CN102395473B - 用于重型车辆轮胎的胎面 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,所述组合物以每100重量份弹性体计包含,35至60phr之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶和35至60phr之间的聚丁二烯,所述溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶具有10wt.%至35wt.%之间的苯乙烯含量。所述组合物还可包含45至110phr之间的二氧化硅和每1kg二氧化硅(1.94x10-3/n)(S)至(2.55x10-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅化合物作为硅烷偶联剂,其中n为硅烷偶联剂的分子中的硅原子数目,S为二氧化硅的以m2/g计的CTAB表面积。所述橡胶组合物可使用包含亚磺酰胺促进剂和0.3至0.8phr之间的单体硫的硫固化体系进行固化,其中所述亚磺酰胺促进剂与硫的比例在2至7之间。

Description

用于重型车辆轮胎的胎面
发明背景
技术领域
本发明总体上涉及轮胎胎面,更特别地涉及具有高二氧化硅含量的重型车辆轮胎胎面。
背景技术
轮胎磨损为必须购买轮胎的那些人所关注,因为轮胎磨损越大,则由于更换磨损轮胎的费用,运行车辆越昂贵。这是经营大的车队(如卡车队或公交线路)的那些人所更加关注的。
改进轮胎磨损通常是一种权衡,其必然不利于轮胎的另一重要物理性质,例如滚动阻力。轮胎的滚动阻力越大,则燃料消耗可能越高,经营成本越高。
增强材料的选择可对轮胎的物理性质具有影响。炭黑作为增强填料的选项已使用多年。也已使用二氧化硅和其他所谓的白色填料,相比于使用炭黑能够获得的特性,其通常提供更合意的特性。二氧化硅用作填料的实例公开于美国专利No.5,227,425中。
需要改进的材料以提供轮胎特性的最佳组合。
发明内容
本发明的特定实施例包括一种由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,以每100重量份弹性体计,所述组合物包含35至60phr之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶和35至60phr之间的聚丁二烯,所述溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶具有10wt.%至35wt.%之间的苯乙烯含量。所述组合物还可包含45至110phr之间的二氧化硅和每1kg二氧化硅(1.94x 10-3/n)(S)至(2.55x 10-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅化合物作为硅烷偶联剂,其中n为硅烷偶联剂的分子中的硅原子数目,S为二氧化硅的以m2/g计的CTAB表面积。所述橡胶组合物可使用包含亚磺酰胺促进剂和0.3至0.8phr之间的单体硫的硫固化体系进行固化,其中所述亚磺酰胺促进剂与硫的比例在2至7之间。
另一实施例包括一种由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,以每100重量份弹性体计,所述组合物包含苯乙烯含量为10wt.%至35wt.%之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶、45至110phr之间的二氧化硅,以及每1kg二氧化硅(1.94x 10-3/n)(S)至(2.55x 10-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅化合物作为硅烷偶联剂,其中n为硅烷偶联剂的分子中的硅原子数目,S为二氧化硅的以m2/g计的CTAB表面积。所述组合物还可包含含有亚磺酰胺促进剂和0至0.8phr之间的单体硫的硫固化体系,其中除非单体硫少于0.2phr,所述亚磺酰胺促进剂与硫的比例为2至7之间,其中所述亚磺酰胺促进剂为2.2至3.2phr之间。
通过本发明的特定实施例的如下更详细描述,本发明的前述和其他目的、特征和优点将是显而易见的。
具体实施方式
本发明的特定实施例包括橡胶组合物和制品,包括用二氧化硅填料增强的轮胎胎面,所述二氧化硅填料具有极少或不具有炭黑填料。包括“重型车辆轮胎胎面”的那些实施例特别适合用于“重型车辆”,例如卡车轮胎、巴士轮胎、地铁列车轮胎、拖拉机、拖车、飞机轮胎、农用轮胎、重型推土机轮胎和其他工程机械(OTR)轮胎。本文所用的“重型车辆轮胎胎面”可包括新轮胎的胎面、已经进行胎面翻新的轮胎上的胎面,以及可在胎面翻新工艺过程中施用至磨面轮胎(buffed tires)的胎面带(已固化或未固化的)。因此,本发明的特定实施例不涉及小客车轮胎和其他轻载轮胎。
尽管如下公开的许多实施例涉及胎面,但本发明不应被认为是如此局限的。实际上,本发明可用于许多的用途,这些用途需要橡胶组合物具有如下公开的物理性质,包括,例如,良好的磨损性质。
通常卡车轮胎和其他重载轮胎使用由炭黑增强的橡胶组合物制得。尽管已知使用二氧化硅作为重载轮胎中的填料,但通常使用炭黑,因为相比于含有二氧化硅的那些轮胎,炭黑填料提供了具有更好的磨损性质的轮胎。使用炭黑的一个缺点在于炭黑由石油制得,而石油是变得更昂贵且更不易获得的天然资源。因此有利的是从重型车辆轮胎中去除炭黑,并用二氧化硅代替炭黑以降低石油消耗。
在本发明的特定实施例中所包括的重型车辆轮胎胎面由通常高度不饱和的二烯弹性体的橡胶组合物构成,所述橡胶组合物由二氧化硅和适当量的硅烷偶联剂增强,并用硫固化体系固化。本发明人已发现,如果这种橡胶组合物仅用少量硫(或在一些实施例中,不用硫)和适当量的亚磺酰胺促进剂进行固化,则所得重型车辆轮胎胎面(或其他制品)具有与仅用炭黑增强的重载轮胎相比相同或更好的磨损性质。
重型车辆轮胎有时可根据它们的用途进行分类。例如,卡车轮胎可分类为驱动轮胎(由卡车发动机提供动力的那些轮胎)和转向轮胎(用于使卡车转向的那些轮胎)。在拖拉机-拖车装备的拖车上的轮胎也分别进行分类。尽管认为本发明的实施例适于每个类型的重型车辆轮胎,其他实施例尤其适于并限定至在拖拉机-拖车装备中所用的拖拉机的驱动轮胎。
特定实施例也局限于相对较薄的胎面,例如,如自胎面沟槽底部至胎面顶部表面所测得的厚度为10至19mm之间的胎面。或者,胎面可具有12至18mm之间、13至18mm之间或12至18mm之间的厚度。特定实施例包括具有相对较薄胎面的任何拖拉机-拖车轮胎,或者,就是具有相对较薄胎面的拖拉机转向轮胎。这些胎面测量在通过在卡车上使用而被磨损之前(即作为新的或未使用的胎面)进行测量。这种胎面也包括在胎面翻新工艺过程中安置于轮胎胎体上的那些胎面,以及在胎面翻新工艺过程中待粘合至轮胎胎体的那些新胎面带。
本发明的特定实施例包括由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,所述橡胶组合物由二氧化硅增强。本文所用的术语“基于”理解为胎面或其他橡胶制品由硫化或固化的橡胶组合物制成,所述橡胶组合物在胎面或其他橡胶制品的组装之时是未固化的。因此已固化的橡胶组合物“基于”未固化的橡胶组合物。换言之,交联的橡胶组合物基于可交联的橡胶组合物。
本文公开的橡胶组合物的可用的弹性体包括高度不饱和二烯弹性体。二烯弹性体或橡胶被理解为意指至少部分(即均聚物或共聚物)由二烯单体(具有两个碳-碳双键的单体,无论是否共轭)得到的那些弹性体。基本上不饱和的二烯弹性体被理解为意指至少部分由共轭二烯单体得到,并具有大于15mol.%的二烯源(共轭二烯)成员或单元含量的那些二烯弹性体。
因此,作为实例,诸如丁基橡胶、丁腈橡胶或乙烯-丙烯二烯三元共聚物(EPDM)型或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物型的二烯和α-烯烃的共聚物的二烯弹性体不落入前述定义,并可被特别地描述为“基本上饱和的”二烯弹性体(低或极低的二烯源单元含量,即小于15mol.%)。本发明的特定实施例不包含基本上饱和的二烯弹性体。
在基本上不饱和的二烯弹性体的类别中,高度不饱和的二烯弹性体被理解为特别意指具有大于50mol.%的二烯源(共轭二烯)单元含量的二烯弹性体。本发明的特定实施例可以不仅不包含基本上饱和的二烯弹性体,而且不包含不是高度不饱和的基本上不饱和的二烯弹性体。
适用于本发明的特定实施例的橡胶弹性体包括高度不饱和二烯弹性体,例如聚丁二烯(BR)、聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这些弹性体的混合物。聚异戊二烯包括合成的顺-1,4聚异戊二烯,其可表现出就像具有超过90mol.%或者超过98mol.%的顺-1,4键的特征。
如下橡胶弹性体也适用于本发明的特定实施例,所述橡胶弹性体为共聚物,并包括例如丁二烯-苯乙烯共聚物(SBR)、丁二烯-异戊二烯共聚物(BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIR)和异戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBIR)和它们的混合物。
应注意任何高度不饱和弹性体可在特定实施例中用作官能化弹性体。可通过在封端(terminating)弹性体之前或代替封端弹性体使这些弹性体与合适的官能化试剂反应而将所述弹性体官能化。示例性的官能化试剂包括但不限于金属卤化物、非金属卤化物、烷氧基硅烷、含亚胺的化合物、酯、酯-羧酸金属络合物、烷基酯羧酸金属络合物、醛或酮、酰胺、异氰酸酯、异硫氰酸酯、亚胺和环氧化物。本领域普通技术人员公知这些类型的官能化弹性体。尽管特定实施例可包括这些官能化弹性体中的一种或多种,但其他实施例可包括与非官能化的高度不饱和弹性体中的一种或多种相混合的这些官能化弹性体中的一种或多种。
本文公开的橡胶组合物的特定实施例包含对于每100重量份橡胶组合物中的弹性体而言,35至60份(phr)之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶。或者,所述橡胶组合物的苯乙烯-丁二烯含量可为40至55phr之间、45至55phr之间,或40至50phr之间。其他实施例包括至多100phr的苯乙烯-丁二烯橡胶,或者60至100phr之间、60至90phr之间或60至80phr之间的苯乙烯-丁二烯橡胶。苯乙烯-丁二烯的可表现出就像具有10至35wt.%之间或15至30wt.%之间、20至30wt.%之间或22至27wt.%之间的苯乙烯含量的特征。
苯乙烯-丁二烯的特征还可在于具有-65℃至0℃之间或者-48℃至0℃之间、-35℃至-10℃之间、-30℃至-15℃之间或-25℃至-15℃之间的根据ASTM E1356通过差示扫描量热法(DSC)测得的玻璃化转变温度Tg。此外,苯乙烯-丁二烯的丁二烯部分的乙烯基含量以苯乙烯-丁二烯的丁二烯总含量计可为50至80wt.%之间,或55至65wt.%之间。或者,所述乙烯基含量可为20至30wt.%之间。
除了苯乙烯-丁二烯组分之外,本文公开的橡胶组合物还包含35至60phr之间的聚丁二烯组分。或者,所述橡胶组合物的聚丁二烯含量可为40至55phr之间,45至55phr之间或40至50phr之间。在特定实施例中,所述聚丁二烯含量可为10至40phr之间或20至40phr之间。聚丁二烯可表现出就像具有至少90wt.%的顺1,4-含量,并具有小于-100℃或在-108℃至-103℃之间的Tg的特征。
本发明的特定实施例还可包含不超过30phr的天然橡胶、合成的聚异戊二烯橡胶或它们的组合作为本文公开的橡胶组合物的一部分。或者,这种弹性体的量可为0至25phr之间、0至20phr之间、0至10phr之间或0至5phr之间的范围。许多实施例不包含除了苯乙烯-丁二烯橡胶和聚丁二烯橡胶之外的其他弹性体组分。许多实施例的弹性体内容物包含仅一种苯乙烯-丁二烯橡胶和/或仅一种聚丁二烯橡胶的组合,其他实施例的弹性体内容物可仅包含苯乙烯-丁二烯橡胶。
在橡胶组合物的特定实施例中所用的二氧化硅可为本领域普通技术人员已知的任何增强二氧化硅,特别是BET表面积和CTAB比表面积均小于450m2/g或者在30至400m2/g之间的任何沉淀二氧化硅或热解法二氧化硅。特定实施例包括CTAB为80至200m2/g之间、100至190m2/g之间、120至190m2/g之间或140至180m2/g之间的二氧化硅。CTAB比表面积为根据1987年11月的标准AFNOR-NFT-45007测定的外表面积。
构成重型车辆轮胎胎面的橡胶组合物的特定实施例具有60至250m2/g之间,或者80至200m2/g之间的BET表面积。BET比表面积根据描述于1938年2月的“The Journal of the American Chemical Society”,第60卷,第309页的Brunauer、Emmet和Teller的方法(对应于标准AFNOR-NFT-45007(1987年11月))以已知的方式测定。
在特定实施例中所用的二氧化硅还可表现出就像具有100至300ml/100g之间或者150至250ml/100g之间的邻苯二甲酸二丁酯(DHP)吸收值的特征。
在所公开的橡胶组合物的特定实施例中仅仅使用高分散性沉淀二氧化硅(称为“HD”),其中“高分散性二氧化硅”应理解为意指具有解聚(disagglomerate)和在弹性体基体中分散的实质能力的任何二氧化硅。这种测定可以在薄片上通过电子显微镜或光学显微镜以已知的方式观察。已知的高分散性二氧化硅的例子包括,例如来自Akzo的Perkasil KS430、来自Degussa的二氧化硅BV3380、来自Rhodia的二氧化硅Zeosil1165 MP和1115MP、来自PPG的二氧化硅Hi-Sil 2000和来自Huber的二氧化硅Zeopol 8741或8745。
本发明的特定实施例包括极少或不包含炭黑或其他增强填料。特定实施例包括在炭黑基材上加入市售硅烷偶联剂,所述特定实施例的确包括市售偶联剂重量的至多约50wt.%的炭黑。具有这种量的炭黑的橡胶组合物可表现出就像基本上不含炭黑的特征。
向本文公开的橡胶组合物中加入的二氧化硅的量为45至110phr之间,或者45至80phr之间、45至70phr之间、45至65phr之间或50至70phr之间。
除了加入橡胶组合物中的二氧化硅之外,也可将成比例量的硅烷偶联剂加入橡胶组合物。硅烷偶联剂为含硫有机硅化合物,其在混合过程中与二氧化硅的硅醇基团反应并在硫化过程中与弹性体反应以提供已固化的橡胶组合物的改进性质。合适的偶联剂为能够在无机填料和二烯弹性体之间建立足够的化学和/或物理键的偶联剂,其至少为双官能的,具有例如简化的通式“Y-T-X”,其中:Y表示能够与无机填料物理和/或化学结合的官能团(“Y”官能团),这种结合能够例如在偶联剂的硅原子和无机填料的表面羟基(OH)(例如,二氧化硅的情况中的表面硅醇)之间建立;X表示能够例如通过硫原子而与二烯弹性体物理和/或化学结合的官能团(“X”官能团);T表示有可能连接Y和X的二价有机基团。
基于橡胶组合物中1kg二氧化硅的每m2/g CTAB表面积的偶联剂摩尔数,将硅烷偶联剂加入所述组合物。硅烷偶联剂以橡胶组合物中1kg二氧化硅的每m2/g CTAB表面积1.94x 10-3/n至2.55x 10-3/n摩尔之间硅烷偶联剂的量加入,其中n为硅烷分子中的硅原子数。或者,所述量可为1kg二氧化硅的每m2/g CTAB表面积2.12x 10-3/n至2.42x10-3/n摩尔之间的硅烷偶联剂。加入橡胶组合物的硅烷偶联剂的量的这些限定是基于在二氧化硅表面(其基于二氧化硅的CTAB表面积)上保持约相同量的硅烷偶联剂。
因此,对于橡胶组合物具有CTAB表面积为200m2/g的二氧化硅并使用具有两个硅原子的硅烷偶联剂分子的一个示例性实施例,对于每1kg加入橡胶组合物的二氧化硅,可加入的硅烷偶联剂的量可被确定为:
(1.94x 10-3/2)(200)=0.194摩尔至
(2.55x 10-3/2)(200)=0.255摩尔之间。
如果所述偶联剂的分子量为425克/摩尔,则加入该实施例的橡胶组合物的偶联剂的量可为橡胶组合物中每1kg的二氧化硅约82至108g之间的偶联剂。
本领域普通技术人员已知的含有硫的任何有机硅化合物可用于实施本发明的实施例。在硅烷分子中具有两个硅原子的合适的硅烷偶联剂的例子包括3,3’-双(三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。这两者可分别作为X75-S和X50-S(尽管不是纯的形式)购自Degussa。Degussa报告X50-S的分子量为532克/摩尔,X75-S的分子量为486克/摩尔。这两种可商购的产品包含与N330炭黑以50-50(以重量计)混合的活性组分。在硅烷分子中具有两个硅原子的合适的硅烷偶联剂的其他例子包括2,2’-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3’-双(三-叔丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和3,3’-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。在硅烷分子中仅具有一个硅原子的硅烷偶联剂的例子包括,例如3,3’(三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和3,3’(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。
本文公开的橡胶组合物使用包含成比例含量的单体硫和亚磺酰胺促进剂的硫固化体系进行固化。合适的单体硫包括,例如粉末硫、橡胶制造商的硫、市售硫和不可溶硫。包含于橡胶组合物中的单体硫的量可以为0.2至0.8phr之间,或者0.3至0.7phr之间、0.3至0.6phr之间、0.3至0.5phr之间或0.25至0.45phr之间。一些实施例不包含加入固化体系中的单体硫。
亚磺酰胺促进剂以与加入固化体系的单体硫的量成比例的量加入。亚磺酰胺促进剂的重量与单体硫的重量之比可为2至7之间,或者2至6之间或3至5之间。或者,对于具有极少硫或不具有硫的那些实施例,亚磺酰胺促进剂的量以2至4phr之间,或者2.2至3.2phr之间、2.4至3.0phr之间或2.6至2.9phr之间的量加入。
亚磺酰胺促进剂为本领域公知的。合适的亚磺酰胺促进剂的例子包括n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(TBBS)、N-氧基二乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(MBS)和N′-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(DCBS)。特定实施例仅使用CBS作为亚磺酰胺促进剂。
本文公开的橡胶组合物的特定实施例不包含加工油。这种油是本领域普通技术人员公知的,通常自石油提取,并分类为链烷型、芳族型或环烷型加工油,包括MES和TDAE油。橡胶组合物的一些实施例可包含已使用一种或多种这种加工油增量的弹性体,如苯乙烯-丁二烯橡胶,但这种油在橡胶组合物中限制为不超过橡胶组合物的弹性体总含量的10phr,或者不超过8phr、不超过6phr或不超过4phr。同样地,不包含已增量的弹性体的根据本发明的其他橡胶组合物,可包含不超过与上述已增量的弹性体中可包含的加工油相同量的加工油。
本文公开的橡胶组合物的特定实施例不包含增塑树脂。这种树脂是本领域普通技术人员公知的,并通常基于碳氢化合物,常常基于石油。
如本领域已知,可将其他添加剂加入本文公开的橡胶组合物。这种添加剂可包括,例如下述的一些或全部:抗降解剂、抗氧化剂、脂肪酸、蜡、硬脂酸、氧化锌和其他促进剂。抗降解剂和抗氧化剂的例子包括6PPD、77PD、IPPD和TMQ,并可以以0.5至5phr的量加入橡胶组合物。氧化锌可以以1至6phr之间或2至4phr之间的量加入。蜡可以以1至5phr之间的量加入。
促进剂用于控制硫化所需的时间和/或温度,并改进已固化的橡胶组合物的性质。如上所述,本文公开的橡胶组合物中的主要促进剂为亚磺酰胺,其以与添加的硫的量成比例的量加入。促进剂的组合常常可用于改进已固化的橡胶组合物的性质,且特定实施例包括添加第二促进剂。
特定实施例包括使用中等快速的促进剂,例如二苯胍(DPG)、三苯胍(TPG)、二邻甲苯胍(DOTG)、邻甲苯双胍(OTBG)或六亚甲基四胺(HMTA)。这种促进剂可以以至多4phr、0.5至3phr之间、0.5至2.5phr之间或1至2phr之间的量加入。特定实施例可排除使用快速促进剂和/或超快速促进剂,例如快速促进剂:二硫化物和苯并噻唑;和超促进剂:秋兰姆、黄原酸酯、二硫代氨基甲酸酯和二硫代磷酸酯。
本发明通过如下实例进一步加以说明,如下实例应认为仅是说明而不以任何方式限制本发明。实例中公开的组合物的性质如下所述进行评估。
基于ASTM标准D412在哑铃状试样上,在23℃的温度下在10%(MA10)和100%(MA 100)下测量拉伸模量(MPa)。在第二次拉伸中(即在调适周期之后)进行测量。这些测量结果为基于试样的初始横截面的以MPa计的割线模量。
以百分比计的滞后损失(HL)根据如下等式通过在60℃下在第六次冲击下反弹测得:
HL(%)=100(W0-W1)/W1
其中W0为提供的能量,W1为恢复的能量。
材料的动态特性根据ASTM D5992在MTS 831弹性体测试系统上测得。记录硫化材料的样品(厚度为4mm,截面为400mm2的圆柱状试样)在10Hz的频率和80℃下经受交替单正弦剪切应力的响应。在0.1至50%(向外周期),然后50%至0.1%(返回周期)的变形幅度下进行扫描。以MPa计的在10%变形下的剪切模量G*和损耗角的正切tanδ的最大值(最大tanδ)在返回周期过程中测定。
轮胎测试结果作为相对性能指数提供,这种结果是相对于表征“对照”轮胎的参比指数(reference index)100而言的。因此,大于该基数100的性能指数表明特定轮胎的某一性能优于相应的“对照”轮胎的该性能。
所测试的每个轮胎的滚动阻力是通过在25℃的环境温度下、在2800kg的负载下、在90km/h的速度下在测试转鼓上运行而进行测量的,轮胎的内压为8.6巴。
每个轮胎的耐磨性或持久性通过相对磨损指数确定,所述相对磨损指数为在使卡车的驱动轴上的轮胎在绕圈环道上行驶总共32,000km之后剩余的橡胶高度的函数。该相对磨损指数是通过将根据本发明的胎面上剩余的橡胶高度与“对照”胎面(根据定义其具有为100的磨损指数)上剩余的橡胶高度相比较而获得的。
牵引力通过将轮胎安装至具有仪表化的驱动轴的卡车上而进行测试。在路面上具有1.5mm标称水深的环境温度条件下测试轮胎。测试条件为:在抛光混凝土上在32和64km/h下,在沥青上在32和97km/h下。
在每个测试过程中,施加制动力(Fx)并对其进行测量,制动力锁定车轮旋转,即车轮停止旋转。当在印迹处(at the footprint)轮胎的角速度(O)小于其自由滚动角速度(Oo)时就发生滑动。滑动比(SR)通常表示两个速度之间的差值,并可表达为SR=(O/Oo)-(Oo/Oo)。例如,当轮胎变变成锁定状态时,旋转速度为零,滑动比为-1。
在测试过程中,对于特定的轮胎角速度(滑动比)计算Mu值直至轮胎由于制动力而变成锁定状态。通过制动力除以施加至每个轮胎的恒定竖直载荷而确定Mu。对于每个轮胎使用5%至45%滑动之间的平均Mu值,每个轮胎的Mu值通过每个值除以参考(Witness)1轮胎的平均Mu值而进行归一化。
实例1
该实例提供了由常规炭黑填充的橡胶组合物(W1)构成的胎面、由常规二氧化硅填充的橡胶组合物(W2)构成的胎面,以及由根据本发明的示例性二氧化硅填充的橡胶组合物构成的胎面之间的比较。
使用两个热化学阶段制备F1至F5的橡胶组合物,所述橡胶组合物具有表1所示的材料组分(量以phr表示)。首先,将弹性体、2/3的二氧化硅和除了剩余的二氧化硅和硫化剂之外的所有其他成分以表1所示的量引入到50升班伯里型密炼机(Banbury-type mixer)中。在大约30秒之后,加入剩余1/3的二氧化硅,混合材料直至温度达到145℃至170℃之间。然后将所述混合物降温(drop)并冷却至100℃以下的温度。
表1-橡胶配方和物理性质
*苯乙烯-丁二烯为具有以SBR含量计10phr的MES加工油的油增量的弹性体。
所示的偶联剂为仅50wt.%的活性成分和50wt.%的N330炭黑。
在表1的橡胶组合物中所用的二氧化硅为ZEOSIL 1165,一种可得自Rhodia的高分散性二氧化硅。除了F5,苯乙烯-丁二烯橡胶具有-20℃的Tg,而F5中所用的苯乙烯-丁二烯具有-65℃的Tg。
聚丁二烯具有-105℃的Tg和93%的顺1,4-含量。偶联剂为可得自Degussa的X50-S,其为3,3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物(3.70硫)和N330炭黑的50-50wt.%共混物。因此,表1所示的实际活性偶联剂的量仅为所示量的50wt.%,即仅有50wt.%为活性成分3,3’-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物。
亚磺酰胺促进剂为n-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS),所加入的另外的促进剂为二苯胍(DPG),如表1所示。向证据(witness)W1中加入的树脂为本领域普通技术人员已知的加工助剂和增强树脂。
在第二热化学阶段中,将经冷却的混合物转移至具有两个以30RPM的速度运行的圆筒的碾磨机中。加入硫化剂,并持续混合直至硫化剂良好分散。对于所有材料,将橡胶组合物轧制成片材,并在150℃的温度下固化30分钟。然后将已固化的片材切割成适合于所采用的测试方法的试样,以测定实例的物理特性。
对于轮胎测试,制备具有由表1所示的橡胶复合物制成的胎面的轮胎。如上所述进行测试,测试结果示于表1。
在本文的权利要求书和说明书中所用的术语“包含”、“包括”和“具有”应认为表示可包括未指出的其他成分的开放组。在本文的权利要求书和说明书中所用的术语“基本上由……组成”应认为表示可包括未指出的其他成分的部分开放组,只要那些其他成分不实质上改变所要求保护的发明的基本的和新颖的特性就行。术语“一”和词语的单数形式应认为包括相同词语的复数形式,使得该术语意指提供了一种或多种某物。术语“至少一种”和“一种或多种”可相互交换使用。术语“一种”或“单个”应用于表示旨在一种且仅一种某物。类似地,当指代具体数目的物件时,使用其他具体整数值,如“两个”。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“任选地”、“可”和类似的术语用于表示所指的项目、条件或步骤为本发明的任选(非必需)特征。描述为“a至b之间”的范围包括“a”和“b”的值。
由前述描述应了解,在不背离本发明的实质下可对本发明的实施例进行各种修改和改变。提供前述描述仅为了说明的目的,而不应以限定的方式进行解释。仅应以权利要求书的语言来限定本发明的范围。

Claims (22)

1.一种由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,所述组合物以每100重量份弹性体计包含:
35至60phr之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶,所述溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶具有10wt.%至35wt.%之间的苯乙烯含量;
35至60phr之间的聚丁二烯;
45至110phr之间的二氧化硅和每1kg二氧化硅(1.94x10-3/n)(S)至(2.55x10-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅化合物作为硅烷偶联剂,其中n为硅烷偶联剂的分子中的硅原子数目,S为二氧化硅的以m2/g计的CTAB表面积;
包含亚磺酰胺促进剂和0.3至0.8phr之间的单体硫的硫固化体系,其中所述亚磺酰胺促进剂与硫的比例在2至7之间。
2.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述橡胶组合物还包含0至30phr之间的聚异戊二烯橡胶。
3.根据权利要求2所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述聚异戊二烯为天然橡胶。
4.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述橡胶组合物还包含少于10phr的加工油。
5.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述橡胶组合物包含不超过1phr的加工油。
6.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述苯乙烯-丁二烯橡胶的苯乙烯含量为20wt.%至30wt.%之间。
7.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述苯乙烯-丁二烯橡胶的Tg为-25℃至-15℃之间。
8.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述苯乙烯-丁二烯橡胶的丁二烯部分具有50wt.%至80wt.%之间的乙烯基含量。
9.根据权利要求8所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述乙烯基含量为55wt.%至65wt.%之间。
10.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述二氧化硅为高分散性二氧化硅。
11.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述组合物不包含天然橡胶。
12.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述组合物基本上不包含炭黑。
13.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述组合物包含少于20phr的炭黑。
14.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述组合物基本上不包含炭黑。
15.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述胎面为卡车轮胎胎面。
16.根据权利要求15所述的重型车辆轮胎胎面,其中在被磨损之前所述胎面厚度为10mm至19mm之间。
17.根据权利要求1所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述有机硅固化剂选自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)多硫化物或它们的组合。
18.根据权利要求17所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述二氧化硅具有140m2/g至180m2/g之间的CTAB。
19.根据权利要求18所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述二氧化硅具有150m2/g至170m2/g之间的CTAB。
20.一种由基于橡胶组合物的材料构成的重型车辆轮胎胎面,所述组合物以每100重量份弹性体计包含:
苯乙烯含量为10wt.%至35wt.%之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶;
45至110phr之间的二氧化硅和每1kg二氧化硅(1.94x10-3/n)(S)至(2.55x10-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅化合物作为硅烷偶联剂,其中n为硅烷偶联剂的分子中的硅原子数目,S为二氧化硅的以m2/g计的CTAB表面积;
包含亚磺酰胺促进剂和0至0.8phr之间的单体硫的硫固化体系,其中除非单体硫少于0.2phr,所述亚磺酰胺促进剂与硫的比例为2至7之间,其中所述亚磺酰胺促进剂为2.2至3.2phr之间。
21.根据权利要求20所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述橡胶组合物还包含:
10至40phr之间的聚丁二烯。
22.根据权利要求20所述的重型车辆轮胎胎面,其中所述胎面为在被磨损之前厚度为10mm至19mm之间的卡车轮胎胎面。
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