CN101817945A

CN101817945A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN101817945A
Application number: CN201010107167A
Authority: CN
Inventors: P·H·桑斯特伦; B·S·古拉斯; D·M·弗兰茨; S·W·克罗宁
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2010-09-01
Also published as: BRPI1000118A2

Abstract

本发明涉及充气轮胎，其具有包括可硫化橡胶组合物的部件，基于100重量份弹性体(phr)，所述可硫化橡胶组合物包括：(A)约60至约90phr的用烷氧基硅烷基团和至少一个选自伯胺和硫醇的官能团官能化的溶液聚合丁苯橡胶；(B)约40至约10phr的聚丁二烯，其具有包括约96至约99％顺式1，4-异构单元、约0.1至约1％反式1，4-异构单元和约1至约3％乙烯基1，2-异构单元的微结构；约75,000至约150,000的数均分子量(Mn)和约3/1至约5/1的多相性指数(Mw/Mn)；和(C)约50至约150phr的二氧化硅。

Description

充气轮胎

其它申请的交叉引用

本申请要求2009年1月29日提交的美国临时申请号61/148,199的权益并将其引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种充气轮胎，更具体地涉及具有包括可硫化橡胶组合物的部件的充气轮胎。

背景技术

高度理想的是轮胎具有良好的抗湿滑性、低滚动阻力和良好的耐磨特性。在不牺牲其抗湿滑性和牵引力特性的前提下，传统上已经很难改进轮胎的耐磨特性。这些性能在很大程度上取决于制造轮胎中使用的橡胶的动态粘弹性。

为了降低滚动阻力和提高轮胎的胎面耐磨特性，传统上已经在制造轮胎胎面橡胶胶料中使用具有高回弹性的橡胶。另一方面，为了提高轮胎的抗湿滑性，通常已经在轮胎胎面中使用经受较大能量损失的橡胶。为了平衡这两种粘弹性上不一致的性能，通常在轮胎胎面中使用各种类型的合成和天然橡胶的混合物。

发明内容

本发明涉及一种充气轮胎，具有包括可硫化橡胶组合物的部件，基于100重量份弹性体(phr)，所述可硫化橡胶组合物包括：

(A)约60至约90phr的用烷氧基硅烷基团和至少一个选自伯胺和硫醇的官能团官能化的溶液聚合丁苯橡胶；

(B)约40至约10phr的聚丁二烯，其具有包括约96至约99％顺式1，4-异构单元、约0.1至约1％反式1，4-异构单元和约1至约3％乙烯基1，2-异构单元的微结构；约75,000至约150,000的数均分子量(Mn)和约3/1至约5/1的多相性指数(Mw/Mn)；和

(C)约50至约150phr的二氧化硅。

附图说明

图1显示使用胎面模具制造的橡胶挤出物；和

图2显示使用ASTM#1(Garvey)模具制造的橡胶挤出物。

具体实施方式

公开了一种充气轮胎，具有包括可硫化橡胶组合物的部件，基于100重量份弹性体(phr)，所述可硫化橡胶组合物包括：

(C)约50至约150phr的二氧化硅。

橡胶组合物包括用烷氧基硅烷基团以及伯胺基团与硫醇基团的至少一个官能化的丁苯橡胶。在一个实施方案中，丁苯橡胶通过共聚合苯乙烯和丁二烯获得，并且特征在于该丁苯橡胶具有键合至聚合物链的伯氨基基团和/或硫醇基团以及烷氧基甲硅烷基基团。在一个实施方案中，烷氧基甲硅烷基基团可以为甲氧基甲硅烷基基团和乙氧基甲硅烷基基团的至少一种。

伯氨基基团和/或硫醇基团可以键合至聚合引发末端、聚合终止末端、丁苯橡胶主链和侧链的任一个，只要其键合至丁苯橡胶链。但是，伯氨基基团和/或硫醇基团优选引入到聚合引发末端或聚合终止末端，因为抑制聚合物末端处的能量消失改进迟滞损耗特性。

此外，键合至(共)聚合物橡胶的聚合物链的烷氧基甲硅烷基基团的含量优选为0.5至200mmol/kg丁苯橡胶。含量更优选为1至100mmol/kg丁苯橡胶，和特别优选为2至50mmol/kg丁苯橡胶。

烷氧基甲硅烷基基团可以键合至聚合引发末端、聚合终止末端、(共)聚合物的主链和侧链的任一个，只要其键合至(共)聚合物链。但是，烷氧基甲硅烷基基团优选引入到聚合引发末端或聚合终止末端，因为抑制(共)聚合物末端的能量消失能够改进迟滞损耗特性。

通过由使用有机碱金属和/或有机碱土金属作为引发剂的阴离子聚合，在烃溶剂中聚合苯乙烯和丁二烯，在聚合已经基本完成时添加具有用保护基团保护的伯氨基基团和/或用保护基团保护的硫醇基团以及烷氧基甲硅烷基基团的终止剂化合物，使其与活性聚合物链末端反应，然后例如通过水解或其它适当的步骤进行解封，可以制备丁苯橡胶。在一个实施方案中，丁苯橡胶可以如US 7,342,070中公开的制备。在另一个实施方案中，丁苯橡胶可以如WO 2007/047943中公开的制备。

在一个实施方案中以及如US 7,342,070中教导的，丁苯橡胶具有式(I)或(II)

其中P为共轭二烯或者共轭二烯与芳族乙烯基化合物的(共)聚合物链，R¹为具有1至12个碳原子的亚烷基，R²和R³各自独立地为具有1至20个碳原子的烷基、烯丙基或芳基，n为1或2的整数，m为1或2的整数，以及k为1或2的整数，条件是n+m+k为3或4的整数，

其中P、R¹、R²和R³具有如上述式I给出的相同定义，j为1至3的整数，和h为1至3的整数，条件是j+h为2至4的整数。

具有保护的伯氨基和烷氧基甲硅烷基的终止剂化合物可以为本领域中已知的各种化合物的任一种。在一个实施方案中，具有保护的伯氨基和烷氧基甲硅烷基的化合物可以包括例如N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、1-三甲基甲硅烷基-2，2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)-氨基乙基三乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二乙氧基硅烷等，和优选的是1-三甲基甲硅烷基-2，2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷和N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷。在一个实施方案中，具有保护的伯氨基和烷氧基甲硅烷基的化合物为N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷。

在一个实施方案中，具有保护的伯氨基和烷氧基甲硅烷基的化合物可以为式III的任何化合物

RN-(CH₂)XSi(OR)₃ III

其中与氮(N)原子结合的R为保护的胺基团，对其适当后处理时产生伯胺，R表示选自烷基、环烷基、烯丙基或芳基的具有1至18个碳原子的基团；和X为1至20的整数。在一个实施方案中，至少一个R为乙基。适当后处理产生伯胺表示活性聚合物与具有保护的伯氨基和烷氧基甲硅烷基的化合物反应之后去除保护基团。例如，在双(三烷基甲硅烷基)保护基团在N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷中的情况下，使用水解来去除三烷基甲硅烷基并保留伯胺。

在一个实施方案中，橡胶组合物包括约60至约90phr的用烷氧基硅烷基团和伯胺基团或硫醇基团官能化的丁苯橡胶。

用烷氧基硅烷基团和伯胺基团官能化的合适的丁苯橡胶是可商购的，例如购自Japan Synthetic Rubber(JSR)的HPR 355。

在一个实施方案中，溶液聚合的丁苯橡胶如WO 2007/047943中公开的，并且用烷氧基硅烷基团和硫醇官能化，以及包括活性阴离子聚合物和由式VII表示的硅烷-硫醚改性剂的反应产物

(R⁴O)_xR⁴ _ySi-R⁵-S-SiR⁴ ₃ VII

其中Si为硅；S为硫；O为氧；x为选自1、2和3的整数；y为选自0、1和2的整数；x+y＝3；R⁴相同或不同，并且为(C₁-C₁₆)烷基；和R⁵为芳基和烷基芳基或(C₁-C₁₆)烷基。在一个实施方案中，R⁵为(C₁-C₁₆)烷基。在一个实施方案中，每个R⁴基团相同或不同，且每个独立地为C₁-C₅烷基，R⁵为C₁-C₅烷基。

用烷氧基硅烷基团和硫醇基团官能化的合适的丁苯橡胶是可商购的，例如购自Dow Olefinverbund GmbH的试验性(developmental)的官能化SBR，其为WO2007/047943中所述的硅烷/硫醇官能化SBR类型。

橡胶组合物的另一个组分为特殊的顺式1，4-聚丁二烯弹性体，所述弹性体具有包括约96至约99％的顺式1，4-异构单元，约0.1至约1％的反式1，4-异构单元和约1至约3％的乙烯基1，2-异构单元的微结构；约75,000至约150,000的数均分子量(Mn)(顺式1，4-聚丁二烯弹性体的Mn较低)和约3/1至约5/1的多相性指数(Mw/Mn)(较高的多相性指数范围说明重均分子量和数均分子量之间的差异较大)。

该特殊的顺式1，4-聚丁二烯弹性体可以例如通过在US 5,451,646中举例说明的包括有机镍或有机钴化合物、有机铝化合物、含氟化合物和对苯乙烯化二苯胺的催化剂存在下，有机溶剂溶液聚合1，3-丁二烯单体来制备。这种催化剂组分可以包括辛酸镍、三异丁基铝、氟化氢和对苯乙烯化二苯胺。在此认为这种特殊的顺式1，4-聚丁二烯可以在不用过度实验的基础上，由这种聚合适当地制备。

在此认为特殊的顺式1，4-聚丁二烯弹性体的较宽的多相性指数(Mw/Mn比率为3/1至5/1)对于促进非硫化橡胶组合物的改进工艺是重要的，在促进较表面光滑的挤出物的意义上，与类似的和更典型的具有上述显著更高分子量和约1.5/1至约2.5/1的显著更低多相性指数的顺式1，4-聚丁二烯氟橡胶相比，该非硫化橡胶组合物的大部分而非小部分的橡胶组分为特殊的顺式1，4-聚丁二烯橡胶。在此还认为该特殊的顺式1，4-聚丁二烯弹性体是独特的，因为其构造为具有支化水平或支化度。

在一个实施方案中，橡胶组合物包括约40至约10phr的特殊的聚丁二烯橡胶。合适的特殊的聚丁二烯橡胶是可商购的，例如购自Goodyear的

4001等。

短语“含烯属不饱和的橡胶或弹性体”表示包括天然橡胶和其各种未加工的和再生形式以及各种合成橡胶。在本发明的说明书中，除非另有规定，术语“橡胶”和“弹性体”可以互换使用。术语“橡胶组合物”、“混炼橡胶”和“橡胶胶料”可互换使用，表示已经与各种组分和材料共混或混合的橡胶，并且这种术语是橡胶混合或橡胶混炼技术领域中技术人员公知的。

可硫化橡胶组合物可以包括约50至约150phr的二氧化硅。

通常使用的可以用于橡胶胶料的硅质颜料包括常规热解和沉淀硅质颜料(二氧化硅)，但是沉淀二氧化硅是优选的。优选用于本发明的常规硅质颜料为沉淀二氧化硅，例如通过可溶性硅酸盐，例如硅酸钠酸化得到的那些。

这种常规的二氧化硅可以通常表征为例如具有如使用氮气测定的，优选约40至约600，更通常为约50至约300米²/克的BET表面积。测量表面积的BET法记载于Journal of the American Chemical Society，卷60，304页(1930年)。

常规的二氧化硅也可以典型表征为具有约100至约400，以及更通常约150至约300的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值。

可以预期常规二氧化硅具有如用电子显微镜测定的例如0.01至0.05微米的平均极限粒度，但是二氧化硅颗粒的粒度可以甚至更小或可能更大。

可以使用各种可商购二氧化硅，在此仅用于举例而非限制，例如可从PPG Industries以Hi-Sil商标以及牌号210、243等商购的二氧化硅；购自Rhodia，例如牌号为Z1165MP和Z165GR的二氧化硅，以及购自Degussa AG，例如牌号为VN2和VN3的二氧化硅等。

可硫化橡胶组合物可以包括约5至约50phr的炭黑。

通常使用的炭黑可以用作常规填料。这种炭黑的代表性实例包括N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、S315、N326、N330、M332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990和N991。这些炭黑的碘吸收为9至145g/kg，DBP数为34至150cm³/100g。

可硫化橡胶组合物可以以约20至约100phr的混合浓度、任何二氧化硅对炭黑的重量比包括二氧化硅和炭黑。在一个实施方案中，可硫化橡胶组合物以大约相同的重量，即重量比为约1，包括二氧化硅和炭黑。

其它填料可以用于橡胶组合物，包括但不限于颗粒填料，包括超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，颗粒聚合物凝胶，例如US 6,242,534；6,207,757；6,133,364；6,372,857；5,395,891或6,127,488中公开的那些，和增塑淀粉复合填料，例如US 5,672,639中公开的那些。

可以优选的是用于轮胎部件的橡胶组合物另外包含常规的含硫有机硅化合物。适合的含硫有机硅化合物的实例具有下式：

Z-Alk-S_n-Alk-Z VIII

其中Z选自

和

其中R⁶为1至4个碳原子的烷基，环己基或苯基；R⁷为1至8个碳原子的烷氧基，或5至8个碳原子的环烷氧基；Alk为1至18个碳原子的二价烃基，以及n为2至8的整数。

根据本发明可以使用的含硫有机硅化合物的具体实例包括：3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)八硫化物，3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，2，2′-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，3，3′-双(三丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物，3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物，3，3′-双(三辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(三己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(三-2″-乙基己氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，3，3′-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(三叔丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，2，2′-双(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，2，2′-双(三丙氧基甲硅烷基乙基)五硫化物，3，3′-双(三环己氧基(tricyclonexoxy)甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，2，2′-双(三-2″-甲基环己氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，双(三甲氧基甲硅烷基甲基)四硫化物，3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基-3′-二乙氧基丁氧基甲硅烷基丙基四硫化物，2，2′-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物，2，2′-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物，3，3′-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，2，2′-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物，3，3′-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(二甲基乙基巯基甲硅烷基丙基)四硫化物，2，2′-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物，2，2′-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，3，3′-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3，3′-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，3，3′-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物，3，3′-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基3′-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物，4，4′-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物，6，6′-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物，12，12′-双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物，18，18′-双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物，18，18′-双(三丙氧基甲硅烷基十八碳烯基)四硫化物，4，4′-双(三甲氧基甲硅烷基丁烯-2-基)四硫化物，4，4′-双(三甲氧基甲硅烷基亚环己基)四硫化物，5，5′-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物，3，3′-双(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基)四硫化物，3，3′-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。

优选的含硫有机硅化合物为3，3′-双(三甲氧基或三乙氧基甲硅烷基丙基)硫化物。最优选的化合物为3，3′-双(乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和3，3′-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。因此，关于式VIII，Z优选为

其中R⁷为2至4个碳原子，特别优选2个碳原子的烷氧基；Alk为2至4个碳原子，特别优选3个碳原子的二价烃基；n为2至5，特别优选2和4的整数。

在另一个实施方案中，适合的含硫有机硅化合物包括US 6,608,125中公开的化合物。在一个实施方案中，含硫有机硅化合物包括3-(辛酰基硫代)-1-丙基三乙氧基硅烷CH₃(CH₂)₆C(＝O)-S-CH₂CH₂CH₂Si(OCH₂CH₃)₃，以NXT^TM购自Momentive PerformanceMaterials。

在另一个实施方案中，适合的含硫有机硅化合物包括US2006/0041063中公开的化合物。在一个实施方案中，含硫有机硅化合物包括基于烃的二醇(例如2-甲基-1，3-丙二醇)与S-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]硫代辛酸酯的反应产物。在一个实施方案中，含硫有机硅化合物为购自Momentive Performance Materials的NXT-Z^TM。

在另一个实施方案中，适合的含硫有机硅化合物包括US2003/0130535中公开的那些。在一个实施方案中，含硫有机硅化合物为购自Degussa的Si-363。

橡胶组合物中式I的含硫有机硅化合物的量将根据使用的其它添加剂的水平加以变化。一般而言，式I化合物的量将从0.5至20phr变化。优选，该量为1至10phr。

本领域技术人员应容易理解，该橡胶组合物将由橡胶配混领域中通常已知的方法配混，例如将各种硫可硫化组分橡胶与各种通常使用的添加剂材料混合，所述添加剂材料例如硫给体，固化助剂，例如活化剂，迟延剂和加工助剂，例如油，树脂，包括增粘树脂和增塑剂，填料，颜料，脂肪酸，氧化锌，蜡，抗氧剂和抗臭氧剂以及胶溶剂。如本领域技术人员已知的，根据硫可硫化和硫硫化的材料(橡胶)的预定用途，选择并以常规量一般使用上述添加剂。硫给体的代表性实例包括元素硫(单体硫)、胺二硫化物、聚合多硫化物和硫烯烃加合物。优选，硫-硫化剂为元素硫。硫-硫化剂可以以0.5至8phr的量使用，优选的范围是1.5至6phr。如果使用，增粘剂树脂的典型量包括约0.5至约10phr，通常为约1至约5phr。加工助剂的典型量包括约1至约50phr。这种加工助剂可以包括例如芳烃、环烷烃、链烷烃和低PCA(多环芳烃)油，例如MES、TDAE、重质环烷烃和SRAE加工油。抗氧剂的典型量包括约1至约5phr。典型抗氧剂可以为例如二苯基对苯二胺和其它，例如公开于Vanderbilt Rubber Handbook(1978年)，344至346页中的那些。抗臭氧剂的典型量包括约1至5phr。如果使用，脂肪酸的典型量包括约0.5至约3phr，所述脂肪酸可以包括硬脂酸。氧化锌的典型量包括约2至约5phr。蜡的典型量为约1至约5phr。通常使用微晶蜡。胶溶剂的典型量包括约0.1至约1phr。典型胶溶剂可以为例如五氯硫酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物。

促进剂用来控制硫化所需的时间和/或温度，以及改进硫化产品的性能。在一个实施方案中，可以使用单一促进剂体系，即主促进剂。主促进剂可以以约0.5至约4phr，优选约0.8至约1.5phr的总量使用。在另一个实施方案中，可以使用主和副促进剂的组合，其中副促进剂以例如约0.05至约3phr的较少量使用，以便活化和改进硫化产品的性能。这些促进剂的组合可以预期对最终性能产生协同作用，并且略微比单独使用任一种促进剂产生的那些效果更好。另外，可以使用不受普通加工温度影响，但在普通硫化温度下产生满意固化的延迟作用促进剂。也可以使用硫化延迟剂。可以用于本发明的合适类型的促进剂为胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯和黄原酸酯。优选，主促进剂为亚磺酰胺。如果使用副促进剂，则该副促进剂优选为胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。

橡胶组合物的混合可以用橡胶混合领域技术人员已知的方法完成。例如，各组分通常在至少两个阶段中混合，即至少一个非生产阶段，接着是生产混合阶段。包括硫-硫化剂的最终固化剂通常在传统称为“生产”混合阶段的最后阶段混入，其中混合通常在低于先前非生产混合阶段的混合温度的温度或极限温度下发生。术语“非生产”和“生产”混合阶段是橡胶混合领域技术人员公知的。橡胶组合物可以进行热机械混合步骤。热机械混合步骤通常包括在混合器或挤出机中机械运行一段适当的时间，以便产生140℃至190℃的橡胶温度。热机械运行的适当持续时间作为操作条件及各组分的体积和性质的函数变化。例如，热机械运行可以为1至20分钟。

橡胶组合物可以引入轮胎的各种橡胶部件中。例如，橡胶部件可以为胎面(包括胎冠和胎基)、胎侧、三角胶芯、胎圈包布、胎侧嵌件、线包布或内衬。优选，部件为胎面。

本发明的充气轮胎可以为赛车轮胎、轿车轮胎、飞机轮胎、农用轮胎、推土机轮胎、越野轮胎、载重汽车轮胎等。优选，该轮胎为轿车轮胎或载重汽车轮胎。该轮胎也可以为子午胎或斜交胎，其中优选子午胎。

本发明的充气轮胎的硫化通常在约100℃到200℃的常规温度下进行。优选，硫化在约110℃至180℃的温度下进行。可以使用任何常用硫化工艺，例如在压机或模具中加热、用过热蒸汽或热空气加热。这种轮胎可以用已知的和对于本领域技术人员将是立即显而易见的各种方法制造、成型、模塑和固化。

提供以下实施例的目的是举例说明而非限制本发明。除非另外具体地指明，所有份数为重量份。

实施例I

在本实施例中，举例说明混合用烷氧基硅烷和伯胺基团官能化的丁苯橡胶与特殊的聚丁二烯的作用。

弹性体与如表1中标明的标准量的常规固化剂和加工助剂在三步混合步骤中配混，并用标准固化循环固化。按照如表2中表明的标准测试规程评价固化试样的各种物理性能。

按照ASTM D2230，使用胎面模具和ASTM#1模具同样测试试样的可挤出性。图1(胎面模具)和图2(ASTM#1模具)中显示挤出物的对比。

如可以从表2看到的，如由较高的未固化G′表明的，包含官能化SBR的试样B显示比对照试样A显著更差的可加工性。相反，如由改进的未固化G′表明的，在试样C中添加特殊的聚丁二烯与官能化SBR导致与试样B相比改进的可加工性。图1和2中进一步图示了试样C的改进的可加工性，其中挤出物曲线显示试样C的挤出比试样A和B平滑得多。

对比试样B和对照试样A还看到耐磨性由于官能化SBR而改进。这种改进的耐磨性在试样C中得到保持，其中与试样B相比改进的可加工性证明了混合官能化SBR与特殊的聚丁二烯的优点。

对比试样B和对照试样A还看到抗撕裂性由于官能化SBR而改进。这种改进的抗撕裂性在试样C中得到保持，其中与试样B相比改进的可加工性证明了混合官能化SBR与特殊的聚丁二烯的优点。

表1

试样号 A B C

第一非生产步骤

SBR¹ 70 0 0

官能化SBR² 0 70 70

聚丁二烯³ 30 30 0

特殊的聚丁二烯⁴ 0 0 30

二氧化硅 37.3 37.3 37.3

加工油 11 11 11

妥尔油脂肪酸 2 2 2

氧化锌 3.5 3.5 3.5

硅烷二硫化物⁵ 3.01 3.01 3.01

第二非生产步骤

炭黑 5.25 5.25 5.25

蜡⁶ 1.5 1.5 1.5

抗降解剂⁷ 2 2 2

加工油 9 9 9

二氧化硅 27.7 27.7 27.7

硅烷二硫化物⁵ 2.24 2.24 2.24

生产步骤

抗降解剂⁷ 0.75 0.75 0.75

硫 1.6 1.6 1.6

促进剂⁸ 3.1 3.1 3.1

¹溶液聚合丁苯橡胶，25％苯乙烯，60％乙烯基，40门尼(Mooney)和Tg＝-26℃。

²用烷氧基甲硅烷基基团和伯胺基团官能化的溶液聚合丁苯橡胶，27wt％苯乙烯，57wt％乙烯基，46门尼，Tg＝-27℃，以

355购自Japan Synthetic Rubber。

³顺式1，4-聚丁二烯橡胶，以

1207购自Goodyear Tire&Rubber Company，顺式1，4-含量为至少96％和Tg为约-100℃。

⁴顺式1，4-聚丁二烯弹性体，以4001购自Goodyear Tire&Rubber Company，具有约-104℃的Tg，约45的门尼(ML1+4)粘度，约127,000的Mn，约445,000的Mw，约3.5的宽多相性指数(HI)和约98％的顺式1，4-异构含量，由如上述US 5,451,646所述的1，3-丁二烯单体的有机溶剂聚合获得。

⁵双(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物

⁶链烷烃和微晶型

⁷对苯二胺和喹啉型

⁸亚磺酰胺和胍型

表2

试样 A B C

SBR 70 0 0

官能化SBR 0 70 70

聚丁二烯 30 30 0

特殊的聚丁二烯 0 0 30

RPA ¹0.83Hz，100℃，15％应变

RPA G′，未固化，kPa 249 280 268

RPA¹11Hz，100℃

RPA，固化Tanδ 0.114 0.114 0.113

回弹性0℃ 26 24 24

回弹性100℃ 64 63 63

在300％的模量²，MPa 8.4 8.6 8.3

撕裂强度，N 63 75 75

DIN磨损³(体积损失)，mm³ 103 93 91

¹按照如Alpha Technologies，从前为Flexsys Company和从前为Monsanto Company的RPA 2000.TM.仪器的橡胶加工分析仪的数据。在以下出版物中可以找到RPA-2000仪器的参考资料：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日和5月10日。

²按照Instron Corporation的Automated Testing System仪器的数据。这种仪器可以测定极限拉伸、极限伸长率、模量(modulii)等。表中列出的数据通过运行作为Instron 4201载荷系统的圆周拉伸测试站产生。

³按照DIN 53516耐磨性测试方法，使用Zwick转鼓磨损装置，型号6102，使用2.5牛顿力的数据。DIN标准为德国测试标准。DIN磨损结果以对于由实验室使用的对照橡胶组合物的相对值形式给出。

实施例II

在本实施例中，举例说明改变官能化丁苯橡胶对特殊的聚丁二烯橡胶的比率的作用。橡胶试样按照实施例I的步骤，用如表3所示的弹性体量，以及与实施例I中相同的所有其它添加剂量产生，除了使用70phr的二氧化硅。如实施例I所述测试试样的物理性能，结果同样在表3中示出。

表3

试样 D E F G H

官能化SBR，phr 90 80 70 60 50

特殊的聚丁二烯，phr 10 20 30 40 50

二氧化硅，phr 70 70 70 70 70

RPA¹0.83Hz，100℃，15％应变

RPA G′，未固化，kPa 304 274 272 255 242

RPA¹11Hz，100℃

RPA，固化Tanδ 0.107 0.109 0.120 0.128 0.131

回弹性0℃ 13 19 24 28 32

回弹性100℃ 64 63 - - -

在300％的模量²，MPa 9.4 8.7 8.4 7.9 7.5

撕裂强度，N 66 69 79 88 104

DIN磨损³(体积损失)，mm³ 91 109 99 95 76

²按照Instron Corporation的Automated Testing System仪器的数据。这种仪器可以测定极限拉伸、极限伸长率、模量等。表中列出的数据通过运行作为Instron 4201载荷系统的圆周拉伸测试站产生。

实施例III

在本实施例中，举例说明改变包含70phr官能化丁苯橡胶和30phr特殊的聚丁二烯橡胶的橡胶胶料中的二氧化硅量的作用。橡胶试样按照实施例I的步骤，用如表4所示的二氧化硅量，和与实施例I相同的所有其它添加剂量制备。如实施例I所述测试试样的物理性能，结果同样在表4中示出。

表4

试样 I J K L M N

官能化SBR，phr 70 70 70 70 70 70

特殊的聚丁二烯，phr 30 30 30 30 30 30

二氧化硅，phr 90 75 70 65 55 40

RPA ¹0.83Hz，100℃，15％应变

RPA G′，未固化，kPa 418 344 272 276 233 188

RPA¹11Hz，100℃

RPA，固化Tanδ 0.156 0.144 - - - -

回弹性0℃ 20 22 24 25 28 33

回弹性100℃ 51 56 63 63 69 76

在300％的模量²，MPa 9.6 9.2 8.4 8.3 7.9 6.9

撕裂强度，N 82 82 79 81 64 38

DIN磨损³(体积损失)，mm³ 120 99 99 99 86 98

虽然为了举例说明本发明的目的已经给出了某些代表性的实施方案和细节，但是对于本领域中的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变化和改进。

Claims

1.具有下述部件的充气轮胎，特征在于所述部件包括可硫化橡胶组合物，基于100重量份弹性体(phr)，所述可硫化橡胶组合物包括：

(A)60至90phr的用烷氧基硅烷基团和至少一个选自伯胺和硫醇的官能团官能化的溶液聚合丁苯橡胶；

(B)40至10phr的聚丁二烯，其具有包括96至99％顺式1，4-异构单元、0.1至1％反式1，4-异构单元和1至3％乙烯基1，2-异构单元的微结构；75,000至150,000的数均分子量(Mn)和3/1至5/1的多相性指数(Mw/Mn)；和

(C)50至150phr的二氧化硅。

2.权利要求1的充气轮胎，特征在于用烷氧基硅烷基团和伯胺基团官能化的溶液聚合丁苯橡胶由式(1)或(2)表示

其中P、R¹、R²和R³具有如上述式(1)给出的相同定义，j为1至3的整数，和h为1至3的整数，条件是j+h为2至4的整数。

3.权利要求1的充气轮胎，特征在于溶液聚合丁苯橡胶用烷氧基硅烷基团和伯胺基团官能化，包括活性聚合物链和下式的终止剂的反应产物

RN-(CH₂)_X-Si-(OR)₃ I

其中与氮(N)原子结合的R为保护的胺基团，对其适当后处理时产生伯胺，R′表示选自烷基、环烷基、烯丙基或芳基的具有1至18个碳原子的基团；和X为1至20的整数。

4.权利要求3的充气轮胎，特征在于终止剂选自N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、1-三甲基甲硅烷基-2，2-二甲氧基-1-氮杂-2-硅杂环戊烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基三乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)-氨基乙基三乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二甲氧基硅烷和N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基甲基二乙氧基硅烷。

5.权利要求1的充气轮胎，特征在于溶液聚合丁苯橡胶用烷氧基硅烷基团和硫醇官能化，并且包括活性阴离子聚合物和由下式表示的硅烷-硫化物改性剂的反应产物

(R⁴O)_xR⁴ _ySi-R⁵-S-SiR⁴ ₃

其中Si为硅；S为硫；O为氧；x为选自1、2和3的整数；y为选自0、1和2的整数；x+y＝3；R⁴相同或不同，并且为(C₁-C₁₆)烷基；和R⁵为芳基和烷基芳基或(C₁-C₁₆)烷基。

6.权利要求5的充气轮胎，特征在于R⁵为(C₁-C₁₆)烷基。

7.权利要求5的充气轮胎，特征在于每个R⁴相同或不同，并且每个独立地为C₁-C₅烷基，和R⁵为C₁-C₅烷基。

8.权利要求1的充气轮胎，特征在于所述可硫化橡胶组合物包括50至100phr的二氧化硅。

9.权利要求1的充气轮胎，特征在于所述部件选自胎冠、胎基、胎侧、三角胶芯、胎圈包布、胎侧嵌件、线包布和内衬。

10.权利要求1的充气轮胎，特征在于所述部件为胎冠或胎基。