橡膠組合物和充氣輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橡膠組合物和充氣輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002] 高度期望輪胎具有良好的抗?jié)窕?、低滾動(dòng)阻力和良好的磨耗特性。傳統(tǒng)上在不 犧牲輪胎的抗?jié)窕院蜖恳μ匦缘那闆r下已經(jīng)非常難于改善其磨耗特性。這些性能很大 程度上取決于輪胎制造中使用的橡膠的動(dòng)態(tài)粘彈性能。
[0003] 為了降低輪胎的滾動(dòng)阻力和改善輪胎的胎面磨耗特性，在制備輪胎胎面膠料中傳 統(tǒng)上已經(jīng)使用具有高回彈性的橡膠。另一方面，為了提高輪胎的抗?jié)窕裕喬ヌッ嬷型ǔ?已經(jīng)使用遭受大能量損失的橡膠。為了平衡這兩種粘彈性不一致的性能，輪胎胎面中通常 使用各種類型的合成和天然橡膠的混合物。例如，丁苯橡膠和聚丁二烯橡膠的各種混合物 通常用作汽車輪胎胎面的橡膠狀材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明更具體地涉及可硫化橡膠組合物，其包含： (A) 基于二烯的彈性體； (B) 每100重量份的彈性體，50至150重量份（phr)的二氧化硅； (C) 0. 15至0. 45 phr的包含伯胺官能團(tuán)的聚合物胺；和 (D) 每1重量份的聚合物胺，1. 5至2. 5重量份的芳族羧酸或芳族酸酐。
[0005] 本發(fā)明還涉及包含所述橡膠組合物的充氣輪胎。
[0006] 因此，在此公開(kāi)以下實(shí)施方案。
[0007] 方案1.可硫化橡膠組合物，其包含： (A) 基于二烯的彈性體； (B) 每100重量份的彈性體，50至150重量份（phr)的二氧化硅； (C) 0. 15至0. 45 phr的包含伯胺官能的聚合物胺；和 (D) 每1重量份的聚合物胺，1. 5至2. 5重量份的芳族羧酸或芳族酸酐。
[0008] 方案2.方案1的可硫化橡膠組合物，其中聚合物胺的量為0. 2至0. 4 phr。
[0009] 方案3.方案1的可硫化橡膠組合物，其中芳族羧酸或芳族酸酐的量為1. 8至2. 2 重量份，每1重量份聚合物胺。
[0010] 方案4.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述基于二烯的彈性體包括至少一種 選自聚異戊二烯（天然的或合成的）、聚丁二烯和丁苯橡膠的彈性體。
[0011] 方案5.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述基于二烯的彈性體包括用至少一 種選自以下的官能團(tuán)官能化的溶液聚合的彈性體：伯胺、仲胺、叔胺、單烷氧基、二烷氧基、 三烷氧基、甲硅烷基、硫醇、硫代酸酯、硫醚、硫烷基（sulfanyl)、巰基、硫化物及其組合。
[0012] 方案6.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述基于二烯的彈性體包括用至少一 種選自以下的官能團(tuán)官能化的聚丁二烯和丁苯橡膠：伯胺、仲胺、叔胺、單烷氧基、二烷氧 基、三烷氧基、甲硅烷基、硫醇、硫代酸酯和硫醚。
[0013] 方案7.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述聚合物胺是聚乙烯亞胺。
[0014] 方案8.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述聚合物胺是聚氧化烯胺 (polyoxyalkylene amine)〇
[0015] 方案9.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述芳族羧酸或芳族酸酐選自苯甲酸、 水楊酸、3-羥基苯甲酸、4-羥基苯甲酸、鄰苯二甲酸酐和苯甲酸酐。
[0016] 方案10.方案1的可硫化橡膠組合物，其中所述芳族羧酸或芳族酸酐是水楊酸。
[0017] 方案11.方案1的可硫化橡膠組合物，其還包含0. 5至20 phr的含硫有機(jī)硅化合 物。
[0018] 方案12.方案1的可硫化橡膠組合物，其還包含1至10 phr的含硫有機(jī)硅化合 物。
[0019] 方案13.方案1的可硫化橡膠組合物，其還包含1至10 phr的二（三烷氧基甲硅 烷基烷基）多硫化物。
[0020] 方案14.包含方案1的可硫化橡膠組合物的充氣輪胎。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1顯示對(duì)SA/PEI重量比為2的滾動(dòng)阻力指數(shù)和耐磨指數(shù)對(duì)聚乙烯亞胺的量的 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 公開(kāi)了可硫化橡膠組合物，其包含： (A) 基于二烯的彈性體； (B) 每100重量份的彈性體，50至150重量份（phr)的二氧化硅； (C) 0. 15至0. 45 phr的包含伯胺官能團(tuán)的聚合物胺；和 (D) 每1重量份的聚合物胺，1. 5至2. 5重量份的芳族羧酸或芳族酸酐。
[0023] 還公開(kāi)了包含所述橡膠組合物的充氣輪胎。
[0024] 所述橡膠組合物可以包含一種或多種含有烯屬不飽和基的橡膠或彈性體。短語(yǔ) "含有烯屬不飽和基的橡膠或彈性體"或"基于二烯的彈性體"意在包括天然橡膠及其各種 未加工和再生形式，以及各種合成橡膠。在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，除非另有規(guī)定，否則術(shù)語(yǔ)"橡 膠"和"彈性體"可以互換使用。互換地使用術(shù)語(yǔ)"橡膠組合物"、"混煉膠"和"膠料"來(lái)表示 已經(jīng)與各種成分和材料共混或混合的橡膠，并且這樣的術(shù)語(yǔ)對(duì)橡膠混合或橡膠配混領(lǐng)域的 技術(shù)人員是公知的。代表性的合成聚合物是丁二烯和其同系物及衍生物，例如甲基丁二烯、 二甲基丁二烯和戊二烯的均聚產(chǎn)物，以及例如由丁二烯或其同系物或衍生物與其它不飽和 單體形成的那些共聚物。后者中有乙炔，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，后者化合物與丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯和各種不飽和醛、酮和 醚，例如丙烯醛、甲基異丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡膠的具體實(shí)例包括氯丁橡膠（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例如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的單體的共 聚物，以及乙烯/丙烯三元共聚物，又名乙烯/丙烯/二烯單體（EPDM)，并具體是乙烯/丙 烯/二環(huán)戊二烯三元共聚物。可以使用的橡膠的另外的實(shí)例包括用例如以下基團(tuán)官能化的 溶液聚合的聚合物（381?、81?、11?、181?和3181?):胺（包括伯胺、仲胺和叔胺）、烷氧基（包括 單烷氧基、^烷氧基和二烷氧基）、甲娃烷基、硫醇、硫代酸醋、硫釀、硫烷基、疏基、硫化物及 其組合。可以在聚合物鏈端，例如經(jīng)由官能引發(fā)劑或終止劑，或在聚合物鏈內(nèi)，例如經(jīng)由官 能單體，或鏈內(nèi)和鏈端官能化的組合，將這樣的官能化的溶液聚合的聚合物官能化。合適的 官能溶液聚合的聚合物的具體實(shí)例包括US 7, 342, 070中記載的具有胺和烷氧基甲硅烷基 官能團(tuán)的那些聚合物和US 8, 217, 103和US 8, 569, 409中記載的具有烷氧基甲硅烷基和硫 化物（即硫醚）官能團(tuán)的那些聚合物。這樣的硫醇官能團(tuán)包括硫醇或來(lái)自化合物處理期間 含硫基團(tuán)分裂的硫烷基官能團(tuán)，例如來(lái)自硫代酸酯和硫醚。優(yōu)選的橡膠或彈性體是聚異戊 二烯（天然的或合成的）、聚丁二烯和SBR及其官能化的形式。
[0025] 所述橡膠還包括硅偶聯(lián)和錫偶聯(lián)的星形支化聚合物。
[0026] 在一個(gè)方面，所述橡膠優(yōu)選包含至少兩種基于二烯的橡膠。例如，優(yōu)選兩種或更 多種橡膠的組合，例如順式1，4-聚異戊二烯橡膠（天然的或合成的，但是優(yōu)選天然的）、 3, 4-聚異戊二烯橡膠、苯乙烯/異戊二烯/ 丁二烯橡膠、乳液聚合和溶液聚合衍生的苯乙烯 / 丁二烯橡膠、順式1，4-聚丁二烯橡膠和乳液聚合制備的丁二烯/丙烯腈共聚物。
[0027] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，可以使用具有約20%至約28%結(jié)合苯乙烯的相對(duì)常規(guī)的苯 乙烯含量的乳液聚合衍生的苯乙烯/ 丁二烯（E-SBR)，或?qū)σ恍?yīng)用，使用具有中等至相對(duì) 高的結(jié)合苯乙烯含量，即約30%至約45%的結(jié)合苯乙烯含量的E-SBR。
[0028] 就乳液聚合制備E-SBR而言，其表示苯乙烯和1，3- 丁二烯作為水乳液進(jìn)行共聚。 這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。結(jié)合苯乙烯含量可以例如從約5%變化至約50%。在一個(gè)方 面，E-SBR也可以含有丙烯腈以形成三元共聚物橡膠，例如E-SBAR，在三元共聚物中結(jié)合丙 烯腈的量例如為約2至約30 wt%。
[0029] 乳液聚合制備的在共聚物中包含約2至約40 wt%結(jié)合丙烯腈的苯乙烯/ 丁二烯 /丙烯腈共聚物橡膠也預(yù)期作為用于本發(fā)明的基于二烯的橡膠。
[0030] 溶液聚合制備的SBR (S-SBR)通常具有約5%至約50%，優(yōu)選約9%至約36%的結(jié)合 苯乙烯含量?？梢岳缤ㄟ^(guò)在有機(jī)烴溶劑存在下的有機(jī)鋰催化方便地制備S-SBR。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用順式1，4_聚丁二烯橡膠（BR)。可以例如通過(guò)1，3_丁 二烯的有機(jī)溶液聚合制備這樣的BR。BR可以方便地表征為例如具有至少90%的順式 1，4-含量。
[0032] 順式1，4-聚異戊二烯和順式1，4-聚異戊二烯天然橡膠對(duì)橡膠領(lǐng)域的技術(shù)人員是 公知的。
[0033] 如在此使用的并根據(jù)常規(guī)實(shí)踐，術(shù)語(yǔ)"phr"表示"每100重量份的橡膠或彈性體， 相應(yīng)材料的重量份"。
[0034] 橡膠組合物還包含聚合物胺，其中所述聚合物胺具有伯胺官能團(tuán)。合適的聚合物 胺包括但不限于聚乙烯亞胺、聚丙烯亞胺和聚氧化烯胺。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合物胺是聚乙烯亞胺。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚乙烯亞胺 具有800至2000000,優(yōu)選1000至20000,更優(yōu)選2000至4000的平均分子量。合適的聚乙 稀亞胺可作為L(zhǎng)upasol購(gòu)自BASF。
[0036] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合物胺是聚氧化烯胺。所述聚氧化烯胺可以包括聚氧 化烯單胺、聚氧化烯雙胺、聚氧化烯三胺或其組合。這些化合物由連接至聚醚主鏈末端的氨 基限定，并因此被認(rèn)為是聚醚胺。所述氨基是伯氨基。根