專利名稱：橡膠組合物及使用該橡膠組合物的輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠組合物及一種使用該橡膠組合物的輪胎。
背景技術(shù)：
近些年，作為輪胎的必需性質(zhì)，要求改善胎面的抓地性能和滾動(dòng)阻力性質(zhì)。抓地性能和滾動(dòng)阻力性質(zhì)都涉及橡膠的滯后損耗。通常，如果滯后損耗大，則抓地力大，并且剎車性能得到改善，因此，抓地性能出色，但是由于滾動(dòng)阻力變大會(huì)引起滾動(dòng)阻力性質(zhì)惡化。如上所述，因?yàn)樽サ匦阅芎蜐L動(dòng)阻力性質(zhì)是對偶關(guān)系，所以提出的各種輪胎用橡膠組合物要同時(shí)滿足兩種性質(zhì)。
為了同時(shí)改善抓地性能和滾動(dòng)阻力性質(zhì)，人們已熟知，在橡膠組合物中混入二氧化硅作為增強(qiáng)劑，可以使抓地性能和滾動(dòng)阻力性質(zhì)以很好的平衡方式得到改善。然而，橡膠組合物存在抓地性能和滾動(dòng)阻力性質(zhì)都得不到足夠的改善效果的問題。
進(jìn)一步降低滾動(dòng)阻力的方法已知還有混入二氧化硅和硅烷偶聯(lián)劑。由于混入了硅烷偶聯(lián)劑，通過硅烷偶聯(lián)劑將橡膠和二氧化硅化學(xué)鍵合使得滾動(dòng)阻力得到降低。然而，當(dāng)捏合二氧化硅和硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，需要在高溫下充分反應(yīng)，并且在加工過程比如捏合中，與橡膠反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的官能團(tuán)會(huì)引發(fā)反應(yīng)，將會(huì)引起名為凝膠化的橡膠焦燒現(xiàn)象的問題。
日本專利申請JP-A-2001-172434公開了一種胎面用橡膠組合物，該橡膠組合物在高溫下表現(xiàn)出出色的濕抓地性能，并且包含特定量的橡膠組分，該橡膠成分含有特定量的指定溶液聚合丁苯橡膠、二氧化硅和特定的芳族油，然而，在該胎面用橡膠組合物中滾動(dòng)阻力沒有得到降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠組合物，使其滾動(dòng)阻力得到減小同時(shí)沒有降低濕抓地性能，以及提供使用該橡膠組合物的輪胎。
本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，以100重量份橡膠組分為基準(zhǔn)，還含有15～150重量份、氮吸附比表面積為20～500m2/g的二氧化硅，所述橡膠組分含有不少于15wt％的丁苯橡膠(1)和不少于10wt％的丁苯橡膠(2)，丁苯橡膠(1)的苯乙烯含量不少于33wt％且乙烯基的含量不少于30wt％，而丁苯橡膠(2)的苯乙烯含量不多于15wt％且乙烯基的含量不多于60wt％，其中丁苯橡膠(1)和丁苯橡膠(2)的總含量為不少于60wt％。
優(yōu)選當(dāng)二氧化硅分散在水中形成5％水性分散系時(shí)，該二氧化硅水分散系的pH值為7～12。
本發(fā)明還涉及含有該橡膠組合物的輪胎。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的橡膠組合物包含橡膠組分和二氧化硅。
橡膠組分包含丁苯橡膠(1)(SBR(1))和丁苯橡膠(2)(SBR(2))。
在SBR(1)中苯乙烯的含量為不少于33wt％，并且優(yōu)選為不少于35wt％。當(dāng)SBR(1)中苯乙烯的含量為少于33wt％時(shí)，抓地性能得不到足夠改善。在SBR(1)中苯乙烯的含量優(yōu)選為不多于50wt％，且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于38wt％。當(dāng)SBR(1)中苯乙烯的含量多于50wt％，會(huì)有產(chǎn)生較大熱量的趨勢。
在SBR(1)中乙烯基的含量為不少于30wt％且優(yōu)選為不少于32wt％。當(dāng)SBR(1)中乙烯基的含量少于30wt％時(shí)，抓地性能得不到足夠的改善。在SBR(1)中乙烯基的含量優(yōu)選為不多于65wt％，且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于60wt％。當(dāng)SBR(1)中乙烯基的含量多于65wt％時(shí)，會(huì)有耐磨性降低的趨勢。
只要苯乙烯的含量和乙烯基的含量在上述范圍內(nèi)，SBR(1)可以單獨(dú)使用或至少兩種混合使用。
在橡膠組分中SBR(1)的量為不少于15wt％，并且優(yōu)選為不少于30wt％。當(dāng)SBR(1)的量少于15wt％質(zhì)量份時(shí)，抓地性能不能得到充分提高。在SBR(1)的量為不多于90wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于60wt％。當(dāng)SBR(1)的量多于90wt％時(shí)，會(huì)有產(chǎn)生較大熱量的趨勢。
在SBR(2)中苯乙烯的含量優(yōu)選為不少于5wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不少于8wt％。當(dāng)SBR(2)中苯乙烯的含量少于5wt％時(shí)，會(huì)有抓地性能不足的趨勢。在SBR(2)中苯乙烯的含量為不多于15wt％，且優(yōu)選為不多于12wt％。當(dāng)SBR(2)中苯乙烯的含量多于15wt％時(shí)，不僅滾動(dòng)阻力上升，在雪面和冰面上的性能和低溫下的抗裂性能也會(huì)降低。
在SBR(2)中乙烯基的含量優(yōu)選為不少于20wt％，且進(jìn)一步優(yōu)選為不少于40wt％，且更進(jìn)一步優(yōu)選為不少于40wt％。當(dāng)SBR(2)中乙烯基的含量少于20wt％時(shí)，會(huì)有抓地性能不足的趨勢。在SBR(2)中乙烯基的含量為不多于60wt％，且優(yōu)選為不多于50wt％。當(dāng)SBR(2)中乙烯基的含量多于60wt％，滾動(dòng)阻力會(huì)上升。
只要苯乙烯的含量和乙烯基的含量在上述范圍內(nèi)，SBR(2)可以單獨(dú)使用或至少兩種混合使用。
在橡膠組合物中SBR(2)的量為不少于10wt％，且優(yōu)選為不少于15wt％。當(dāng)SBR(2)的量少于10wt％時(shí)，滾動(dòng)阻力上升。SBR(2)的量優(yōu)選為不多于85wt％，且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于50wt％。當(dāng)SBR(2)的量多于85wt％時(shí)，會(huì)有抓地性能不足的趨勢。
在橡膠組合物中SBR(1)和SBR(2)的總量為不少于60wt％，并且優(yōu)選為不少于70wt％。當(dāng)SBR(1)和SBR(2)的總量少于60wt％時(shí)，滾動(dòng)阻力性質(zhì)和抓地性能不能以很好的平衡方式得到改善。SBR(1)和SBR(2)的總量為優(yōu)選不多于100wt％，進(jìn)一步優(yōu)選為不多于80wt％。
除了SBR(1)和SBR(2)以外，還可以使用其它橡膠其例子有除了SBR(1)和SBR(2)之外的SBR、天然橡膠(NR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)和苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠(SIBR)，并且在這些除了SBR(1)和SBR(2)以外橡膠中，從拉伸強(qiáng)度出色的角度考慮，優(yōu)選NR。
二氧化硅并無具體限制，濕法(硅酸酐)或干法(硅酸酐)制備的二氧化硅均可使用，從含有大量硅烷醇基團(tuán)的角度考慮，優(yōu)選濕法制備的二氧化硅。
二氧化硅的氮吸附比表面積(N2SA)為不少于20m2/g，優(yōu)選為不少于40m2/g，進(jìn)一步優(yōu)選為不少于80m2/g，并且更進(jìn)一步優(yōu)選為不少于120m2/g，特別優(yōu)選為不少于200m2/g。當(dāng)二氧化硅的N2SA少于20m2/g，耐磨性降低。二氧化硅的N2SA為不多于500m2/g，優(yōu)選為不多于480m2/g，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于450m2/g。當(dāng)二氧化硅的N2SA多于500m2/g時(shí)，不僅產(chǎn)生的熱量會(huì)變大，橡膠在捏合過程中的加工性能也會(huì)降低。
當(dāng)二氧化硅分散在水中得到5％水分散系時(shí)，得到的二氧化硅水分散系的pH值(5％pH)優(yōu)選為不小于7，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不小于7.2。當(dāng)二氧化硅的5％pH小于7時(shí)，與硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)速度變慢，因此，會(huì)有捏合時(shí)間增加的趨勢。二氧化硅的5％pH優(yōu)選為不大于12，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不大于10。制備具有5％pH大于12的二氧化硅有很困難的趨勢。
二氧化硅的含量為不少于15重量份，且優(yōu)選為不少于40重量份。當(dāng)二氧化硅的量為少于15重量份時(shí)，不能得到混入二氧化硅所應(yīng)有的足夠的效果。二氧化硅的量為不多于150重量份，并且優(yōu)選為不多于120重量份。當(dāng)二氧化硅的量多于150重量份時(shí)，二氧化硅在橡膠中的分散變得困難，因此，橡膠的加工性能惡化。
在本發(fā)明中，通過包含含有指定量的SBR(1)和SBR(2)的橡膠組分和指定量的二氧化硅，可以在不降低濕抓地性能的同時(shí)減少滾動(dòng)阻力。
在本發(fā)明中，將硅烷偶聯(lián)劑與二氧化硅一起使用。
本發(fā)明中優(yōu)選使用的硅烷偶聯(lián)劑可以是傳統(tǒng)上與二氧化硅一起使用的任意一種硅烷偶聯(lián)劑，其例子有二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)多硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)多硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)多硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)多硫化物和二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)多硫化物。這些硅烷偶聯(lián)劑可以單獨(dú)使用或至少兩種組合使用。
當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑與二氧化硅一起使用時(shí)，以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的量優(yōu)選為不少于2重量份，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不少于8重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的量少于2重量份時(shí)，對耐磨性的改善效果會(huì)有不足的趨勢。硅烷偶聯(lián)劑的量優(yōu)選為不多于20重量份，并且進(jìn)一步優(yōu)選為不多于16重量份。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑的量多于20重量份時(shí)，對物理性質(zhì)的改善效果會(huì)有降低的趨勢。
在本發(fā)明的橡膠組合物中，除了上述的橡膠組分，根據(jù)需要可以適當(dāng)混合二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑、通常用于橡膠工業(yè)中的配合劑如炭黑、填料如粘土、各種抗氧劑、加工油(process oil)、硫化劑如硫、硬脂酸、蠟和氧化鋅。
從滾動(dòng)阻力性質(zhì)和抓地性能能夠以較好的平衡方式得到改善的角度考慮，本發(fā)明的橡膠組合物優(yōu)選用作胎面用橡膠組合物。
本發(fā)明的輪胎是用本發(fā)明的橡膠組合物通過通常的方法制備的。即，在未硫化步驟中，通過調(diào)整成每一個(gè)輪胎部件的形狀，根據(jù)需要將混合了上述各種化學(xué)品的本發(fā)明的橡膠組合物進(jìn)行擠出成型，并且在輪胎塑模機(jī)上進(jìn)行塑模成一個(gè)未硫化輪胎。將該未硫化的輪胎在硫化器中加熱加壓獲得本發(fā)明的輪胎。
實(shí)施例本發(fā)明將基于實(shí)施例進(jìn)行具體描述，但是本發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例以及對照例中所用的化學(xué)品集中描述如下丁苯橡膠1(SBR1)Tufdene 3335(苯乙烯含量為35％重量份，乙烯基含量為33％重量份，油含量以100重量份的橡膠固體含量為基準(zhǔn)37.5重量份)，購自Asahi Kasei化學(xué)公司；
丁苯橡膠2(SBR2)使用烷基鋰引發(fā)劑在烷烴溶劑中聚合苯乙烯和1，3-丁二烯所得產(chǎn)品(苯乙烯含量10％重量份，乙烯基含量45％重量份)；丁苯橡膠3(SBR3)Tufdene 3330(苯乙烯含量為31％重量份，乙烯基含量為33％重量份，油含量以100重量份的橡膠固體含量為基準(zhǔn)37.5重量份)，購自Asahi Kasei化學(xué)公司；丁苯橡膠4(SBR4)NS112R(苯乙烯含量15％重量份，乙烯基含量30％重量份)，購自ZEON公司；天然橡膠(NR)；二氧化硅Carplex#67(N2SA429m2/g，5％pH值7.4)，購自Degussa公司；硅烷偶聯(lián)劑Si75(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，購自Degussa公司；芳香油DIANAPROCESS AH-24，購自Idemitsu Kosan有限公司；氧化鋅購自Mitsui礦業(yè)和冶煉有限公司；硬脂酸硬脂酸“Tsubaki”，購自NOF公司；抗氧劑ANTIGENE 6C(N-(1，3-二甲基丁基-N’-苯基-對亞苯二胺))，購自Sumitomo化學(xué)有限公司；蠟SANOC N，購自O(shè)uchi Shinko化學(xué)工業(yè)有限公司；硫硫粉，購自Karuizawa Iou有限公司；硫化促進(jìn)劑CZNOCCELER CZ(N-環(huán)己基-2-苯并噻唑亞磺酰胺)，購自O(shè)uchi Shinko化學(xué)工業(yè)有限公司；硫化促進(jìn)劑DPGNOCCELER D(1，3-二苯胍)，購自O(shè)uchi Sinko化學(xué)工業(yè)有限公司。
實(shí)施例1～3和對照例1～4根據(jù)表1的混合配方，將除了硫和硫化促進(jìn)劑以外的其它化學(xué)品在班伯里混合器中在150℃下捏合4分鐘，得到捏合產(chǎn)品。然后將上述硫和硫化促進(jìn)劑加入到所獲得的捏合產(chǎn)品中，并且用開放式輥軋機(jī)在80℃下捏合3分鐘，得到生膠組合物。將得到的生膠組合物塑模成輪胎胎面形狀，與輪胎的其它部分層壓制備未硫化的輪胎，并且加壓硫化制備實(shí)施例1～3和對照例1～4的測試用輪胎。
(滾動(dòng)阻力)通過使用滾動(dòng)阻力測試儀，在輪緣為15×6JJ，內(nèi)部壓力為230kPa，載荷為49N，速度為80km/h測試條件下，轉(zhuǎn)動(dòng)測試輪胎進(jìn)行滾動(dòng)阻力測試，將每種組合物的滾動(dòng)阻力以指數(shù)的形式表示，假設(shè)對照例1的滾動(dòng)阻力指數(shù)為100。滾動(dòng)阻力指數(shù)越大，滾動(dòng)阻力越低，表示性能越出色。
(滾動(dòng)阻力指數(shù))＝(對照例1的滾動(dòng)阻力)÷(每種組合物的滾動(dòng)阻力)×100(濕抓地性能)將制備好的測試用輪胎安裝到車輛的所有車輪上(國產(chǎn)車輛FF2000cc)，在濕的瀝青路面的測試跑道上行駛，在行使測試中，車輛的速度為100km/h，并且測量從剎車到停車間的剎車距離。每種組合物的濕抓地性能根據(jù)下面公式表示成指數(shù)的形式，假設(shè)對照例1的濕抓地性能指數(shù)是100。結(jié)果表明，濕抓地性能指數(shù)越大，濕抓地性能越優(yōu)異。
(濕抓地性能指數(shù))＝(每種組合物的剎車距離)÷(對照例1的剎車距離)×100上述測試結(jié)果列于表1。
表1

根據(jù)本發(fā)明專利，所提供的橡膠組合物包含指定量的二氧化硅和分別含有指定量的兩種或兩種以上具有不同苯乙烯含量和不同乙烯基含量的丁苯橡膠的橡膠組分，并且能夠在不降低濕抓地性能的同時(shí)減小滾動(dòng)阻力。
權(quán)利要求
1.一種橡膠組合物，以100重量份橡膠組分為基準(zhǔn)，還含有15～150重量份、氮吸附比表面積為20～500m2/g的二氧化硅，所述橡膠組分含有不少于15wt％的丁苯橡膠(1)，丁苯橡膠(1)中苯乙烯的含量不少于33wt％且乙烯基含量不少于30wt％，和不少于10wt％的丁苯橡膠(2)，丁苯橡膠(2)中苯乙烯的含量不多于15wt％且乙烯基的含量不多于60wt％，其中，所述橡膠組分中丁苯橡膠(1)和丁苯橡膠(2)的總含量為不少于60wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于，當(dāng)所述二氧化硅分散于水中形成5％的水分散系時(shí)，所述二氧化硅水分散系的pH值為7～12。
3.一種輪胎，其含有如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種橡膠組合物，其可以在不降低濕抓地性能的同時(shí)減少滾動(dòng)阻力，以及一種使用該橡膠組合物的輪胎。一種橡膠組合物，以100重量份橡膠組分為基準(zhǔn)，含有不少于15wt％的丁苯橡膠(1)和不少于10wt％的丁苯橡膠(2)，還含有15～150重量份、氮吸附比表面積為20～500m
文檔編號(hào)B60C1/00GK1990532SQ20061006363
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者保地和郎 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會(huì)社