CN104853939B - 缺气保用轮胎的侧壁支撑体 - Google Patents

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Abstract

特定实施方案包括具有由基于锡端官能化聚丁二烯橡胶以及另外的第二橡胶组分和炭黑混合物的橡胶组合物制造的侧壁支撑体的缺气保用轮胎。第一炭黑可表征为低表面积、高结构炭黑并且第二炭黑可表征为低表面积炭黑。可按提供介于8MPa和10MPa之间的在23℃下测量的10%伸长模量的量,向所述橡胶组合物中添加所述低表面积、高结构炭黑。

Description

缺气保用轮胎的侧壁支撑体
发明背景
技术领域
本发明一般地涉及轮胎,并且更具体地涉及用于形成轮胎上的侧壁支撑体的材料和此类支撑体。
背景技术
轮胎制造商一直在研发具有充气轮胎的车辆中的乘客在轮胎失去其所有或基本上所有压力之后如何继续他们的旅程至少某一最小距离的解决方案。虽然备用轮胎是这种问题的一种解决方案,但是更好的解决方案将允许乘客继续,无需离开他们的车辆,直至到达安全的目的地。
延长移动性的想法允许车辆继续用已经失去其所有或基本上所有充气的轮胎往前开至少一段合理的距离。此类基于缺气保用技术的轮胎,常常包括允许轮胎在压力减小或甚至没有压力时支撑大量负载的自我支撑部件。此类自我支撑部件可包括例如特此以引用的方式完全并入的美国专利第6,022,434号中所示,经橡胶垫加强的轮胎侧壁。
因为橡胶垫必须能够在充气压力减小或无充气压力时支撑车辆的负载,所以这些衬垫往往十分厚并且其通常影响轮胎的滚动阻力特性。轮胎业的研究人员正在寻找用于此类侧壁支撑体的新材料和新设计以改善此类轮胎的滚动阻力及其在没有或很小压力下运转时的耐久性。
发明内容
本发明的特定实施方案包括具有由基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物制造的侧壁支撑体的缺气保用轮胎。例如,可交联弹性体组合物可包括锡端官能化聚丁二烯橡胶以及另外的第二橡胶组分。可交联弹性体组合物还可包括第一炭黑和第二炭黑,第一炭黑可表征为低表面积、高结构炭黑并且第二炭黑可表征为低表面积炭黑。
在特定实施方案中,第一炭黑的氮表面积介于15m2/g和25m2/g之间并且COAN介于65ml/100g和85ml/100g之间,而第二炭黑的氮表面积介于2m2/g和11m2/g之间。第一和第二炭黑的总载荷量范围可例如介于70phr和120phr之间,第一炭黑提供了总炭黑负载的20重量%至90重量%。可按提供介于8MPa和10MPa之间的在23℃下测量的10%伸长模量的量添加第一炭黑。
在特定实施方案中,第二橡胶组分选自聚丁二烯(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。
具体实施方式
本发明的特定实施方案包括侧壁支撑体和制造侧壁支撑体的材料,所述侧壁支撑体在轮胎中并且特别是在设计为以很少或没有充气压力运转至少一段合理距离的充气轮胎中有用。本文公开的侧壁支撑体可描述为具有高刚度和低滞后,提供了具有比业内现在已知的其它轮胎改善的滚动阻力和改善的耐久性的缺气保用轮胎的属性组合。
业内已知轮胎设计者常常必须就其设计的轮胎的某些特征折衷。改变轮胎设计以改善轮胎的一种特征往往将导致折衷,即另一种轮胎特征抵消下降。在刚度和滞后之间存在一种这样的折衷。通过添加更大量的增强填料例如炭黑增加橡胶组合物的刚度时,则材料的滞后也增加。
为获得具有高刚度和低滞后的轮胎侧壁支撑体,发明人已经发现使用用于制造侧壁支撑体的具有带特定特征的炭黑混合物和官能化弹性体的橡胶组合物惊人地打破了刚度增加和滞后之间的折衷。发明人已经能够提供用于缺气保用轮胎中的可表征为具有高刚度和低滞后的刚性侧壁支撑体。
对于此类侧壁支撑体的设计而言,使用具有高刚度的材料可允许制造可能将比用具有低刚度的材料更窄且更小的侧壁支撑体。具有更窄且更小的侧壁支撑体的缺气保用轮胎通常可具有改善的滚动阻力。同样,使用具有低滞后的材料可提供更耐久的侧壁支撑体,因为在缺气保用条件下的发热可更少。此外,由具有低滞后的材料制成的侧壁支撑体通常在正常(即,非缺气保用)运行条件下也可具有改善的滚动阻力。当车辆使用具有低滚动阻力的轮胎时,燃料经济性通常提高。
因此,通过在用于制造侧壁支撑体的橡胶组合物中利用的材料组合惊人地获得了具有本文所述侧壁支撑体的轮胎的滚动阻力和耐久性的改善特征。此类橡胶组合物的特定实施方案包括含官能化聚丁二烯橡胶、非官能化橡胶和炭黑填料混合物的橡胶组合物,第一炭黑表征为高结构、低表面积炭黑并且第二炭黑表征为具有极低表面积。
如本文所使用,“phr”是“按重量计每一百份橡胶中的份数”并且是本领域中常用的测量,其中相对于组合物中橡胶的总重量测量橡胶组合物的组分,即按组合物中总橡胶的重量计每一百份中所述组分的重量份数。
如本文所使用,弹性体和橡胶为同义术语。
如本文所使用,“基于”是承认本发明的实施方案由硫化或固化橡胶组合物制成,所述橡胶组合物在其组装时未固化的术语。因此固化橡胶组合物“基于”未固化橡胶。换言之,交联橡胶组合物基于或包含可交联橡胶组合物的成分。
现对本发明的实施方案做详细参考。每个实例仅以解释本发明的方式提供。例如,作为一个实施方案的一部分说明或描述的特征可与另一个实施方案一起使用以获得第三个实施方案。其意图是本发明包括这些和其它修改和改变。
侧壁支撑体在设计为在低或无充气压力下运行一段合理距离的轮胎,即缺气保用轮胎的侧壁中的用途在业内众所周知。常常这些侧壁支撑体为新月形并将其设计为允许缺气保用轮胎支撑车辆的负载一段合理距离,以便汽车可达到更安全的场所更换轮胎和/或为轮胎充气。
公认此类侧壁支撑体的大小、厚度和其它尺寸可尤其根据轮胎的类型和在缺气保用条件下时轮胎需要支撑的负载变化。公认轮胎设计领域内的普通技术人员可设计带有用本文公开的材料制造的侧壁支撑体的缺气保用轮胎。
正如上面所提到的,本发明的特定实施方案包括侧壁支撑体和由包括端官能化聚丁二烯橡胶和第二橡胶组分以及在橡胶组合物中用作增强填料的至少两种不同炭黑的橡胶组合物制造的此类侧壁支撑体的轮胎。端官能化聚丁二烯经锡官能化。
聚丁二烯橡胶是众所周知通过聚合1,3-丁二烯单体制成的橡胶。由于丁二烯单体中存在的两个双键,所生成的聚丁二烯可包括3种不同形式:顺-1,4、反-1,4和乙烯基-1,2聚丁二烯。顺-1,4和反-1,4弹性体由连接末端与末端的单体形成,而乙烯基-1,2弹性体由连接单体末端的单体形成。
正如本领域众所周知那样,可通过用锂引发剂聚合1,3-丁二烯单体,然后添加锡化合物获得用于本文公开的橡胶组合物的实施方案中的锡端官能化聚丁二烯。所生成的聚丁二烯经官能化,以致链末端的至少一部分以锡-碳键封端。通常用锂引发剂引发聚合反应产生顺-1,4含量低的聚丁二烯。
在本文公开的橡胶组合物的特定实施方案中,锡端官能化聚丁二烯的锡原子含量可高于30ppm或高于50ppm。可选地,锡原子含量可介于30ppm和50ppm之间或可选地,介于50ppm和400ppm之间或介于60ppm和300ppm之间。在其它实施方案中,根据所生成的橡胶组合物的需要和预期用途,锡原子含量可高于或低于这些替代范围。
可注意到在特定实施方案中,聚丁二烯的多分散指数小于2.5或可选地小于2,介于1和2.5之间或介于1和2之间。多分散指数定义为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比。众所周知,可使用凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标样测定Mw和Mn。
此类锡端官能化聚丁二烯在市场上有售,一个实例为可从在东京有办事处的瑞翁株式会社(Zeon Corporation)获得的NIPOL BR 1250H。
除官能化聚丁二烯外,本文公开的橡胶组合物还包括至少部分由二烯单体,即不管共轭与否,具有两个碳-碳双键的单体产生的第二橡胶组分,即均聚物或共聚物。
这些二烯弹性体可分类为“基本上不饱和的”二烯弹性体或“基本上饱和的”二烯弹性体。如本文所使用,基本上不饱和的二烯弹性体是至少部分由共轭二烯单体产生的二烯弹性体,基本上不饱和的二烯弹性体的二烯来源的此类成员或单元(共轭二烯)的含量至少为15摩尔%。在基本上不饱和的二烯弹性体范畴内的是高度不饱和的二烯弹性体,其为二烯来源的单元(共轭二烯)的含量高于50摩尔%的二烯弹性体。
因此,那些不属于基本上不饱和的定义范围内的二烯弹性体是基本上饱和的二烯弹性体。此类弹性体包括,例如丁基橡胶和EPDM类的二烯和α-烯烃的共聚物。这些二烯弹性体的二烯来源的单元(共轭二烯)的含量低或极低,此含量低于15摩尔%。
适合的共轭二烯的实例特别包括1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二(C1-C5烷基)-1,3-丁二烯例如(2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2,3-二乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-3-乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-3-异丙基-1,3-丁二烯)、芳基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯和2,4-己二烯。乙烯基-芳香族化合物的实例包括苯乙烯、邻-、间-和对-甲基苯乙烯、商用混合物“乙烯基甲苯”、对-叔丁基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯-苯乙烯、乙烯基均三甲苯、二乙烯基苯和乙烯基萘。
所述共聚物可含介于99重量%和22重量%之间的二烯单元和介于1重量%和80重量%之间的乙烯基-芳香族单元。所述弹性体可具有任何微结构,其是所用聚合条件,特别是改性剂和/或无规化剂的存在或缺乏及所用改性剂和/或无规化剂的量的函数。所述弹性体可为,例如嵌段、无规、序列、微序列弹性体,并且可于分散体或溶液中制备;其可用偶联剂和/或星形化剂或官能化剂偶联和/或星形化或可选地官能化。
适合二烯弹性体的实例包括聚异戊二烯和丁二烯/苯乙烯共聚物,特别是苯乙烯含量介于5重量%和50重量%之间或介于20重量%和40重量%之间并且在丁二烯部分中,1,2-键的含量介于4摩尔%和65摩尔%之间、反-1,4键的含量介于20摩尔%和80摩尔%之间的共聚物。还包括丁二烯/异戊二烯共聚物,特别是异戊二烯含量介于5重量%和50重量%之间并且玻璃化转变温度(Tg,根据ASTM D3418测量)为-40℃至-80℃的共聚物。
还包括异戊二烯/苯乙烯共聚物,特别是苯乙烯含量介于5重量%和50重量%之间并且Tg介于-25℃和-50℃之间的异戊二烯/苯乙烯共聚物。在丁二烯/苯乙烯/异戊二烯共聚物的情况下,适合的丁二烯/苯乙烯/异戊二烯共聚物的实例包括苯乙烯含量介于5重量%和50重量%之间并且更特别是介于10重量%和40重量%之间,异戊二烯含量介于15重量%和60重量%之间并且更特别是介于20重量%和50重量%之间,丁二烯含量介于5重量%和50重量%之间并且更特别是介于20重量%和40重量%之间,丁二烯部分的1,2-单元的含量介于4重量%和85重量%之间,丁二烯部分的反-1,4单元的含量介于6重量%和80重量%之间,异戊二烯部分的1,2-加上3,4-单元的含量介于5重量%和70重量%之间,并且异戊二烯部分的反-1,4单元的含量介于10重量%和50重量%之间的丁二烯/苯乙烯/异戊二烯共聚物,并且更通常地任何丁二烯/苯乙烯/异戊二烯共聚物的Tg介于-20℃和-70℃之间。
总的来说,适合作为本发明特定实施方案的第二橡胶组分的二烯弹性体包括高度不饱和的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。此类共聚物包括丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)、异戊二烯/丁二烯共聚物(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)。在特定实施方案中,第二橡胶组分限制为NR。
本文公开的橡胶组合物的特定实施方案可包括除锡端官能化弹性体外的唯一一种二烯弹性体和/或除锡端官能化弹性体外的几种二烯弹性体的混合物。可注意到,特定实施方案可仅含高度不饱和的弹性体,明确排除其它类型的弹性体。
适于生产侧壁垫的橡胶组合物,对于特定实施方案而言,可包括介于30phr和70phr之间的锡端官能化BR或可选地介于35phr和65phr之间、介于40phr和60phr之间或介于45phr和55phr之间的锡端官能化BR,橡胶的其余部分为第二橡胶组分。正如上面所提到的,在特定实施方案中第二橡胶组分可限制为NR。
包括在本文公开的组合物的特定实施方案中添加的第二橡胶组分,尤其是为了提供对橡胶组合物的必要粘性。增粘性树脂的使用受限或从特定实施方案中排除,因为此类树脂可提高橡胶组合物的滞后并且滞后增加将升高衬垫在缺气保用运行条件下的温度。
除橡胶外,本文公开的橡胶组合物还包括至少两种作物增强填料的不同炭黑。向橡胶组合物中添加增强填料,尤其是为了提高其抗张强度和耐磨性。发明人已经发现炭黑增强填料的混合物提供了令人惊讶的结果,给予了具有由本文公开的橡胶组合物制造的侧壁支撑体的轮胎更高刚度和更小滚动阻力的改善性质及更高耐久性。
炭黑可最好描述为由极细微粒聚集物构成,其中所述极细颗粒融合在一起形成聚集物。由这些极细颗粒形成的聚集物在不同类型的炭黑之间可能差异很大。具有颗粒数更大的聚集物,颗粒结合成更似链状的具有细核,常常有随机分支的串的炭黑表征为与通常具有较小颗粒数、更少分支和更紧密的炭黑相比,具有高级结构。
经测量并且在描述炭黑中有用的常见性质包括指示粒度的表面积测量和指示炭黑结构的油吸附值(OAN)。可对压缩炭黑样品进行类似试验(COAN),其也提供了对炭黑结构的指示。表面积的另一种常见指示是碘值,碘值是对炭黑吸附碘的测量,其提供了对表面积的量度。
测定炭黑表面积的一种已知方法是用于通过氮吸附测定总表面积和外表面积的ASTM标准D6556。测定油吸附值的方法是用于使用邻苯二甲酸二丁酯测定油吸附值的ASTM标准D2414,而ASTM标准D3493是测定炭黑的COAN的标准试验。可通过ASTM标准D1510测定碘值。
在本文公开的橡胶组合物中包括的两种炭黑中,第一炭黑为高结构、低表面积炭黑。此类炭黑可表征为使用ASTM标准D6556试验法测定,具有介于15m2/g和25m2/g之间或可选地,介于17m2/g和22m2/g之间的氮表面积。这些表面积对于具有低表面积的炭黑而言是典型的。
除具有低表面积外,用作本文公开的橡胶组合物的第一炭黑的这些炭黑还表征为具有高结构。有用的炭黑还可进一步表征为通过ASTM D2414测定,具有介于100ml/100g和150ml/100g之间或可选地,介于110ml/100g和150ml/100g之间,介于120ml/100g和150ml/100g之间,介于125ml/100g和145ml/100g之间或介于130ml/100g和140ml/100g之间的OAN。
在本文公开的橡胶组合物的特定实施方案中,这些高结构、低表面积炭黑还可表征为通过ASTM D3493-09测定,具有介于65ml/100g和85ml/100g之间或可选地介于70ml/100g和80ml/100g之间的COAN。
对于本文公开的橡胶组合物的特定实施方案而言有用的高结构、低表面积炭黑可表征为具有以上公开范围内的氮表面积和在上述范围内的COAN或在上述范围内的OAN以提供可表征为具有低表面积和高结构的炭黑。在其它特定实施方案中,有用的炭黑可表征为具有以上特征的每一种,即在上述范围内的氮表面积、OAN和COAN。
炭黑的表面活性也可用氮表面积和碘值(ASTM D1510)之间的差异指示。碘值是对炭黑吸附碘的测量并且也用作对表面积的量度。较高活性的炭黑往往具有正差,而较低活性的炭黑往往具有负数。在特定实施方案中,高结构、低表面积炭黑可具有介于10mg/g和25mg/g之间或可选地介于15mg/g和23mg/g之间或18mg/g和21mg/g之间的碘值并且同样地可在特定实施方案中,具有为正或可选地接近为正的此类差异。因此,碘值可用于进一步表征上述任何高结构、低表面积炭黑。
在市场上有售的适合高结构、低表面积炭黑的实例为可从在德克萨斯州金伍德(Kingwood,Texas)有办事处的欧励隆工程炭公司(Orion Engineered Carbon)获得的S204。这种炭黑的氮表面积为19m2/g,OAN为138ml/100g,COAN为76ml/100g且碘值为19.6mg/g。
在本文公开的橡胶组合物中包括的两种炭黑中,第二炭黑为具有低表面积的大颗粒炭黑。特别有用的是热炭黑和低表面积炉黑。通常通过将天然气注入具有在缺乏空气时分解天然气的极热耐火壁的炉内制造的热炭黑分类为N900系列炭黑。炉黑,通常通过将重芳烃油注入使原料蒸发和热解形成炉黑的热气流中制造而成。此类炭黑通常分类为N100至N800系列炭黑,较低系列号的炭黑为具有较高表面积的炭黑。
根据ASTM D 1765,橡胶制品用碳黑标准分类体系,为炭黑的N系列名称编号。这个标准将N900系列炭黑定义为根据ASTM D 6556测量,具有小于10m2/g的氮表面积。例如,N907和N990分别具有9m2/g和8m2/g的氮表面积。所述标准进一步将N800系列炭黑定义为具有介于11m2/g和20m2/g之间的平均氮表面积。N100至N300炭黑,例如,具有介于70m2/g和150m2/g之间的氮表面积,而N500至N800具有介于40m2/g和11m2/g之间的氮表面积。
用于本文公开的橡胶组合物的特定实施方案的低表面积炭黑是根据ASTM标准D6556测量,氮表面积介于0m2/g和14m2/g之间或可选地介于0m2/g和11m2/g之间,介于2m2/g和11m2/g之间或介于5m2/g和10m2/g之间的炭黑。此类炭黑包括,例如N900系列炭黑、N800系列炭黑或其组合。这些类型的炭黑的实例包括N880、N907、N908和N990。
添加到本文公开的橡胶组合物的特定实施方案中的炭黑的总量范围可介于70phr和120phr之间或可选地介于70phr和110phr之间,介于70phr和100phr之间或介于70phr和90phr之间。在其它实施方案中,炭黑的总量范围可介于80phr和110phr之间,介于80phr和100phr之间,介于80phr和90phr之间,介于85phr和100phr之间,介于75phr和110phr之间或介于90phr和100phr之间。在本发明的特定实施方案中,按介于所添加的炭黑总量的10重量%和90重量%之间或可选地,按介于向橡胶组合物中添加的炭黑总量的20重量%和90重量%之间,介于25重量%和90重量%之间,介于45重量%和90重量%之间,介于50重量%和80重量%之间,介于60重量%和80重量%之间或介于50重量%和60重量%之间的量,添加高结构、低表面积炭黑。
在特定实施方案中,高结构、低表面积炭黑范围可介于15phr和70phr之间或可选地介于20phr和70phr之间,介于20phr和60phr之间,介于20phr和50phr之间或介于30phr和60phr之间,炭黑的总量在以上公开范围之内。
每种炭黑的量可调节以为侧壁垫提供所需性质。添加高结构、低表面积炭黑以提供所需刚度,但是如果添加太多,固化橡胶组合物的滞后可折衷。添加低表面积炭黑以提供所需滞后,但是如果添加太多,固化橡胶组合物的刚度可折衷。因此可调节向橡胶组合物中添加的两种炭黑的量的比例以在刚度和滞后之间提供所需物理特征。
鉴于此,在特定实施方案中可调节高结构、低表面积炭黑的重量百分比(基于组合物中的总炭黑)以提供可表征为在23℃的温度、10%下测量,具有介于7.5MPa和10.5MPa之间或可选地介于7.5MPa和10MPa之间或介于8MPa和10MPa之间的伸长模量MA10(根据ASTMD412)的橡胶组合物。此外,对于特定实施方案而言,橡胶组合物可表征为在60℃下测量,具有按回弹百分比计小于8%或可选地小于7%的滞后损失。在特定实施方案中优选滞后损失尽可能低,以致侧壁垫可在缺气保用条件下尽可能冷却地运行。
本文公开的橡胶组合物的特定实施方案可包括本领域中技术人员已知的其它组分,例如固化剂、各种加工助剂、抗降解剂、抗氧化剂或其组合,量为本领域中普通技术人员已知。在本发明的弹性体组合物中可包括的固化剂包括,例如硫磺、给硫体、活化剂、加速剂、过氧化物和用于实现弹性体组合物硫化的其它体系。
挠度计测量对确定某些材料是否可用于制造缺气保用侧壁垫有用。根据ASTMD623(压缩中热的产生和挠曲疲劳)使用挠度计,可测量在试验周期内经受反复压缩的试件的内部温度和蠕变百分比。如果试件在3小时结束之前因反复压缩故障(爆裂),则不取挠曲内部温度。对于本文公开的并且具有与本文公开类似的伸长模量的材料的特定实施方案而言,所述材料可表征为具有小于8%或可选地,小于7%或小于6%的蠕变百分比。对于本文公开的材料的特定实施方案而言,所述材料可表征为在试验周期结束时(如果试件在试验期间未故障)具有低于210℃的内部温度。下面连同其它试验程序一起公开了关于挠度计的试验条件。
可在适合混合机,例如密闭式混合机或挤压机内,以本领域中普通技术人员已知的方式生成本文公开的橡胶组合物。通常可利用两个连续的制备阶段,在高温下热机械加工的第一阶段,接着是在较低温度下机械加工的第二阶段。
热机械加工的第一阶段(有时称为“非生产性”阶段)旨在通过捏合充分混合除硫化体系,特别是硫化剂外,组合物的各种成分。在适合混合机内进行,直至在机械加工和强加于混合物的高剪切的作用下,达到通常介于120℃和190℃之间或更确切地,介于130℃和170℃之间的最高温度。
混合物冷却之后,在较低温度下执行机械加工的第二阶段。有时称为“生产性”阶段,这个最后的阶段由通过在适合装置,例如开放式炼胶机中混合硫化体系的掺入组成。在低于混合物硫化温度的足够低的温度下进行适当时间,通常介于1和30分钟之间,例如介于2和10分钟之间,以便防止过早硫化。
混合完成后,橡胶组合物可形成有用制品,包括缺气保用轮胎的侧壁支撑体。形成其并入轮胎的初始形状之后,再在轮胎成型过程中并入轮胎内,然后通常在热和压力下固化轮胎,以生产具有侧壁支撑垫的缺气保用轮胎产品。
通过以下仅视为说明而不以任何方式限定本发明的实施例进一步说明本发明。如下所述,评价了实施例中公开的组合物的性质并且利用的那些方法适合测量要求保护和/或描述的本发明的性质。
门尼粘度(Mooney Viscosity)ML(1+4):根据ASTM标准D1646-04测量门尼粘度。一般而言,将呈非固化态的组合物置于圆柱形外壳内并加热到100℃。预热1分钟后,转子在试样内以2rpm转动,并且在旋转4分钟后测量用于维持这种运动的扭矩。门尼粘度用“门尼单位”表示。
在23℃的温度、10%(MA10)和100%(MA100)下,根据ASTM标准D412对哑铃试件测量伸长模量(MPa)。在第二次伸长中,即在适应周期后进行测量。这些测量是基于试件初始横截面的按MPa计的割线模量。
根据以下方程式,通过在60℃下第六次冲击时的回弹按百分比计测量滞后损失:
HL(%)=100{(W0-W1)/W1}
其中W0为供给的能量并且W1为恢复的能量。
使用德国DOLI威安矿山电子技术有限责任公司(DOLI Industrie ElectronikGMBH of Germany)制造的DOLI Ultimate挠度计,按照ASTM试验法D-623(压缩中热的产生和挠曲疲劳)对高度为25mm、直径17.8mm的试件进行挠度计测量。试验进行3小时,此时记录试件的内部温度作为挠曲内部温度。如果试件在3小时结束之前因反复压缩故障(爆裂),则不取挠曲内部温度。试验以90℃的腔室温度进行,施加2MPa的预应力并且在30Hz频率下冲程为25%(6.25mm)。在试验开始和试验结束时表示为原初始高度百分比的高度差为挠曲蠕变百分比。
实施例1
使用表1A和1B中所示的组分制备橡胶组合物。按重量计每一百份橡胶的份数,提供这些表中所示组成橡胶组合物的每种组分的量。锡端官能化聚丁二烯是从瑞翁株式会社获得的NIPOL BR 1250H并且顺-1,4含量为约35%。
高结构、低表面积炭黑是从欧励隆工程炭公司获得的S204。其氮表面积为19m2/g,OAN为138ml/100g,COAN为76ml/100g并且碘值为19.6mg/g。
添加剂包是包括6PPD、氧化锌、硬脂酸和TMQ的典型包。固化包包括加速剂和不溶性硫磺。
表1A-橡胶制剂及物理性质
F1 F2 F3 F4 C1 F5 F6 F7 F8 C2
NR 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
BR官能化 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
S204CB 30 30 30 30 30 40 40 40 40 40
N990CB 60 70 80 90 100 40 50 60 70 80
添加剂 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
固化包 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2
物理性质
在23℃下的MA10 7.9 8.8 9.2 9.9 11.3 8.0 8.6 9.4 10.1 10.9
在23℃下的MA100 6.2 7.2 7.4 7.9 9.4 6.0 6.8 7.4 8.3 8.8
滞后损失,回弹%, 5.3 6.4 6.8 7.3 7.2 5.7 6.1 7.0 7.2 8.0
挠曲蠕变% 3.3 4.2 6.4 5.5 4.1 4.5 3.3 4.0 7.1 9.6
挠曲内部温度,℃ 152 158 175 176 182 154 153 167 178 193
表1B-橡胶制剂及物理性质
F9 F10 F11 C3 F12 F13 F14 C4 C5 F15
NR 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
BR官能化 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50
S204CB 50 50 50 50 60 60 60 60 60 70
N990CB 30 40 50 60 10 20 30 40 50 10
添加剂 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
固化包 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2
物理性质
在23℃下的MA10 7.5 8.8 10.2 10.9 8.5 9.3 10.1 10.8 11.8 10.0
在23℃下的MA100 5.7 6.9 8.6 8.9 6.5 7.6 8.2 8.9 9.9 8.2
滞后损失,回弹%, 5.4 7.1 7.3 8.5 7.2 7.2 7.9 8.1 9.1 7.8
挠曲蠕变% 6.2 6.0 7.1 9.1 6.0 6.0 6.5 9.2 11.6 9.2
挠曲内部温度,℃ 167 172 180 191 166 172 166 192 196 181
在班布里混合机内通过将表1给出的除固化包外的组分于混合机内混合,直至所有组分很好地分散并且达到介于130℃和170℃之间的温度,制备橡胶组合物。在第二阶段在炼胶机上添加固化包。在150℃下实行固化25分钟。
组合物F1-F15具有一定量的S204和N990炭黑以提供介于7.5MPa和10.5MPa之间的MA10。组合物C1-C5包括落在MA10范围之外的炭黑混合物。然而,应当指出的是将包括具有较高刚度的橡胶组合物的特定实施方案可包括这些较高刚度的组合物,作为有用的实施方案。
术语“包含”、“包括”和“具有”,如本文的权利要求和说明书中所使用,应视为指可包括其它未说明的要素的开放组。术语“基本上由……组成”,如本文的权利要求和说明书中所使用,应视为指可包括其它未说明的要素的部分开放组,只要那些其它要素不实质上改变要求保护的发明的基本和新型特征。术语“一种”、“一个”和词的单数形式应视为包括相同词的复数形式,以致术语意为提供了一个或多个某物。术语“至少一个”和“一个或多个”可交换使用。术语“一个”或“单个”应用于表明意指一个且仅有一个某物。类似地,当意指特定数量的事物时,使用其它特定整数值,例如“两个”。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“任选地”、“可”及类似术语用于表明所指物品、情况或步骤是本发明的任选(不需要的)特征。描述为“介于a和b之间”的范围包括“a”和“b”的值。
从前面的描述应理解,在不背离其真实精神的前提下,可对本发明的实施方案做各种修改和变化。提供前面的描述仅仅是为了说明的目的而不得在限制意义上进行解释。仅以下权利要求的语言应限制本发明的范围。

Claims (12)

1.一种具有侧壁支撑体的缺气保用轮胎,所述侧壁支撑体由基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物制造,所述可交联弹性体组合物按橡胶的重量计每100份(phr)包含:
锡端官能化聚丁二烯橡胶;
第二橡胶组分;
第一炭黑,所述第一炭黑是氮表面积介于15m2/g和25m2/g之间并且COAN介于65ml/100g和85ml/100g之间的低表面积、高结构炭黑;和
第二炭黑,所述第二炭黑是氮表面积介于2m2/g和11m2/g之间的低表面积炭黑,其中所述第一和第二炭黑的总载荷量介于70phr和120phr之间并且其中所述第一炭黑介于总载荷量的20重量%和90重量%之间。
2.根据权利要求1所述的缺气保用轮胎,其中所述总载荷量介于70phr和110phr之间。
3.根据权利要求1或2任一项所述的缺气保用轮胎,其中所述第一炭黑介于总载荷量的25重量%和85重量%之间。
4.根据权利要求3所述的缺气保用轮胎,其中所述第一炭黑介于总载荷量的25重量%和70重量%之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的缺气保用轮胎,其中所述第一炭黑的OAN介于100ml/100g和150ml/100g之间。
6.根据权利要求1-5任一项所述的缺气保用轮胎,其中所述第一炭黑的碘值介于10mg/g和25mg/g之间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的缺气保用轮胎,其中所述可交联弹性体组合物包含介于30phr和70phr之间的锡端官能化聚丁二烯橡胶。
8.根据权利要求7所述的缺气保用轮胎,其中所述可交联弹性体组合物包含介于40phr和60phr之间的锡端官能化聚丁二烯橡胶。
9.根据权利要求1-8任一项所述的缺气保用轮胎,其中所述第二橡胶组分选自聚丁二烯(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。
10.根据权利要求9所述的缺气保用轮胎,其中所述第二橡胶组分为天然橡胶。
11.根据权利要求1-10任一项所述的缺气保用轮胎,其中以提供介于7.5MPa和10.5MPa之间的在23℃下测量的10%伸长模量的量,包括所述第一炭黑。
12.根据权利要求11所述的缺气保用轮胎,其中以提供介于8MPa和10MPa之间的在23℃下测量的10%伸长模量的量,包括所述第一炭黑。
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