專利名稱：具有包含環(huán)氧化棕櫚油的橡膠組分的充氣輪胎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，具體地涉及具有包含環(huán)氧化棕櫚油的橡膠組分的充氣 輪胎。
背景技術(shù)：
硫化或固化是一種將天然和/或合成彈性體與在實(shí)施加熱情況下將引起彈性體 進(jìn)行交聯(lián)的各種材料混合的工藝過(guò)程。這些材料通常與彈性體進(jìn)行混合，以幫助改善彈性 體的固化物理性能，例如拉伸強(qiáng)度和溫度敏感性?？赏ㄟ^(guò)在其他固化活性劑的存在下將生 彈性體與硫進(jìn)行反應(yīng)，由此完成硫化并達(dá)到性能的改善。脂肪酸，也就是油酸和硬脂酸，在 有氧化鋅和促進(jìn)劑存在下的二烯橡膠硫化過(guò)程中通常用作活性劑。在硫化的早期階段，羧 酸鋅(氧化鋅和脂肪酸的反應(yīng)產(chǎn)物)與促進(jìn)劑反應(yīng)形成絡(luò)合物。通過(guò)在斜方晶系硫的環(huán)上 絡(luò)合進(jìn)行親核攻擊，從而形成全硫代硫醇鹽鋅絡(luò)合物。該全硫代硫醇鹽鋅絡(luò)合物被認(rèn)為是 引起彈性體分子鏈進(jìn)行交聯(lián)的硫化劑。脂肪酸，也就是油酸和硬脂酸，其扮演的角色被認(rèn)為 是增強(qiáng)了氧化鋅的溶解性以及隨后全硫代硫醇鹽鋅絡(luò)合物的反應(yīng)性。硬脂酸通常用作硫 化，但是硬脂酸的缺點(diǎn)是具有高的噴霜速率，從而導(dǎo)致部分粘合性能的喪失。特別地，硬脂 酸的噴霜導(dǎo)致在輪胎部件中差的粘著性保持率，該輪胎部件可例舉為胎圈、三角膠條、以及 為后續(xù)外胎成型準(zhǔn)備的胎側(cè)覆蓋條。尤其難以解決的是在大型工業(yè)和非公路行駛輪胎的上 述部件中粘性的喪失。因此，需要改善在輪胎部件中的粘著性保持率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種充氣輪胎，其包含至少一個(gè)選自由胎圈、三角膠條、以及胎側(cè)覆蓋 條所組成的組的部件，該至少一個(gè)部件包含橡膠組合物，該橡膠組合物包含至少一種基于二烯的彈性體；環(huán)氧化棕櫚油；其中該橡膠組合物包含少于Iphr的硬脂酸。
具體實(shí)施例方式在此公開一種充氣輪胎，其包含至少一個(gè)選自由胎圈、三角膠條、以及胎側(cè)覆蓋條 所組成的組的部件，該至少一個(gè)部件包含橡膠組合物，該橡膠組合物包含至少一種基于二烯的彈性體；環(huán)氧化棕櫚油；其中該橡膠組合物包含少于Iphr的硬脂酸。上述橡膠組合物包含環(huán)氧化棕櫚油。該環(huán)氧化棕櫚油衍生于棕櫚油。典型的棕 櫚油由大約43-47wt %的棕櫚酸、大約38-42wt %的油酸、大約8-12wt %的亞油酸、大約 3-5wt%的硬脂酸、以及大約0. 5-1. 5wt%的肉豆蔻酸組成。環(huán)氧化棕櫚油通過(guò)棕櫚油的環(huán) 氧化而制備，例如GB1，382，853或JPl 1-158486所公開的下述方法。典型地，棕櫚油被環(huán)氧化使得棕櫚油脂肪酸中的雙鍵部分轉(zhuǎn)變成環(huán)氧化物(即環(huán)氧乙烷)官能團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方 式中，棕櫚油脂肪酸中大約2. 4%至大約3. 6%的可用雙鍵轉(zhuǎn)化成環(huán)氧化棕櫚油中的環(huán)氧 化物基團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方式中，棕櫚油脂肪酸中大約2. 6%至大約3. 4%的可用雙鍵轉(zhuǎn)化成 環(huán)氧化棕櫚油中的環(huán)氧化物基團(tuán)。合適的環(huán)氧化棕櫚油可商購(gòu)于Performance Additives, 如 Ultra-Flex EPO。在橡膠組合物中使用環(huán)氧化棕櫚油，就不必要使用其他脂肪酸。特別地，不需要按 照常規(guī)添加硬脂酸作為固化助劑，從而避免了脂肪酸通常的噴霜現(xiàn)象及其伴隨而來(lái)的對(duì)橡 膠組分粘著性的影響。但是橡膠組合物中仍包含少量硬脂酸，由于其存在于環(huán)氧化棕櫚油 中。在一個(gè)實(shí)施方式中，該橡膠組合物包含少于Iphr的硬脂酸。在一個(gè)實(shí)施方式中，該橡 膠組合物包含少于0. 75phr的硬脂酸。另外，上述橡膠組合物包含至少一種附加的基于二烯的橡膠。具有代表性的合成 聚合物既可為丁二烯及其同系物和衍生物的均聚產(chǎn)物，該同系物和衍生物可例舉為甲基丁 二烯、二甲基丁二烯和戊二烯，也可為丁二烯或其同系物或衍生物與其他不飽和單體形成 的共聚物。所述其他不飽和單體既可為炔，例如乙烯基乙炔；烯烴，例如異丁烯，其與異戊二 烯共聚形成丁基橡膠；乙烯基化合物，例如丙烯酸、丙烯腈(其與丁二烯聚合形成NBR)、甲 基丙烯酸和苯乙烯，后者與丁二烯聚合形成SBR，也可為乙烯基酯以及各種不飽和醛、酮和 醚，例如丙烯醛、甲基異丙烯基酮和乙烯基乙醚。特殊的合成橡膠例子既包括氯丁橡膠(聚 氯丁二烯)、聚丁二烯(包括順式-1，4-聚丁二烯)、聚異戊二烯(包括順式-1，4-聚異戊 二烯)、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠，例如氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠、苯乙烯/異戊二烯/ 丁二烯橡膠、1，3-丁二烯或異戊二烯與單體的共聚物，該單體可例舉為苯乙烯、丙烯腈和甲 基丙烯酸甲酯，也包括乙烯/丙烯三元共聚物，也稱為乙烯/丙烯/ 二烯單體(EPDM)，以及 特別的是乙烯/丙烯/雙環(huán)戊二烯三元共聚物。另外可使用的橡膠例子包括烷氧基甲硅烷 基末端功能化的溶液聚合產(chǎn)物(SBR、PBR、IBR和SIBR)、硅烷偶聯(lián)以及錫偶聯(lián)的星形支化聚 合物。優(yōu)選的橡膠或彈性體為天然橡膠、合成聚異戊二烯、聚丁二烯和SBR。一方面，所述橡膠優(yōu)選為至少兩種基于二烯的橡膠。例如，優(yōu)選兩種或更多種橡膠 的混合，該橡膠可例舉為順式1，4_聚異戊二烯橡膠(天然或合成，盡管天然是優(yōu)選的)、3， 4-聚異戊二烯橡膠、苯乙烯/異戊二烯/ 丁二烯橡膠、乳液和溶液聚合衍生得到的苯乙烯/ 丁二烯橡膠、順式-1，4-聚丁二烯橡膠以及乳液聚合制備的丁二烯/丙烯腈共聚物。本發(fā)明的一方面，可使用具有相對(duì)常規(guī)結(jié)合苯乙烯含量的乳液聚合衍生得到的 苯乙烯/ 丁二烯(E-SBR)，該常規(guī)含量為大約20 %至大約觀%結(jié)合苯乙烯，或者在某些應(yīng) 用中，可使用具有中至相對(duì)高結(jié)合苯乙烯含量的E-SBR，該苯乙烯含量為大約30%至大約 45%。通過(guò)乳液聚合制備E-SBR，即在水性乳液中共聚苯乙烯和1，3-丁二烯。這些為所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知。結(jié)合的苯乙烯含量可為，例如大約5%至大約50%。一方 面，該E-SBR也可含有丙烯腈而形成三元共聚物橡膠，例如E-SBAR，其用量，例如為在三元 共聚物中大約至大約30wt%的結(jié)合丙烯腈。乳液聚合制備的苯乙烯/ 丁二烯/丙烯腈共聚物橡膠包含大約2wt%至大約 40wt %的結(jié)合丙烯腈，該共聚物可考慮作為本發(fā)明的基于二烯的橡膠使用。典型的溶液聚合制備的SBR(S-SBR)典型地具有大約5%至大約50%，優(yōu)選大約9%至大約36%的結(jié)合苯乙烯含量。該S-SBR可方便地，例如，在有機(jī)烴溶劑的存在下通過(guò) 有機(jī)鋰的催化而制備得到。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用順式-1，4-聚丁二烯橡膠(BR)。該BR可通過(guò)，例如1，
3-丁二烯的有機(jī)溶液聚合而制備得到。該BR可方便地，例如通過(guò)具有至少90 %的順式1，
4-含量來(lái)進(jìn)行表征。上述順式1，4-聚異戊二烯和順式1，4-聚異戊二烯天然橡膠均為橡膠領(lǐng)域的技術(shù) 人員所公知。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用順式-1，4-聚丁二烯橡膠(BR)。合適的聚丁二烯橡膠可 通過(guò)，例如1，3-丁二烯的有機(jī)溶液聚合而制備得到。該BR可方便地，例如通過(guò)具有至少 90%的順式1，4-含量以及-95至-105°C范圍內(nèi)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg來(lái)進(jìn)行表征。合適的 聚丁二烯橡膠可通過(guò)商購(gòu)獲得，例如Goodyear的Blldene 1207等。在一個(gè)實(shí)施方式中，可使用合成或天然聚異戊二烯橡膠。此處提到的彈性體或彈性體組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或Tg，表示各個(gè)彈性體或彈 性體組合物處于未固化狀態(tài)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或者當(dāng)為彈性體組合物時(shí)，處于可能已固 化狀態(tài)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。Tg可作為峰值中間點(diǎn)，通過(guò)差示掃描量熱儀(DSC)在10°C /min 升溫速率下測(cè)量得到。根據(jù)慣例，此處使用的術(shù)語(yǔ)“phr”表示“基于每100重量份橡膠或彈性體，各個(gè)材 料的重量份數(shù)”。上述橡膠組合物也可包含加工油。但是，上述環(huán)氧化棕櫚油可部分或全部替代任 何常用量的加工油。從其使用程度上來(lái)說(shuō)，加工油可典型地作為填充彈性體的填充油包含 在橡膠組合物中。加工油也可通過(guò)在橡膠混合的時(shí)候直接加入而包含在橡膠組合物中。使 用的加工油可包括存在于彈性體中的填充油，以及在混合時(shí)候加入的加工油。合適的加工 油包括現(xiàn)有技術(shù)已知的各種油，包括芳香油、石蠟油、環(huán)烷油、植物油和低PCA油，例如MES、 TDAE, SRAE和重環(huán)烷油。合適的低PCA油包括那些具有少于3wt%多環(huán)芳烴的油，該含量 按照IP346方法進(jìn)行測(cè)定。關(guān)于IP346方法的測(cè)試步驟可在hstitute of Petroleum, UnitedKingdom 出版的 Standard Methods for Analysis&Testing of Petroleum and RelatedProducts 禾口 British Standard 2000Parts，2003 年，第 62 版上找到。上述橡膠組合物也可包括大約10至大約IOOphr的二氧化硅?？稍谙鹉z混合物中通常使用的硅質(zhì)顏料包括常規(guī)高熱和沉淀硅質(zhì)顏料(二氧化 硅)。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用沉淀二氧化硅。在本發(fā)明中使用的常規(guī)硅質(zhì)顏料為沉淀二氧 化硅，比如那些通過(guò)可溶硅酸鹽例如硅酸鈉的酸化而得到的二氧化硅。這些常規(guī)二氧化硅可以，例如通過(guò)具有BET表面積來(lái)進(jìn)行表征，該BET表面積使用 氮?dú)鈦?lái)測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施方式中，該BET表面積可在大約40至大約600m2/g的范圍內(nèi)。在 另一個(gè)實(shí)施方式中，該BET表面積可在大約80至大約300m2/g的范圍內(nèi)。在Journal of the American Chemical Society,Volume 60,Page 304(1930)中描述了測(cè)量表面積的BET 方法。常規(guī)二氧化硅也可通過(guò)具有大約100至大約400，或者大約150至大約300的鄰苯 二甲酸二丁酯(DBP)吸收值來(lái)表征。常規(guī)二氧化硅可具有，例如處于0. 01至0. 05微米范圍內(nèi)的最終平均粒徑，該粒徑由電子顯微鏡測(cè)量得到，盡管該二氧化硅顆粒在尺寸上可以更小，或可能更大?？墒褂酶鞣N通過(guò)商購(gòu)得到的二氧化硅，例如但不限于，來(lái)自于PPGhdustries，商 標(biāo)為Hi-Sil，并且名稱為210、243等的二氧化硅；來(lái)自于Rhodia，名稱為Z1165MP和Z165GR 的二氧化硅，以及來(lái)自于Degussa AG，名稱為VN2和VN3的二氧化硅，等等。通常使用的炭黑可以10至IOOphr的量作為常規(guī)填料使用。這些具有代表性的炭 黑例子包括附10、附21、附34、擬20、擬31、擬34、擬42、擬93、擬99、吧15、吧26、吧30、吧32、 N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、 N765、N774、N787、N907、N908、N990 和 N991。這些炭黑具有 9 至 145g/kg 的碘吸收量和 34 至 150cm3/100g 的 DBP 值。在橡膠組合物中還可使用其他填料，包括但不限于，包括超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)的顆粒填料、包括但不限于公開于美國(guó)專利6，242，534,6, 207，757,6, 133，364、 6，372，857,5, 395，891或6，127，488的交聯(lián)顆粒聚合物凝膠、以及包括但不限于公開于美 國(guó)專利5，672，639的塑化淀粉組合物填料。這些其他填料可以1至30phr的量使用。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述橡膠組合物可包含含有有機(jī)硅的常規(guī)硫化合物。合適的 含有有機(jī)硅的硫化合物的實(shí)例如下所示Z-Alk-Sn-Alk-Z其中Z選自于由以下基團(tuán)組成的組
權(quán)利要求
1.一種充氣輪胎，其特征在于至少一個(gè)部件選自于由胎圈、三角膠條、和胎側(cè)覆蓋條所 組成的組，所述至少一個(gè)部件包含橡膠組合物，所述橡膠組合物包含至少一種基于二烯的彈性體； 環(huán)氧化棕櫚油；其中所述橡膠組合物包含少于Iphr的硬脂酸。
2.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述環(huán)氧化棕櫚油衍生于包含43-47wt% 的棕櫚酸、38-42wt%&油酸、8-12wt%的亞油酸、硬脂酸、以及0. 5-1. 5 {%的肉 豆蔻酸的棕櫚油。
3.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述環(huán)氧化棕櫚油的用量為1至20phr。
4.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述環(huán)氧化棕櫚油的用量為3至18phr。
5.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述部件為具有截面長(zhǎng)度的胎圈，并且所 述胎圈排除位于胎圈接頭三個(gè)截面長(zhǎng)度以外的織物胎圈包布。
6.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述橡膠組合物包含少于0.75phr的硬脂酸。
7.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述環(huán)氧化棕櫚油具有2.4-3. 6%的環(huán)氧化率。
8.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述輪胎按尺寸具有至少M(fèi)英寸的車輪直徑。
9.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述輪胎按尺寸具有至少30英寸的車輪直徑。
10.權(quán)利要求1所述的充氣輪胎，其特征在于所述輪胎按尺寸具有至少36英寸的車輪直徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有包含環(huán)氧化棕櫚油的橡膠組分的充氣輪胎，其包含至少一個(gè)選自由胎圈、三角膠條、以及胎側(cè)覆蓋條所組成的組的部件，該至少一個(gè)部件包含橡膠組合物，該橡膠組合物包含至少一種基于二烯的彈性體；環(huán)氧化棕櫚油；其中該橡膠組合物包含少于1phr的硬脂酸。
文檔編號(hào)C08K13/02GK102101921SQ201010600628
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者A·弗蘭岑, M·維德特, P·W·S·庫(kù)尼什 申請(qǐng)人:固特異輪胎和橡膠公司