具有不相容橡膠的輪胎面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及橡膠組合物，并且更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于輪胎制造的橡膠組合 物。
【背景技術(shù)】
[0002] 在雪覆蓋的道路上和在結(jié)冰條件下駕駛對(duì)于駕駛員總是具有挑戰(zhàn)性的。道路很滑 并且需要提供在此類駕駛條件下具有增強(qiáng)的牽引能力的輪胎。
[0003] 如通常已知，輪胎面是車輛輪胎的道路接觸部分，其圍繞輪胎周向延伸。其經(jīng)設(shè)計(jì) 以提供車輛所要的操作特征；例如牽引力、回轉(zhuǎn)力等，其都在產(chǎn)生最少量的噪音下和在低滾 動(dòng)阻力下提供以使得可以獲得有利的燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0004] 輪胎行業(yè)試圖尋找用于胎面的新穎材料和新穎輪胎構(gòu)造，其提供如今的駕駛員所 要的增強(qiáng)的操作特征。尤其尋找雪地用輪胎和所有天氣用輪胎的領(lǐng)域的新穎構(gòu)造和材料。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 圖1是展示兩種彈性體各自的玻璃轉(zhuǎn)化溫度并展示不相容混合物的兩個(gè)玻璃轉(zhuǎn) 化溫度的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 本發(fā)明的特定實(shí)施例包括輪胎的胎面和可以制成輪胎面的橡膠組合物。在一些實(shí) 施例中，本文所揭示的橡膠組合物尤其適用于制造經(jīng)設(shè)計(jì)以用于在雪地條件下行駛的雪地 用輪胎和/或所有天氣用輪胎的胎面。
[0007] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知降低用于制造輪胎面的橡膠組合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 (Tg)將改良輪胎的雪地牽引力。本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相較于具有較低Tg的輪胎面，由包括 在混合在一起時(shí)彼此不相容的高Tg橡膠組分與低Tg橡膠組分兩者的橡膠組合物制成的輪 胎面意外地提供具有改良的雪地牽引力的輪胎面。
[0008] 橡膠組分或橡膠組合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度最廣義上來(lái)說(shuō)是如下溫度，橡膠在低于所 述溫度下表現(xiàn)得更像玻璃質(zhì)的脆性材料，并且在高于所述溫度下橡膠表現(xiàn)得更像彈性體。 這一轉(zhuǎn)化通常在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生并且所給出的橡膠Tg是此范圍的中點(diǎn)。有不同方法 來(lái)測(cè)定橡膠或橡膠組合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。差示掃描熱量測(cè)定（DCS)是用于測(cè)量橡膠的玻 璃轉(zhuǎn)化溫度的常用方法，并且ASTM D3418 (通過(guò)差示掃描熱量測(cè)定進(jìn)行的聚合物熔融和結(jié) 晶的轉(zhuǎn)化溫度和焓的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法）中提供一種此類方法。
[0009] 圖1是展示兩種彈性體各自的玻璃轉(zhuǎn)化溫度并展示不相容混合物的兩個(gè)玻璃轉(zhuǎn) 化溫度的曲線。圖1中所示的跡線是根據(jù)ASTM D3418用來(lái)測(cè)定聚丁二烯、天然橡膠以及兩 者的50:50混合物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的差示掃描熱量計(jì)的輸出結(jié)果。將輸出結(jié)果（瓦/克） 相對(duì)于測(cè)試樣品的溫度繪制成曲線。
[0010] 聚丁二烯跡線1在約-100°C處具有峰4,其表明聚丁二烯的Tg。天然橡膠跡線2在 約-60°C處具有峰5,其表明天然橡膠的Tg是約-60°C?；旌衔镗E線3(即聚丁二烯與天然 橡膠的50:50混合物）具有兩個(gè)峰，第一個(gè)峰6a在約-100 °C處并且第二個(gè)峰6b在約-60 °C 處。因?yàn)榛旌衔镗E線3具有展示個(gè)別橡膠組分峰的多個(gè)峰，所以這些橡膠是不相容的。如 果混合物僅具有一個(gè)峰，那么兩種橡膠將是相容的，并且通常，所述一個(gè)峰在個(gè)別彈性體玻 璃轉(zhuǎn)化溫度之間的某處。
[0011] 成功預(yù)測(cè)橡膠將相容或不相容的方法是未知的。因此，這在某種程度上屬于試錯(cuò) 法，其選擇彈性體，將其摻合在一起并經(jīng)由DSC根據(jù)ASTM D3418判定彈性體是相容的或不 相容的。不相容橡膠的混合物的Tg峰將代表不相容摻合物中每一種橡膠的個(gè)別峰，以使得 摻合物中的每一種橡膠組分仍經(jīng)由其Tg峰表明其存在于混合物中。另一方面，相容橡膠的 混合物的Tg峰將是摻合物中個(gè)別橡膠的峰的摻合物，以使得每一種組分橡膠不再經(jīng)由其 自身的Tg峰表明其存在于摻合物中。因此，如果不同橡膠的混合物有且只有一個(gè)根據(jù)ASTM D3418測(cè)量的Tg峰，那么所述橡膠混合物具有相容的橡膠。
[0012] 如本文所用，"phr"是"以重量計(jì)每一百份橡膠中的份數(shù)"并且是所屬領(lǐng)域中的常 見(jiàn)量度，其中橡膠組合物的組分相對(duì)于組合物中橡膠的總重量測(cè)量，即，組合物中每100重 量份的總橡膠所述組分的重量份。
[0013] 如本文所用，彈性體和橡膠是同義術(shù)語(yǔ)。
[0014] 如本文所用，"基于"是認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例由在組裝時(shí)未固化的經(jīng)硫化或固化 橡膠組合物制成的術(shù)語(yǔ)。因此，經(jīng)固化橡膠組合物"基于"未固化橡膠組合物。換句話說(shuō)， 交聯(lián)橡膠組合物是基于或包含可交聯(lián)橡膠組合物的組分。
[0015] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例。每一個(gè)實(shí)例以解釋本發(fā)明的方式提供。舉例來(lái) 說(shuō)，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分說(shuō)明或描述的特征可以與另一個(gè)實(shí)施例一起用于產(chǎn)生第三個(gè) 實(shí)施例。本發(fā)明意欲包括這些和其它修改和變化。
[0016] 如上所述，本發(fā)明的特定實(shí)施例包括至少部分由包括兩種不相容二烯彈性體的橡 膠組合物形成的輪胎面，第一二烯彈性體是高Tg橡膠并且第二二烯彈性體是低Tg橡膠。
[0017] 二烯彈性體至少部分（即均聚物或共聚物）由共輒或非共輒的二烯單體（即具有 兩個(gè)碳-碳雙鍵的單體）產(chǎn)生。這些二烯彈性體可以分類為"基本上不飽和"二烯彈性體 或"基本上飽和"二烯彈性體。如本文所用，基本上不飽和二烯彈性體是至少部分由共輒二 烯單體產(chǎn)生的二烯彈性體，基本上不飽和二烯彈性體的此類二烯來(lái)源的成員或單元（共輒 二?。┑暮渴侵辽?5mol. %。高度不飽和二稀彈性體屬于基本上不飽和二稀彈性體的類 另IJ，其是二烯來(lái)源的單元（共輒二烯）的含量大于50mol. %的二烯彈性體。
[0018] 因此，基本上飽和二烯彈性體是不屬于基本上不飽和二烯彈性體的定義中的那些 二烯彈性體。此類彈性體包括例如丁基橡膠和二烯與EPDM型α-烯烴的共聚物。這些二 烯彈性體具有低或極低的二烯來(lái)源的單元（共輒二烯）的含量，此類含量小于15mol. %。
[0019] 具體來(lái)說(shuō)，適合的共輒二烯的實(shí)例包括1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、 2, 3_ 二（C1-C5烷基）_1，3_ 丁二稀（如 2, 3_ 二甲基 _1，3_ 丁二稀、2, 3_ 二乙基 _1，3_ 丁二 ?。?、2_甲基_3_乙基_1，3_ 丁二稀、2_甲基_3_異丙基_1，3_ 丁二稀、芳基_1，3_ 丁二稀、 1，3-戊二烯以及2, 4-己二烯。乙烯基芳香族化合物的實(shí)例包括苯乙烯、鄰、間和對(duì)甲基苯 乙烯、市售混合物"乙烯基甲苯"、對(duì)叔丁基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基均三甲 苯、二乙烯基苯以及乙烯基萘。
[0020] 共聚物可以含有20wt. %至99wt. %的二稀單元和lwt. %至80wt. %的乙烯基芳 香族單元。彈性體可以具有任何微結(jié)構(gòu)，其隨所用聚合條件、尤其存在或不存在改性劑和/ 或隨機(jī)化劑和所用改性劑和/或隨機(jī)化劑的量而變化。彈性體可以是例如嵌段、無(wú)規(guī)、有序 或微有序彈性體，并且可以在分散液或溶液中制備；其可以是偶合和/或星形的或者用偶 合劑和/或星形或官能化劑官能化。
[0021] 適用于本文所揭示的橡膠組合物的特定實(shí)施例的適合的二烯彈性體的實(shí)例包括 高度不飽和二烯彈性體，如聚丁二烯（BR)、聚異戊二烯（IR)、天然橡膠（NR)、丁二烯共聚 物、異戊二烯共聚物以及這些彈性體的混合物。此類共聚物包括丁二烯/苯乙烯共聚物 (SBR)、異戊二烯/ 丁二烯共聚物（BIR)、異戊二烯/苯乙烯共聚物（SIR)以及異戊二烯/ 丁 二烯/苯乙烯共聚物（SBIR)。
[0022] 本文所揭示的橡膠組合物的特定實(shí)施例包括玻璃轉(zhuǎn)化溫度是-30 °C至0°C或 者-20°C至_5°C的高Tg橡膠。用于此類特定實(shí)施例的低Tg橡膠的玻璃轉(zhuǎn)化溫度在-IKTC 至-60°C之間或者-100°C至_80°C之間。
[0023] 在本文所揭示的橡膠組合物的一些實(shí)施例中，高Tg橡膠組分可以選自合成聚異 戊二烯橡膠、異戊二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/ 丁二烯共聚物以及其任何組合，只要其玻 璃轉(zhuǎn)化溫度屬于上文所揭示的范圍即可。除這些橡膠以外，其它適合的彈性體可以包括異 戊二烯/ 丁二烯共聚物和異戊二烯/ 丁二烯/苯乙烯共聚物，其為單獨(dú)的或其任何組合形 式或與上文列為適用于高Tg橡膠組分的那些橡膠的任何組合形式。
[0024] 在本文所揭示的橡膠組合物的一些實(shí)施例中