中优选操作油。
液态二烯系聚合物可以是重均分子量为50,000以下的任何二烯系聚合物。示例包括苯乙烯-丁二烯共聚物(橡胶)、聚丁二烯聚合物(橡胶)、聚异戊二烯聚合物(橡胶)和丙烯腈-丁二烯共聚物(橡胶)。这些之中优选液态苯乙烯-丁二烯共聚物(液态SBR)或液态聚丁二烯聚合物(液态BR)。
液态二烯聚合物的重均分子量(Mw)优选为1,000以上,更优选为1,500以上。当Mw小于1,000时,耐磨性趋于降低。Mw也优选为50,000以下,更优选为20,000以下,进一步优选为15,000以下。当Mw大于50,000时,冰上和雪上性能,特别是初始冰上和雪上性能趋于降低。另外,由于与橡胶组分的分子量的差异减小,故软化剂效果往往不容易产生。
聚萜烯树脂的示例包括:萜烯树脂,如α-蒎烯树脂,β-蒎烯树脂,柠檬烯树脂,二戊烯树脂和β-蒎烯-柠檬烯树脂,以及通过前述萜烯树脂的氢化制备的氢化萜烯树脂。
相对于100质量份的橡胶组分,软化剂组分(如果存在的话)的量优选为3质量份以上,但优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于更好地实现本发明的效果。
作为软化剂组分,可以使用以下公司的市售品:丸善石油化学株式会社、住友电木株式会社、安原化学株式会社、东曹株式会社、罗格斯化学公司、巴斯夫公司、亚利桑那化工公司、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、JX能源公司、荒川化学工业株式会社、田冈化学工业株式会社、光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、日本能源株式会社(JapanEnergy Corporation)、欧丽松(Olisoy)公司、H&R公司、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社或者富士兴产株式会社等。
胎面橡胶组合物优选包含氧化锌。
可以使用常规已知的氧化锌,氧化锌的示例包括如下公司的市售品:三井金属矿业株式会社、东邦锌业株式会社、HakusuiTech株式会社、正同化学工业株式会社,以及界化学工业株式会社。
相对于100质量份的橡胶组分,氧化锌(如果存在的话)的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,但是优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于更好地实现本发明的效果。
胎面橡胶组合物优选包含硬脂酸。
可以使用常规已知的硬脂酸。其例子包括日油株式会社、NOF株式会社、花王株式会社、富士胶片和光纯药株式会社以及千叶脂肪酸株式会社的市售品。
相对于100质量份的橡胶组分,硬脂酸(如果存在的话)的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,但是优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于很好地实现本发明的效果。
胎面橡胶组合物优选包含抗氧化剂。
抗氧化剂的示例包括:萘胺系抗氧化剂,如苯基-α-萘胺;二苯胺系抗氧化剂,如辛基化二苯胺和4,4’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯胺;对苯二胺系抗氧化剂,如N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺和N,N′-二-2-萘基对苯二胺;喹啉系抗氧化剂,如2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物;单酚系抗氧化剂,如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和苯乙烯化酚;以及双酚类抗氧化剂、三酚类抗氧化剂或者多酚类抗氧化剂,如四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。它们可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。这些之中优选对苯二胺系抗氧化剂,更优选N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺。
抗氧化剂可为例如精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社或者富莱克斯(Flexsys)公司的市售品。
相对于100质量份的橡胶组分,抗氧化剂(如果存在的话)的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,但是优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于很好地实现本发明的效果。
胎面橡胶组合物优选包含蜡。
可以使用任何蜡。示例包括:石油系蜡,例如石蜡和微晶蜡;天然蜡,如植物蜡和动物蜡;以及合成蜡,如乙烯、丙烯或其他单体的聚合物。它们可单独使用,也可将两种以上组合使用。为了更好地获得本发明的效果,这些之中优选石油系蜡,更优选石蜡。
蜡可为例如大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社或者精工化学株式会社的市售品。
相对于100质量份的橡胶组分,蜡(如果存在的话)的量优选为1质量份以上,更优选为2质量份以上,但是优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于很好地实现本发明的效果。
胎面橡胶组合物优选包含硫。
硫的示例包括橡胶工业中通常使用的那些,例如粉状硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
硫可以是例如以下公司的市售品:鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫磺株式会社、四国化成工业株式会社、富莱克斯(Flexsys)公司、日本乾溜工业株式会社或细井化学工业株式会社。
相对于100质量份的橡胶组分,硫(如果存在的话)的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,但是优选为10质量份以下,更优选为5质量份以下,进一步优选3质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于很好地实现本发明的效果。
胎面橡胶组合物优选包含硫化促进剂。
硫化促进剂的示例包括:噻唑系硫化促进剂,如2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺;秋兰姆系硫化促进剂,如二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四苄基秋兰姆(TBzTD)和二硫化四(2-乙基己基)秋兰姆(TOT-N);次磺酰胺系硫化促进剂,比如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧基亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧基亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺和N,N’-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺;以及胍系硫化促进剂,比如二苯胍、二邻甲苯胍和邻甲苯二胍。这些可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。为了更适当地获得本发明的效果,这些之中优选次磺酰胺系硫化促进剂和/或胍系硫化促进剂。
相对于100质量份的橡胶组分,硫化促进剂(如果存在的话)的量优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,但是优选为10质量份以下,更优选为7质量份以下。当该量在上述数值范围内时,倾向于很好地实现本发明的效果。
除了上述组分之外,橡胶组合物还可包含轮胎工业中常用的添加剂。例子包括有机过氧化物;填料,如碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝和云母;以及加工助剂,例如增塑剂和润滑剂。
可以例如通过在橡胶捏合机如开炼机或班伯里密炼机中捏合组分并硫化捏合的混合物,来制备胎面橡胶组合物。
关于添加除硫化剂、硫化促进剂以外的添加剂时的捏合条件,捏合温度通常为50~200℃,优选为80~190℃,捏合时间通常为30秒至30分钟,优选为1分钟至30分钟。
当添加硫化剂和/或硫化促进剂时,捏合温度通常为100℃以下,优选为室温至80℃。此外,通常将包含硫化剂和/或硫化促进剂的组合物进行硫化处理,例如加压硫化。硫化温度通常为120~200℃,优选为140~180℃。
可以通过常规方法,使用胎面橡胶组合物来生产本发明的充气轮胎。具体地,可以将包含组分的未硫化橡胶组合物挤出并加工成胎面的形状,然后以常规方式在轮胎成型机上与其他轮胎组件组装,制造未硫化的轮胎,然后可以在硫化机中对其进行加热和加压,获得轮胎。
本发明的充气轮胎适合用作乘用车、大型乘用车、大型SUV、重型卡车(例如卡车和公共汽车)或轻型卡车的轮胎。
实施例
将参考实施例来具体描述本发明,但本发明不限于这些实施例。
以下描述了实施例和比较例中使用的化学物质。
NR:TSR20
SBR 1:改性的SBR(在下述制造例1中制备的SBR,苯乙烯含量:25质量%,乙烯基含量:50质量%)
SBR 2:改性的SBR(在下述制造例2中制备的SBR,苯乙烯含量:10质量%,乙烯基含量:40质量%)
SBR 3:改性的SBR(在下述制造例3中制备的SBR,苯乙烯含量:40质量%,乙烯基含量:45质量%)
BR:改性的BR(在下述制造例4中制备的BR,顺式含量:40质量%)
炭黑:N2SA 114m2/g,DBP吸油量:114ml/100g
二氧化硅1:N2SA 175m2/g
二氧化硅2:N2SA 115m2/g
硅烷偶联剂:3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷
油:环烷系操作油
树脂:α-甲基苯乙烯系树脂(α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物),软化点:85℃,Tg:43℃
蜡:购自日本精蜡株式会社的Ozoace 0355
化合物1:购自Struktol公司的EF44(脂肪酸锌盐)
化合物2:月桂酸酰胺乙氨基乙醇,其是由下式表示的化合物(式(1)的化合物):
RCONHCH2CH2NHCH2CH2OH
R=C11H23
化合物3:硬脂酸酰胺乙氨基乙醇,其是由下式表示的化合物(式(1)的化合物):
RCONHCH2CH2NHCH2CH2OH
R=C17H35
化合物4:硬脂酸酰胺(N-甲基)乙氨基乙醇,其是由下式表示的化合物(式(1)的化合物):
化合物5:硬脂酸酰胺(N-乙醇)乙氨基乙醇,其是由下式表示的化合物(式(1)的化合物):
硬脂酸:购自NOF株式会社的硬脂酸“TSUBAKI”
抗氧化剂1:N-苯基-N’-(1,3-二甲基丁基)-对苯二胺
抗氧化剂2:聚(2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉)
氧化锌:购自三井金属矿业株式会社的氧化锌#1。
硫:购自细井化学工业株式会社的HK-200-5(含5%油的硫)。
硫化促进剂1:N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺
硫化促进剂2:N,N′-二苯胍
(制造例1)
向氮气吹扫的高压釜反应器中加入环己烷、四氢呋喃,苯乙烯和1,3-丁二烯。将反应器内容物的温度调节至20℃,然后添加正丁基锂引发聚合。聚合在绝热条件下进行,最高温度达到85℃。一旦聚合转化率达到99%,就向其中添加丁二烯,随后聚合五分钟。接着,加入3-二甲基氨基丙基-三甲氧基硅烷作为改性剂使反应进行15分钟。聚合完成后,加入2,6-二叔丁基对甲酚。然后,通过蒸汽汽提除去溶剂。将所得产物在调节为110℃的热轧机上干燥,获得改性的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR1)。
(制造例2)
向氮气吹扫的高压釜反应器中加入环己烷、四氢呋喃、苯乙烯和1,3-丁二烯。将反应器内容物的温度调节至20℃,然后添加正丁基锂引发聚合。聚合在绝热条件下进行,最高温度达到85℃。一旦聚合转化率达到99%,就向其中添加丁二烯,随后聚合五分钟。接着,加入3-二乙基氨基丙基-三甲氧基硅烷作为改性剂使反应进行15分钟。聚合完成后,加入2,6-二叔丁基对甲酚。然后,通过蒸汽汽提除去溶剂。将所得产物在调节为110℃的热轧机上干燥,获得改性的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR 2)。
(制造例3)
向氮气吹扫的高压釜反应器中加入己烷、1,3-丁二烯、苯乙烯、四氢呋喃和乙二醇二***。接下来,分别将环己烷溶液和正己烷溶液中的双(二乙氨基)甲基乙烯基硅烷和正丁基锂引入来引发聚合。
1,3-丁二烯和苯乙烯的共聚在130rpm的搅拌速率和65℃的反应器内部温度下进行3小时,同时将单体连续地进料到反应器中。接下来,以130rpm的搅拌速率搅拌所得的聚合物溶液,并加入N-(3-二甲基氨基丙基)丙烯酰胺,然后反应15分钟。聚合完成后,加入2,6-二叔丁基对甲酚。然后,通过蒸汽汽提除去溶剂。将所得产物在调节为110℃的热轧机上干燥,获得改性的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR 3)。
(制造例4)
在氮气氛下,向量瓶中加入3-二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷,然后加入无水己烷,制备末端改性剂。
在充分氮气吹扫的耐压容器中加入正己烷、丁二烯和TMEDA,然后加热至60℃。之后,加入丁基锂,并将混合物加热至50℃并搅拌3小时。然后,加入末端改性剂,并将混合物搅拌30分钟。向反应溶液中加入甲醇和2,6-叔丁基对甲酚,并将所得反应溶液放入装有甲醇的不锈钢容器中,然后收集聚集体。将聚集体在减压下干燥24小时,获得改性的BR。
(实施例和比较例)
使用班伯里密炼机(神户制钢所),根据表1所示的配方量,将除硫和硫化促进剂以外的材料在150℃下捏合五分钟,得到捏合的混合物。然后,将硫和硫化促进剂加入到捏合的混合物中,并使用开放式辊磨机在80℃下捏合五分钟,得到未硫化的橡胶组合物。将未硫化橡胶组合物形成胎面形状,并与其他轮胎组件组装,制造未硫化轮胎。将未硫化轮胎在170℃下加压硫化10分钟,制备测试轮胎(尺寸:195/65R15)。如表1所示评估如上制备的测试轮胎。结果如表1所示。
(tan δ的温度分布曲线)
使用粘弹性谱仪(岩本制作所),在如下条件下,在每个测试轮胎上切出的(硫化的)胎面橡胶上测量tan δ的温度分布曲线:频率为10Hz,初始应变为10%,振幅为±0.25%,在-120℃至70℃温度范围内,使用2℃/min的升温速率。tan δ的温度分布曲线用于计算表1中所示的值。
在表1中,术语“+20℃下的tan δ”和“-20℃下的tan δ”分别指在比峰位温度高20℃的温度处的tan δ和在比峰位温度低20℃的温度处的tan δ。
(湿抓地性能)
将每个实施例中的测试轮胎安装在日本制造的排量为2,000cc的前置发动机、前轮驱动汽车的每个车轮上。测定了在湿沥青条件下(包括20C或40℃的路面温度)下初始速度为100km/h的汽车的制动距离,并表示为指数(湿抓地性能指数),将比较例1设为100。指数越高表示制动距离越短,因此具有更好的湿抓地性能。
20℃和40℃的路面温度分别对应于德国和南非共和国的路面条件。
(低温脆性)
根据JIS K 3601中规定的低温脆性断裂试验方法,对从每个测试轮胎切出的(硫化)胎面橡胶的脆性温度进行了测定。根据以下标准评价结果。
好:脆性温度不高于-25℃。
差:脆性温度高于-25℃。
低温脆性“差”的橡胶可能在诸如冬天的低温条件下破裂,因此不能用于轮胎。
[表1]
如表1所示,由于实施例的充气轮胎所包括的胎面具有如下的损耗角正切tan δ的温度分布曲线:其峰位在-20.0℃至0.0℃之间,并且峰位处的tan δ为0.80以上,其中该曲线是通过将tan δ绘制为测量温度的函数而获得的,并且该曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处的tan δ满足关系式(1),因此它们能够在不同地域的道路上表现出足够的湿抓地性能。
Claims (4)
1.一种充气轮胎,包括胎面,
所述胎面的损耗角正切(tanδ)的温度分布曲线的峰位在-20.0℃至0.0℃之间,所述峰位处的tanδ为0.80以上,所述曲线是通过将tanδ绘制为测量温度的函数而获得的,
所述曲线在比峰位温度低20℃的温度处的切线与所述曲线在比峰位温度高20℃的温度处的切线的交点处,所述曲线的tanδ满足以下关系式(1):
(峰位处的tanδ-0.05)≤(交点处的tanδ)≤(峰位处的tanδ+0.05)(1)。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎,
其中,所述曲线在比峰位温度低20℃的温度处的tanδ和在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ分别满足以下关系式(2)和(3):
(比峰位温度低20℃的温度处的tanδ)≥(峰位处的tanδ×0.20)(2);和
(比峰位温度高20℃的温度处的tanδ)≥(峰位处的tanδ×0.20)(3)。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎,其中,所述曲线在比峰位温度低20℃的温度处的tanδ和在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ满足以下关系式(4):
|(在比峰位温度低20℃的温度处的tanδ)-(在比峰位温度高20℃的温度处的tanδ)|≤0.30 (4)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充气轮胎,
其中,所述峰的半峰宽为30以下,所述半峰宽由以下等式(5)定义:
半峰宽=(tanδ为峰位处的tanδ一半的高温侧的温度)-(tanδ为峰位处的tanδ一半的低温侧的温度)。
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