CN100551956C - 轮胎用橡胶组合物及含有该橡胶组合物的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮胎用橡胶组合物，其耐磨性和防滑性均以高度平衡的方式得到改善，以及一种包含该橡胶组合物的轮胎。本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，以100重量份的二烯橡胶为基准，所述轮胎用橡胶组合物包含5～150重量份的具有重均分子量为500～10000的聚苯乙烯，以及一种包含该橡胶组合物的轮胎。

Description

轮胎用橡胶组合物及含有该橡胶组合物的轮胎
技术领域
本发明涉及一种包含具有特殊分子量的聚苯乙烯的轮胎用橡胶组合物，及包含该橡胶组合物的轮胎。
背景技术
通常，高性能轮胎的胎面橡胶需要同时满足高防滑性和耐磨性。传统上，为了获得具有高防滑性的橡胶组合物，会采用使用具有较高玻璃化温度(Tg)的丁苯共聚橡胶(SBR)的橡胶组合物，与具有较高软化点的树脂和与其等量的操作油配合成的橡胶组合物，填充大量软化剂和炭黑的橡胶组合物，以及使用具有小颗粒直径炭黑的橡胶组合物。
然而，使用具有较高Tg的SBR的橡胶组合物具有较强的温度依赖性，会出现性能随温度改变而大幅变化的问题。此外，假设操作油被等量的具有较高软化点的树脂代替，如果替换的量很大，会受到具有高软化点的树脂的影响而造成较大的温度依赖性。另外，如果使用了小颗粒炭黑和大量软化剂，会出现炭黑分散性较差和耐磨性下降的问题。
为改进这一点，日本未审查专利公报第63-101440号中公开了使用低分子量的苯乙烯-丁二烯共聚物的方法。但是，由于低分子量的苯乙烯-丁二烯共聚物中存在具有交联性的双键，会有部分低分子量组分与基质中的橡胶形成交联而进入基质的问题，导致无法充分产生滞后损失。而且，如果部分双键组分被氢化为饱和键从而低分子量组分不会通过交联进入基质，则与基质的相容性会显著变差。作为结果，会出现抗断裂性能下降以及低分子量组分外溢的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种轮胎用橡胶组合物，其耐磨性和防滑性均以高度平衡的方式得到改善，以及一种包含该橡胶组合物的轮胎。
本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，其以100重量份的二烯橡胶为基准，包含5～150重量份具有重均分子量为500～10000的聚苯乙烯。
二烯橡胶中丁苯橡胶的含量优选至少为30wt％。
丁苯橡胶中的苯乙烯的含量优选至少为20wt％。
并且，本发明的轮胎优选包含该轮胎用橡胶组合物。
具体实施方式
本发明的轮胎用橡胶组合物包含二烯橡胶和聚苯乙烯。
二烯橡胶的例子有，特别地，天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、聚丁二烯橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、氯丁二烯橡胶(CR)和丁基橡胶(IIR)。这些橡胶可单独或两种以上组合使用，但其中由于耐磨性和防滑性均以高度平衡的方式得到改善，优选使用SBR、NR和BR，并且特别优选使用SBR。
从与聚苯乙烯的相容性考虑，二烯橡胶中SBR内苯乙烯的含量优选至少为20wt％，进一步优选至少为25wt％。当苯乙烯的含量小于20wt％时，耐磨性有降低的趋势。并且，苯乙烯的含量优选至多为60wt％，进一步优选至多为50wt％。当苯乙烯的含量超过60wt％时，不仅耐磨性下降，而且在低温时防滑性也有变差的趋势。
从与聚苯乙烯的相容性考虑，在包含SBR作为二烯橡胶时，SBR在全部二烯橡胶中的含量优选至少为30wt％，进一步优选至少为50wt％。当SBR的含量小于30wt％时，耐磨性有降低的趋势。特别的，SBR的含有率优选为100wt％。
本发明的轮胎用橡胶组合物由于包含聚苯乙烯而能够使耐磨性和防滑性均以高度平衡的方式得到改善。并且，如果加入聚合化合物例如聚乙烯和聚丙烯代替聚苯乙烯，由于会出现与二烯橡胶相容性不佳以及耐磨性下降的问题，因此并不可取。
聚苯乙烯的重均分子量(Mw)至少为500并且优选至少为800。当Mw低于500时，耐磨性会下降。并且，Mw至多为10000，优选至多为5000，进一步优选至多为3000，并且更进一步优选至多为2000。当Mw大于10000时，难以获得改善防滑性，尤其是低温时防滑性的效果。
聚苯乙烯的玻璃化温度(Tg)优选最高为80℃，并且进一步优选最高为70℃。当聚苯乙烯的Tg超过80℃时，防滑性尤其在低温时的防滑性有恶化的趋势。
以100重量份的二烯橡胶为基准，聚苯乙烯的含量至少为5重量份，并且优选至少为10重量份。当聚苯乙烯的含量小于5重量份时，尤其是改善防滑性的效果难以获得。并且，以100重量份的二烯橡胶为基准，聚苯乙烯的含量至多为150重量份，并且优选至多为100重量份。当聚苯乙烯的含量大于150重量份时，耐磨性会下降。
本发明的轮胎用橡胶组合物优选包含增强填充剂。该增强填充剂可以从传统的轮胎用橡胶组合物通常使用的增强填充剂中任意选择，但主要优选为炭黑。这些增强填充剂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)优选至少为80m2/g，并且进一步优选至少为100m2/g。当N2SA值低于80m2/g时，防滑性和耐磨性均有下降趋势。并且，炭黑的N2SA优选至多为280m2/g，进一步优选至多为200m2/g。当N2SA值高于280m2/g时，难以获得出色的分散性并且耐磨性有下降的趋势。
以100重量份的二烯橡胶为基准，炭黑的含量优选至少为10重量份，并且进一步优选至少为20重量份。当炭黑的含量小于10重量份时，耐磨性有下降的趋势。并且，以100重量份的二烯橡胶为基准，炭黑的含量优选至多为200重量份，并且进一步优选至多为150重量份。当炭黑的含量大于200重量份时，加工性能有下降趋势。
此外，本发明的轮胎用橡胶组合物中，除了上述组分外，还能够加入在橡胶工业中常用的各种化学品，例如，固化剂例如硫、添加剂例如各种硫化促进剂、各种软化剂、各种抗老化剂、硬脂酸、抗氧化剂和抗臭氧降解剂。
本发明的轮胎是使用本发明的橡胶组合物由普通加工工艺制备的。即，在必要时混合入上述各种化学品的本发明的轮胎用橡胶组合物，在未硫化的步骤中，经由挤压加工调整成为轮胎各部分的形状，然后使用普通加工工艺在轮胎成形机中成形得到未硫化的轮胎。通过在硫化器中对未硫化的轮胎加热加压制成轮胎。
由于本发明的轮胎用橡胶组合物能够显著提高防滑性，因而优选将其用于轮胎中的一部分，例如特别用于高性能轮胎中的胎面部分。
实施例
在下文中，将通过实施例和对照例对本发明进行详细介绍，然而勿庸置疑本发明的技术领域并不限于此。
(聚苯乙烯的聚合)
在一个50ml用氮气充分置换过的容器中加入15ml甲苯、5ml苯乙烯和0.28g正丁基锂，并在0℃下聚合一小时后，通过加入甲醇-盐酸(2％)溶液中止反应，合成了聚苯乙烯1。用同样方法通过改变化学品的量、反应温度和反应时间，合成聚苯乙烯2～5。
通过使用Tosoh公司制造的GPC-8000系列的装置和差示折光计作为检测器，测定合成的聚苯乙烯1～5的重均分子量(Mw)，并且通过标准聚苯乙烯校准分子量。此外，通过DSC测定其玻璃化温度。
聚苯乙烯1～5的测定结果如表1所示。
表1
实施例1～4和对照例1～4
实施例和对照例中所用的各种化学品如下所述。
SBR：SBR1502(苯乙烯含量：23.5wt％)，购自JSR公司
炭黑：SHOUBLACK N110，购自SHOWA CABOT K.K(N2SA：143m2/g)
抗氧化剂：NOCRAC 6C(N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺)，购自OUCHISHINKO化学工业有限公司
硬脂酸：硬脂酸，购自NOF公司
氧化锌：1号氧化锌，购自三井金属矿业有限公司
硫：硫粉末，购自鹤见化学工业有限公司
硫化促进剂：NOCCELER NS，购自OUCHISHINKO化学工业有限公司
根据如表2所示的组合物成分，通过揉合将化学品混合以制得各种样品橡胶组合物。将这些化合物在170℃下加压硫化20分钟以制得硫化产物(测试橡胶块)，并且如下所示测试其各个属性。
(防滑性)
通过使用上岛制作所有限公司制造的平带摩擦测试器(FR5010系列)进行防滑性的测试。使用具有宽度为20mm以及直径为100mm的柱形测试橡胶块。在速度为20km/h、负载4kgf、室外温度为30℃以及水温为25℃的条件下，样品对于路面的滑动率变为0～70％，并且以对照例为100作基准，读取当时测定的摩擦系数的最大值以指数的方式显示。
(耐磨性)
为了测试耐磨性，使用上岛制作所有限公司制造的Lambourn磨损测试器，在温度为20℃、滑动率为20％以及测试时间为5分钟的条件下，进行测试橡胶块的Lambourn磨损量的测试，测定各个组合物的磨损量，并且以对照例1的磨损量为100作基准，将测定的磨损以指数的方式显示。指数越大，耐磨性越出色。
(操控稳定性)
制备尺寸为215/45R17的、其胎面包含如表2所述组合物成分的橡胶组合物的轮胎。使用该轮胎在测试跑道的沥青路面上进行车内行驶测试。测试驾驶员即时进行操控的控制稳定性评估，以5分为最高分。结果所示的数字越大，操控稳定性越好(5：很好，4：较好，3：一般，2：较差，1：很差)。
测试结果分别如表2所示。
表2
根据本发明，能够提供一种轮胎用橡胶组合物，通过加入二烯橡胶和具有特定分子量的聚苯乙烯，其耐磨性和防滑性均以高度平衡的方式得到改善，以及一种包含该橡胶组合物的轮胎。

Claims (4)

1.一种轮胎用橡胶组合物，其特征在于：以100重量份的仅由丁苯橡胶构成的橡胶成分为基准，它包括100重量份的仅由丁苯橡胶构成的橡胶成分和5～150重量份的重均分子量为500～10000的聚苯乙烯。
2.如权利要求1所述的轮胎用橡胶组合物，其特征在于：所述丁苯橡胶中苯乙烯的含量至少为20wt％。
3.一种包含如权利要求1所述的轮胎用橡胶组合物的轮胎。
4.一种包含如权利要求2所述的轮胎用橡胶组合物的轮胎。
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