CN101392074B - 具有含纤维素的部件的轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有含纤维素的部件的轮胎，该部件含有一种橡胶混合物，该橡胶混合物包含二烯基弹性体、基于每100重量份二烯基弹性体为1-30重量份(phr)的纤维素纤维、和1-20phr的含有式I单元的取代的聚异戊二烯；其中-R包含氢和结构II的取代基基团：

Description

具有含纤维素的部件的轮胎
技术领域
本发明涉及一种含有至少一种部件(component)的充气轮胎，该至少一种部件含有一种橡胶混合物(rubber composition)，该橡胶混合物包含二烯基弹性体、1-30phr的纤维素、和1-20phr的具有20000-30000分子量的取代的聚异戊二烯。
背景技术
为了在轮胎中包括作为其组分的可再生资源，以前已经使用天然存在的有机材料来作为轮胎橡胶混合物中的填料。但是，有机填料和橡胶之间的相容性通常较差，由于差的填料分散和橡胶与填料之间差的粘合力，所以导致了低的填料填充量。因此这里需要改进的含有天然存在的有机填料的橡胶混合物。
发明内容
这里公开了一种含有至少一种部件的充气轮胎，该至少一种部件含有一种橡胶混合物，该橡胶混合物包含二烯基弹性体、1-30phr的纤维素、和1-20phr的具有20000-30000分子量的取代的聚异戊二烯。
附图说明
图1和图2分别为样品1-7和样品8-15中每个的断裂伸长率对300％伸长率模量的图。
具体实施方式
在一种实施方案中，本发明的充气轮胎包含橡胶混合物，该橡胶混合物包含含有式I单元的取代的聚异戊二烯，其中-R包含氢和结构II的取代基基团，其中每个取代的聚异戊二烯分子中具有的结构II的取代基基团的数目为8-12个，并且该取代的聚异戊二烯的重均分子量是20000-30000。
Figure G2008102152520D00022
在一种实施方案中，-R包含氢和式II的取代基基团，其中每个取代的聚异戊二烯分子中具有的结构II的取代基基团的数目为9-11个，并且该取代的聚异戊二烯的重均分子量是23000-27000。
合适的取代的聚异戊二烯是市售的来自Kuraray的LIR-410，其据报道每个取代的聚异戊二烯分子中具有平均10个的结构II的取代基基团和大约25000的平均分子量。
在一种实施方案中，取代的聚异戊二烯在橡胶混合物以基于每100重量份的二烯基弹性体为1-20重量份的含量(phr)而存在。在另外一种实施方案中，羧化的聚异戊二烯在橡胶混合物以基于每100重量份的二烯基弹性体为5-15重量份的含量(phr)而存在。
所述的橡胶混合物还包括纤维素纤维。纤维素纤维的意思是其中的纤维素基本上没有木质素。作为此处所述的，术语“纤维素纤维”意在不包括那些含有大量的木质素(例如木材纤维)的纤维素材料。在一种实施方案中，所述的纤维素纤维含有95-99.5％的纤维素。在一种实施方案中，纤维素纤维具有15-25微米的平均长度。在一种实施方案中，纤维素纤维具有15-20微米的平均长度。在一种实施方案中，纤维素纤维具有10-20微米的平均粗度，在一种实施方案中，纤维素纤维具有12-18微米的平均粗度。合适的纤维素纤维是市售的来自J.Rettenmaier & GmbH的
Figure G2008102152520D0002135738QIETU
BE600-10TG。
在一种实施方案中，纤维素纤维在橡胶混合物中以基于每100重量份的二烯基弹性体为1-30重量份的含量(phr)而存在。在另外一种实施方案中，纤维素纤维在橡胶混合物中以基于每100重量份的二烯基弹性体为5-25重量份的含量(phr)而存在。在另外一种实施方案中，纤维素纤维在橡胶混合物中以基于每100重量份的二烯基弹性体为10-20重量份的含量(phr)而存在。
可以使用含有烯属不饱和现象的橡胶或者弹性体的橡胶混合物。措词“含有烯属不饱和现象的橡胶或者弹性体”或者“二烯基弹性体”意在包括天然橡胶及其多种原生物质和回收利用形物质以及多种合成橡胶。在本发明的说明书中，除非另有指示，否则术语“橡胶”和“弹性体”可以替换使用。术语“橡胶混合物”、“混炼胶”可以替换使用来表示已经和不同的成分和材料进行共混或混炼的橡胶，这样的术语对于橡胶密炼或者橡胶配合领域的技术人员是公知的。代表性的合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物(例如甲基丁二烯，二甲基丁二烯和戊二烯)的均聚产物以及共聚物例如由丁二烯或者其同系物或衍生物与其他不饱和单体的共聚物。在后者中是乙炔类例如乙烯基乙炔；烯烃例如异丁烯(其和异戊二烯共聚形成丁基橡胶)；乙烯基化合物例如丙烯酸、丙烯腈(其和丁二烯聚合形成NBR)、甲基丙烯酸和苯乙烯(后者化合物与丁二烯聚合形成SBR)，以及乙烯基酯和多种不饱和醛类、酮类和醚类，例如丙烯醛、甲基异丙烯基酮和乙烯基乙基醚。合成橡胶具体的例子包括氯丁橡胶(聚氯丁二烯)，聚丁二烯(包括顺式-1，4-聚丁二烯)，聚异戊二烯(包括顺式-1，4-聚异戊二烯)，丁基橡胶，卤代丁基橡胶例如氯代丁基橡胶或者溴代丁基橡胶，苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶，1，3-丁二烯或者异戊二烯与单体(例如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯)的共聚物，以及与乙烯/丙烯三元共聚物(也被称作乙烯/丙烯/二烯单体(EPDM))，尤其是乙烯/丙烯/二环戊二烯三元共聚物。可以使用的橡胶的另外的例子包括烷氧基-甲硅烷基端官能化溶液聚合的聚合物(SBR，PBR，IBR和SIBR)，硅偶联的和锡偶联的星型接枝聚合物。优选的橡胶或者弹性体是聚异戊二烯(天然或合成的)，聚丁二烯和SBR。
在一个方面，优选的橡胶是至少两种二烯基橡胶，例如，优选的两种或多种橡胶组合是例如顺式1，4-聚异戊二烯橡胶(天然或者合成，但是天然的是优选的)，3，4-聚异戊二烯橡胶，苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶，乳液和溶液聚合得到的苯乙烯/丁二烯橡胶，顺式1，4-聚丁二烯橡胶和乳液聚合制备的丁二烯/丙烯腈共聚物。
在本发明一个方面，可以使用具有大约20-大约28％结合苯乙烯的相对常规苯乙烯含量的乳液聚合得到的苯乙烯/丁二烯(E-SBR)，或者对于某些应用，可以使用具有中到较高结合苯乙烯含量(即大约30-大约45％结合苯乙烯含量)的E-SBR。
乳液聚合制备的E-SBR意思是苯乙烯和1，3-丁二烯的水性乳液共聚。这对于该领域的技术人员是公知的，结合苯乙烯含量可以例如从大约5-大约50％变化。在一个方面，E-SBR还可以包含丙烯腈来形成三元共聚物橡胶(E-SBAR)，在该三元共聚物中含有例如大约2-大约30wt％量的结合丙烯腈。
可以预期的是乳液聚合制备的苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物橡胶(在该共聚物中含有大约2-大约40wt％结合丙烯腈)也可以作为本发明所用的二烯基橡胶。
溶液聚合制备的SBR(S-SBR)典型地具有大约5-大约50％，优选大约9-大约36％结合苯乙烯含量。S-SBR可以例如通过常规的在有机烃溶剂存在下通过有机锂催化来制备。
在一种实施方案中，可以使用顺式1，4-聚丁二烯橡胶(BR)。这样的BR可以例如通过1，3-丁二烯的有机溶液聚合来制备。BR通常可以例如通过具有至少90％顺式1，4-成分来表征。
顺式1，4-聚异戊二烯和顺式1，4-聚异戊二烯天然橡胶是橡胶领域技术人员公知的。
此处使用的术语“phr”，根据常规的实践，指的是“基于每100重量份橡胶或者弹性体的各个原料的重量份”。
所述的橡胶混合物还可以包括高到70phr的操作油。操作油可以作为典型的用来增量弹性体的增量油而包括于橡胶混合物中。操作油还可以在橡胶配合过程中通过将其直接加入而被包括于橡胶混合物中。所用的操作油可以包括存在于弹性体中的增量油，和在配合过程中加入的操作油二者。合适的操作油包括本领域已知的多种油，包括芳烃油、链烷油、环烷油、植物油和低PCA油，例如MES，TDAE，SRAE和重环烷油。合适的低PCA油包括用IP346方法测量的具有小于3wt％的多环芳族含量的那些油用于1p346方法的程序可以得自Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products和British Standard 2000Parts，2003，第62版，由英国石油学会(Institute of Petroleum，UnitedKingdom)出版。
橡胶混合物可以包括大约10-大约150phr的二氧化硅。在另外一种实施方案中，可以使用20-80phr的二氧化硅。
可用于所述橡胶混合物中的通常使用的硅质颜料包括常规的热解和沉淀硅质颜料(二氧化硅)。在一种实施方案中，使用沉淀二氧化硅。用于本发明中的常规硅质颜料是沉淀二氧化硅例如诸如通过酸化可溶的硅酸盐例如硅酸钠所得到的那些。
这样的常规二氧化硅可以例如通过使用氮气测定的BET表面积来表征。在一种实施方案中，BET表面积是大约40-大约600平方米/克。在另外一种实施方案中，BET表面积是大约80-大约300平方米/克。测量表面积的BET方法描述于Journal of the American Chemical Society，第60卷第304页(1930)中。
所述的常规的二氧化硅还可以用邻苯二甲酸二丁酯(DBF)吸收值来表征，该吸收值为大约100-大约400，可选择的为大约150-大约300。
所述的常规的二氧化硅可期望的是具有例如用电子显微镜所测定的0.01-0.05微米的平均基本粒子尺寸，虽然该二氧化硅粒子尺寸可以更小或者可能更大。
可以使用多种市售的二氧化硅，例如，此处仅为了举例而非限制，是市售自PPG Industries的Hi-Sil商标下的名称为210、243等的二氧化硅；获自Rhodia的例如名称为Z1165MP和Z165GR的二氧化硅以及获自Degussa AG的例如名称为VN2和VN3等等的二氧化硅。
通常使用的炭黑可以以10-150phr的量来用作常规的填料。在另外一种实施方案中，可以使用20-80phr的炭黑。这样的炭黑代表性的例子包括N110，N121，N134，N220，N231，N234，N242，N293，N299，N315，N326，N330，N332，N339，N343，N347，N351，N358，N375，N539，N550，N582，N630，N642，N650，N683，N754，N762，N765，N774，N787，N907，N908，N990和N991。这些炭黑具有9-145g/kg的吸碘范围和34-150cm3/100g的DBP值。
其他可以用于所述的橡胶混合物中的填料包括但不限于微粒填料(包括超高分子量的聚乙烯(UHMWPE))，交联的微粒聚合物凝胶(包括但不限于公开于美国专利No6242534；6207757；6133364；6372857；5395891；或者6127488中的那些)，和增塑淀粉复合填料(包括但不限于美国专利No5672639中所述的那些)。这样的其他填料可以以1-30phr的量来使用。
在一种实施方案中，所述的橡胶混合物可以包含常规的含硫的有机硅化合物。合适的含硫的有机硅化合物的例子是下式：
Z—Alk—Sn—Alk—Z    III
其中Z选自：
Figure G2008102152520D00061
和
Figure G2008102152520D00062
这里R1是1-4个碳原子的烷基基团，环己基或苯基；R2是1-8个碳原子的烷氧基，或者5-8个碳原子环烷氧基；Alk是1-18个碳原子的二价烃，n是2-8的整数。
在一种实施方案中，含硫的有机硅化合物是3，3′-双(三甲氧基或者三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物。在一种实施方案中，含硫的有机硅化合物是3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和/或3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。因此，对于式III，Z可以是
这里R2是2-4个碳原子的烷氧基，可选择的是2个碳原子；alk是2-4个碳原子的二价烃，可选择的具有3个碳原子；n是2-5的整数，可选择的是2或者4。
在另外一种实施方案中，合适的含硫有机硅化合物包括在美国专利No6608125中公开的化合物。在一种实施方案中，含硫有机硅化合物包括3-(辛酰基硫基)-1-丙基三乙氧基硅烷，CH3(CH2)6C(＝O)-S-CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3，其是市售自MomentivePerformance Materials的NXTTM。
在另外一种实施方案中，合适的含硫有机硅化合物包括公开于美国公开专利No2003/0130535中的那些。在一种实施方案中，含硫有机硅化合物是来自Degussa的Si-363。
橡胶混合物中的含硫有机硅化合物的量将根据所使用的其他添加剂的量而变化。一般而言，所述化合物的量是0.5-20phr。在一种实施方案中，该量是1-10phr。
本领域技术人员容易理解橡胶混合物可以通过在橡胶配合领域通常已知的方法来进行配合，例如将不同的可硫化的橡胶成分和不同的通常使用的添加剂材料进行混炼，所述的添加剂材料是例如诸如给硫体，固化助剂，例如活化剂和防焦剂和加工添加剂例如油，包括增粘树脂的树脂和增塑剂，填料，颜料，脂肪酸，氧化锌，蜡，抗氧化剂和抗臭氧剂和塑解剂。作为本领域技术人员已知的，上述的添加剂可以根据硫磺类可硫化材料和硫磺类硫化过的材料(橡胶)的目标用途而选择，并通常以常规量来使用。给硫体代表性的例子包括硫元素(游离硫)，胺二硫化物，聚合的多硫化物和硫烯烃加成物。在一种实施方案中，所述的硫磺类硫化剂是元素硫。硫磺类硫化剂可以以0.5-8phr的量，可选择的以1.5-6phr的量使用。如果使用增粘树脂，则典型的增粘树脂的量占大约0.5-大约10phr，通常为大约1-大约5phr。典型的加工助剂的量占大约1-大约50phr。典型的抗氧化剂的量占大约1-大约5phr。典型的抗氧化剂可以是例如，二苯基对亚苯基二胺及其他例如诸如公开于TheVanderbilt Rubber Handbook(1978)，第344到346页中的那些。抗臭氧剂的典型的量占大约1-5phr。如果使用，脂肪酸(其可以包括硬脂酸)典型的量占大约0.5-大约3phr。氧化锌典型的量占大约2-大约5phr。蜡典型的量占大约1-大约5phr。通常使用微晶蜡。塑解剂典型的量占大约0.1-大约1phr。典型的塑解剂可以是例如五氯硫酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫。
使用促进剂来控制硫化所需的时间和/或温度并提高硫化产品的性能。在一种实施方案中，可以使用单个的促进剂体系，即主促进剂。该主促进剂(一个或多个)可以以大约0.5-大约4，可选择的大约0.8-大约1.5phr的总量使用。在另外一种实施方案中，可以使用主促进剂和副促进剂的组合，并且副促进剂以较少的量例如大约0.05-大约3phr来使用，目的是活化和提高硫化产品的性能。可以预期这些促进剂的组合对最终的性能产生协同效应，并且比通过使用任一单独的促进剂制造的那些产品具有更好一些的性能。此外，可以使用延迟作用的促进剂，其不受通常的加工温度的影响，但是在常规硫化温度产生令人满意的固化。还可以使用硫化延迟剂。可用于本发明的合适类型的促进剂是胺类，二硫化物类，胍类，硫脲类，噻唑类，秋兰姆类，次磺酰胺类，二硫代氨基甲酸酯类和黄原酸酯类。在一种实施方案中，主促进剂是次磺酰胺。如果使用次促进剂，在该次促进剂可以是胍，二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。
橡胶混合物的混炼可以通过橡胶混炼领域技术人员已知的方法来完成。例如，所述的成分典型的以至少两个阶段进行混炼，即，至少一个非生产性阶段，随后是生产性混炼阶段。包括硫磺类硫化剂的最终固化剂典型的是在最后的阶段进行混炼，该阶段通常被称作“生产性”混炼阶段，在其中所述的混炼典型的发生在低于在前的非生产混炼阶段(一个或多个)混炼温度(一种或多种)的温度，或者最终温度。术语“非生产性”和“生产性”混炼阶段对于橡胶混炼领域的技术人员是公知的。所述的橡胶混合物可以经历热机械混炼步骤。热机械混炼步骤通常包含一段合适时段的混炼器或挤出机的机械加工以产生140℃到190℃的橡胶温度。热机械加工的适当持续时间可以作为操作条件和组分的体积和性能的函数而变化。例如，热机械加工可以为1-20分钟。
所述的橡胶混合物可以混入到多种轮胎的橡胶部件中。例如，该橡胶部件可以是胎面(包括胎冠和胎面基部)、胎侧、胶芯、胎圈包布、胎侧嵌入物、线缆包皮或者内衬层。在一种实施方案中，所述的部件是胎面。
本发明的充气轮胎可以是赛车轮胎，客车轮胎，航空轮胎，农用车轮胎，重型推土机轮胎，越野车轮胎，卡车轮胎，等等。在一种实施方案中，该轮胎是客车或卡车轮胎。该轮胎还可以是子午线轮胎或者斜交轮胎。
本发明充气轮胎的硫化通常在常规的温度范围大约100℃-200℃进行。在一种实施方案中，硫化是在大约110℃-180℃的温度进行。可以使用任何的常规的硫化方法例如在压机或模具中加热，用过热蒸汽或热空气加热。这样的轮胎可以通过多种已知的方法来构造、成型、模制和固化，这对该领域技术人员是显而易见的。
本发明通过下面的非限定的实施例进一步加以说明。
实施例1
这个实施例说明了加入取代的聚异戊二烯到本发明的含纤维素的橡胶混合物中产生的效果。根据表1所示的配方来制备橡胶混合物，其含有二烯基弹性体，填料，加工助剂，抗降解剂和固化剂，表1中给出的全部的量是基于每100重量份的基本弹性体的重量份(phr)。样品1-4含有炭黑但不含纤维素并作为对照物。样品5-7包括炭黑和纤维素，是本发明的典型样品。取代的聚异戊二烯的量从0-15phr变化。使用分子量类似于所述的取代的聚异戊二烯的聚异戊二烯均聚物来将(取代的聚异戊二烯+聚异戊二烯均聚物)的总含量恒定保持在15phr。
使用RPA测试样品的粘弹性。“RPA”指的是橡胶加工分析仪如Alpha Technologies(原来的Flexsys Company和原来的MonsantoCompany)的RPA2000TM仪器。关于RPA2000仪器的参考资料可以在下面的出版物中找到：H.A.Palowski等人，Rubber World.1992年6月和1997年1月，以及Rubber & Plastics News，1993年4月26和5月10日。
表2列出的“RPA”测试结果得自在100℃以1Hz频率动态剪切模式和在报告的动态应变值下得到的数据。还测量了拉伸性能和硬度性能并列于表2中。
表1
天然橡胶                     100
炭黑                         按照表2变化
纤维素1                      按照表2变化
抗降解剂                     1
氧化锌                       2.5
硬脂酸                       2
硫                           1.6
促进剂                       1.2
液体聚异戊二烯2              按照表2变化
取代的聚异戊二烯3            按照表2变化
1Arbocel BE600-10TG，获自J.Rettenmaier & 
Figure G2008102152520D0009140226QIETU
 GmbH+Co。
2LIR-30，分子量为29000的聚异戊二烯均聚物。
3LIR-410，按照式I的取代的聚异戊二烯，每个分子具有10个单元的式II结构和25000的分子量。
表2
　　　　　　　　　    　 对照---------------本发明----------------
样品号　　　　　　  　   1　　2　　3　　4　　5　　6　　7
炭黑                    30   30   30   30   30   30   30
纤维素                  0    0    0    0    20   20   20
液体聚异戊二烯1          15   10   5    0    15   10   0
取代的聚异戊二烯2        0    5    10   15   0    5    15
1LIR-30，LIR-30，分子量为29000的聚异戊二烯均聚物。
2LIR-410，按照式I的取代的聚异戊二烯，每个分子具有10个单元的式II结构和25000的分子量。
表3
样品号                  1     2     3     4     5     6     7
RPA，100℃，1Hz
G′，1％应变(MPa)       0.61  0.66  0.66  0.66  0.72  0.78  0.8
G′，10％应变(MPa)      0.56  0.59  0.6   0.61  0.66  0.7   0.73
G′，50％应变(MPa)      0.50  0.52  0.53  0.54  0.57  0.6   0.62
介质损耗角正切，10％应变 0.037 0.047 0.055 0.063 0.036 0.05  0.071
邵氏硬度A23℃            43   45     48    50    49    52   56
环模量23℃
断裂伸长率，％           715   707  675   666   628   565   525
模量100％，MPa           0.9   1.1  1.2   1.3   1.3   1.8   2.2
模量300％，MPa           3.6   4.2  4.6   5.1   4.2   6.3   7.7
拉伸强度，MPa            19.6  21   20    20.5  15.4  15.7  15.3
实施例2
这个实施例说明了与本发明对比加入分子量5600和每分子11个取代基的取代聚丁二烯到含纤维素的橡胶混合物中产生的效果。根据表4所示的配方来制备橡胶混合物，其含有二烯基弹性体，填料，加工助剂，抗降解剂和固化剂，表4中给出的全部的量是基于每100重量份的基本弹性体的重量份(phr)。样品8-15作为对比样品；样品8-11包含炭黑但没有纤维素，样品12-15包括炭黑和纤维素。取代聚丁二烯的量变化为0-15phr；使用分子量类似于所述的取代聚异戊二烯的聚丁二烯均聚物来将(取代的聚丁二烯+聚丁二烯均聚物)的总含量恒定保持在15phr。如实
施例1所述测量样品的粘弹性和物理性能，结果列于表5和6中。
表4
天然橡胶                              100
炭黑                                  按照表2变化
纤维素1                               按照表2变化
抗降解剂                              1
氧化锌                                2.5
硬脂酸                                2
硫                                    1.6
促进剂                                1.2
液体聚异戊二烯2                       按照表2变化
取代的聚异戊二烯3                     按照表2变化
1Arbocel BE600-10TG，获自J.Rettenmaier&
Figure G2008102152520D0011143951QIETU
 GmbH+Co。
2R131，分子量4500的聚丁二烯均聚物，获自Sartomer。
3R131MA20，取代的聚丁二烯，分子量5600，每个分子具有11个结构II的取代基基团，获自Sartomer。
表5
类型             对比-------------------------------------------
样品号　　　　　　8　　9　　10　　11　　12　　13　　14　　15
炭黑             30   30   30    30    30    30    30    30
纤维素           0    0    0     0     20    20    20    20
液体聚丁二烯1    15    10   5     0     15    10    5     0
取代的聚丁二烯2  0     5    10    15    0     5     10    15
1R131，分子量4500的聚丁二烯均聚物，获自Sartomer。
2R131MA20，取代的聚丁二烯，分子量7500，每个分子具有11个结构
II的取代基基团，获自Sartomer。
表6
样品号                   8     9     10     11     12     13     14    15
RPA，100℃，1Hz
G′，1％应变(MPa)        0.56  0.52  0.38   0.37   0.66   0.52   0.45  0.45
G′，10％应变(MPa)       0.52  0.5   0.35   0.34   0.6    0.47   0.39  0.39
G′，50％应变(MPa)       0.46  0.44  0.27   0.27   0.51   0.37   0.27  0.28
介质损耗角正切，10％应变 0.033 0.053 0.22   0.242  0.047  0.13   0.259 0.28
邵氏硬度A23℃            41    39    31     34     45     40     38    42
环模量，23℃
断裂伸长率，％           694   646   424    452    634    532    514   462
模量100％，MPa           0.8   0.8   0.5    0.6    1.2    0.8    0.7   0.8
模量300％，MPa           3.4   3.4   1.5    1.6    4.3    3.1    2.4   2.7
拉伸强度，MPa            17.8  13.9  2.4    2.9    15.5   7.2    4.7   4.3
现在参考图1和2，绘制样品1-7(图1)和样品8-15(图2)中每个的断裂伸长率对300％伸长率模量的图。
如图1中所示，与不含纤维素样品1-4相比，含纤维素的样品5-7表现出模量随着取代聚异戊二烯含量的增加而显著的增加。不希望局限于任何理论，据信模量的增加表明了在纤维素、取代的聚异戊二烯和基本弹性体之间显著的相互作用。样品1-4表现出模量的少许增加，这表明了在炭黑和取代聚异戊二烯之间的少许相互作用，但是明显的低于含纤维素样品5-7。令人惊讶的和出乎意料的，对于具有纤维素的样品(样品7对样品5)而言，随着取代聚异戊二烯的增加，模量的增加超过了83％，相比之下，对于具有炭黑的样品(样品4对样品1)而言，模量仅仅增加了42％。
通过对比和如图2所示，含炭黑的对比样品8-11和含炭黑和纤维素的对比样品12-15令人惊讶的和出乎意料的表现出随着取代聚丁二烯的增加，模量实际上的降低。虽然不希望局限于任何理论，但是与图1所示的行为相比，可以相信如图2所示，在取代聚丁二烯添加剂的每个分子中更多数目的取代基团干忧了添加剂和橡胶混合物的其他组分之间的相互作用。
虽然出于说明本发明的目的而公开了某些代表性的实施方案和细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是可以在其中进行不同的变化和改变，而不脱离本发明的主旨或范围。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于具有至少一种部件，该至少一种部件含有一种橡胶混合物，该橡胶混合物包含二烯基弹性体、基于每100重量份二烯基弹性体为1-30重量份(phr)的纤维素纤维、和1-20phr的含有式I单元的取代的聚异戊二烯，其中-R包含氢和一个结构II的取代基基团：
Figure FSB00000372607600011
其中每个取代的聚异戊二烯分子中具有的结构II的取代基基团数目为8-12个，并且该取代的聚异戊二烯的重均分子量是20000-30000。
2.权利要求1的充气轮胎，其特征在于每个取代的聚异戊二烯分子中具有的结构II的取代基基团数目为9-11个，并且该取代的聚异戊二烯的重均分子量是23000-27000。
3.权利要求1或者2的充气轮胎，其特征在于取代的聚异戊二烯在橡胶混合物中以5-15phr的浓度存在。
4.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于纤维素纤维在橡胶混合物中以基于每100重量份二烯基弹性体为5-25重量份的浓度(phr)存在。
5.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于纤维素纤维具有15-25微米的平均长度。
6.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于纤维素纤维包括95-99.5wt％的纤维素。
7.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于纤维素纤维具有15-20微米的平均长度。
8.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于二烯基弹性体选自天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶。
9.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于橡胶混合物进一步包含20-80phr的炭黑。
10.权利要求1或2的充气轮胎，特征在于橡胶混合物进一步包含20-80phr的二氧化硅。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110054069A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Bridgestone Corporation Rubber composition having improved crack resistance
US8450409B2 (en) 2009-08-28 2013-05-28 Bridgestone Corporation Method for mixing a rubber composition
US20110136939A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Annette Lechtenboehmer Tire with component containing cellulose
US9273195B2 (en) 2010-06-29 2016-03-01 Eastman Chemical Company Tires comprising cellulose ester/elastomer compositions
US9068063B2 (en) 2010-06-29 2015-06-30 Eastman Chemical Company Cellulose ester/elastomer compositions
CN102504377B (zh) * 2011-11-23 2013-06-19 南京航空航天大学 植物纤维填充的再生橡胶及其制备方法
US20130150492A1 (en) 2011-12-07 2013-06-13 Eastman Chemical Company Process for dispersing cellulose esters into elastomeric compositions
JP5687671B2 (ja) * 2012-09-03 2015-03-18 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物及び空気入りタイヤ
ITRM20130176A1 (it) * 2013-03-25 2014-09-26 Bridgestone Corp Porzioni di carcassa di pneumatico con elevata resistenza alla degradazione ossidativa
JP6193577B2 (ja) * 2013-02-01 2017-09-06 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
CN104292528A (zh) * 2013-07-18 2015-01-21 宁波大学 一种高强度橡胶及其制备方法
KR101507825B1 (ko) 2013-10-31 2015-04-07 한국타이어 주식회사 타이어용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 타이어
FR3015497B1 (fr) * 2013-12-23 2016-02-05 Michelin & Cie Composition de caoutchouc comprenant des fibres de cellulose
US10077343B2 (en) 2016-01-21 2018-09-18 Eastman Chemical Company Process to produce elastomeric compositions comprising cellulose ester additives
US20220169752A1 (en) 2020-12-02 2022-06-02 The Goodyear Tire & Rubber Company Method of making a silica/cellulose hybrid

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709845A (en) * 1971-07-06 1973-01-09 Monsanto Co Mixed discontinuous fiber reinforced composites
CN1127188A (zh) * 1994-09-30 1996-07-24 固特异轮胎和橡胶公司 胎面为弹性体组合物的轮胎
US5852079A (en) * 1996-03-16 1998-12-22 Continental Aktiengesellschaft Rubber composition for tires
EP0905186B1 (en) * 1997-09-24 2006-06-07 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire tread for ice traction

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3802478A (en) 1970-04-16 1974-04-09 Monsanto Co A pneumatic tire containing high modules discontinuous fiber reinforced member
US4243769A (en) 1975-07-30 1981-01-06 National Distillers And Chemical Corp. Compatibilization of blends and composites
US4659754A (en) 1985-11-18 1987-04-21 Polysar Limited Dispersions of fibres in rubber
US5151142A (en) 1986-01-13 1992-09-29 Bridgestone Corporation Heavy duty pneumatic radial tires using rubber reinforcing fiber cords with improved adhesion
EP1514901B1 (en) * 2002-06-19 2011-06-01 Bridgestone Corporation Rubber composition for tire and tire made therefrom
US20040024093A1 (en) 2002-07-30 2004-02-05 Marc Weydert Starch composite reinforced rubber composition and tire with at least one component thereof
US7631676B2 (en) * 2006-10-24 2009-12-15 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire with central rubber layer reinforced with micro and/or macro reinforcing fillers to abridge split carcass ply ends

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709845A (en) * 1971-07-06 1973-01-09 Monsanto Co Mixed discontinuous fiber reinforced composites
CN1127188A (zh) * 1994-09-30 1996-07-24 固特异轮胎和橡胶公司 胎面为弹性体组合物的轮胎
US5852079A (en) * 1996-03-16 1998-12-22 Continental Aktiengesellschaft Rubber composition for tires
EP0905186B1 (en) * 1997-09-24 2006-06-07 The Goodyear Tire & Rubber Company Tire tread for ice traction

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