CN105050831A - 具有不相容橡胶的轮胎面 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮胎的胎面，所述胎面包含基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物，所述可交联弹性体组合物每一百重量份橡胶(phr)包含高Tg橡胶，其为玻璃转化温度在-30℃与0℃之间的高度不饱和二烯弹性体；低Tg橡胶，其为玻璃转化温度在-110℃与-60℃之间的高度不饱和二烯弹性体。所述高Tg弹性体与所述低Tg弹性体是不相容的，并且由此尤其使得所述胎面在与具有较低Tg的轮胎面相比时具有改良的雪地牵引力。

Description

具有不相容橡胶的轮胎面
技术领域
本发明大体上涉及橡胶组合物，并且更具体来说，涉及用于轮胎制造的橡胶组合物。
背景技术
在雪覆盖的道路上和在结冰条件下驾驶对于驾驶员总是具有挑战性的。道路很滑并且需要提供在此类驾驶条件下具有增强的牵引能力的轮胎。
如通常已知，轮胎面是车辆轮胎的道路接触部分，其围绕轮胎周向延伸。其经设计以提供车辆所要的操作特征；例如牵引力、回转力等，其都在产生最少量的噪音下和在低滚动阻力下提供以使得可以获得有利的燃料经济性。
轮胎行业试图寻找用于胎面的新颖材料和新颖轮胎构造，其提供如今的驾驶员所要的增强的操作特征。尤其寻找雪地用轮胎和所有天气用轮胎的领域的新颖构造和材料。
附图说明
图1是展示两种弹性体各自的玻璃转化温度并展示不相容混合物的两个玻璃转化温度的曲线。
具体实施方式
本发明的特定实施例包括轮胎的胎面和可以制成轮胎面的橡胶组合物。在一些实施例中，本文所揭示的橡胶组合物尤其适用于制造经设计以用于在雪地条件下行驶的雪地用轮胎和/或所有天气用轮胎的胎面。
所属领域的技术人员已知降低用于制造轮胎面的橡胶组合物的玻璃转化温度(Tg)将改良轮胎的雪地牵引力。本发明者已经发现，相较于具有较低Tg的轮胎面，由包括在混合在一起时彼此不相容的高Tg橡胶组分与低Tg橡胶组分两者的橡胶组合物制成的轮胎面意外地提供具有改良的雪地牵引力的轮胎面。
橡胶组分或橡胶组合物的玻璃转化温度最广义上来说是如下温度，橡胶在低于所述温度下表现得更像玻璃质的脆性材料，并且在高于所述温度下橡胶表现得更像弹性体。这一转化通常在一定温度范围内发生并且所给出的橡胶Tg是此范围的中点。有不同方法来测定橡胶或橡胶组合物的玻璃转化温度。差示扫描热量测定(DCS)是用于测量橡胶的玻璃转化温度的常用方法，并且ASTMD3418(通过差示扫描热量测定进行的聚合物熔融和结晶的转化温度和焓的标准测试方法)中提供一种此类方法。
图1是展示两种弹性体各自的玻璃转化温度并展示不相容混合物的两个玻璃转化温度的曲线。图1中所示的迹线是根据ASTMD3418用来测定聚丁二烯、天然橡胶以及两者的50:50混合物的玻璃转化温度的差示扫描热量计的输出结果。将输出结果(瓦/克)相对于测试样品的温度绘制成曲线。
聚丁二烯迹线1在约-100℃处具有峰4，其表明聚丁二烯的Tg。天然橡胶迹线2在约-60℃处具有峰5，其表明天然橡胶的Tg是约-60℃。混合物迹线3(即聚丁二烯与天然橡胶的50:50混合物)具有两个峰，第一个峰6a在约-100℃处并且第二个峰6b在约-60℃处。因为混合物迹线3具有展示个别橡胶组分峰的多个峰，所以这些橡胶是不相容的。如果混合物仅具有一个峰，那么两种橡胶将是相容的，并且通常，所述一个峰在个别弹性体玻璃转化温度之间的某处。
成功预测橡胶将相容或不相容的方法是未知的。因此，这在某种程度上属于试错法，其选择弹性体，将其掺合在一起并经由DSC根据ASTMD3418判定弹性体是相容的或不相容的。不相容橡胶的混合物的Tg峰将代表不相容掺合物中每一种橡胶的个别峰，以使得掺合物中的每一种橡胶组分仍经由其Tg峰表明其存在于混合物中。另一方面，相容橡胶的混合物的Tg峰将是掺合物中个别橡胶的峰的掺合物，以使得每一种组分橡胶不再经由其自身的Tg峰表明其存在于掺合物中。因此，如果不同橡胶的混合物有且只有一个根据ASTMD3418测量的Tg峰，那么所述橡胶混合物具有相容的橡胶。
如本文所用，“phr”是“以重量计每一百份橡胶中的份数”并且是所属领域中的常见量度，其中橡胶组合物的组分相对于组合物中橡胶的总重量测量，即，组合物中每100重量份的总橡胶所述组分的重量份。
如本文所用，弹性体和橡胶是同义术语。
如本文所用，“基于”是认识到本发明的实施例由在组装时未固化的经硫化或固化橡胶组合物制成的术语。因此，经固化橡胶组合物“基于”未固化橡胶组合物。换句话说，交联橡胶组合物是基于或包含可交联橡胶组合物的组分。
现在将详细参考本发明的实施例。每一个实例以解释本发明的方式提供。举例来说，作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可以与另一个实施例一起用于产生第三个实施例。本发明意欲包括这些和其它修改和变化。
如上所述，本发明的特定实施例包括至少部分由包括两种不相容二烯弹性体的橡胶组合物形成的轮胎面，第一二烯弹性体是高Tg橡胶并且第二二烯弹性体是低Tg橡胶。
二烯弹性体至少部分(即均聚物或共聚物)由共轭或非共轭的二烯单体(即具有两个碳-碳双键的单体)产生。这些二烯弹性体可以分类为“基本上不饱和”二烯弹性体或“基本上饱和”二烯弹性体。如本文所用，基本上不饱和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，基本上不饱和二烯弹性体的此类二烯来源的成员或单元(共轭二烯)的含量是至少15mol.％。高度不饱和二烯弹性体属于基本上不饱和二烯弹性体的类别，其是二烯来源的单元(共轭二烯)的含量大于50mol.％的二烯弹性体。
因此，基本上饱和二烯弹性体是不属于基本上不饱和二烯弹性体的定义中的那些二烯弹性体。此类弹性体包括例如丁基橡胶和二烯与EPDM型α-烯烃的共聚物。这些二烯弹性体具有低或极低的二烯来源的单元(共轭二烯)的含量，此类含量小于15mol.％。
具体来说，适合的共轭二烯的实例包括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(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-戊二烯以及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、市售混合物“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、二乙烯基苯以及乙烯基萘。
共聚物可以含有20wt.％至99wt.％的二烯单元和1wt.％至80wt.％的乙烯基芳香族单元。弹性体可以具有任何微结构，其随所用聚合条件、尤其存在或不存在改性剂和/或随机化剂和所用改性剂和/或随机化剂的量而变化。弹性体可以是例如嵌段、无规、有序或微有序弹性体，并且可以在分散液或溶液中制备；其可以是偶合和/或星形的或者用偶合剂和/或星形或官能化剂官能化。
适用于本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例的适合的二烯弹性体的实例包括高度不饱和二烯弹性体，如聚丁二烯(BR)、聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物以及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)以及异戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物(SBIR)。
本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例包括玻璃转化温度是-30℃至0℃或者-20℃至-5℃的高Tg橡胶。用于此类特定实施例的低Tg橡胶的玻璃转化温度在-110℃至-60℃之间或者-100℃至-80℃之间。
在本文所揭示的橡胶组合物的一些实施例中，高Tg橡胶组分可以选自合成聚异戊二烯橡胶、异戊二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物以及其任何组合，只要其玻璃转化温度属于上文所揭示的范围即可。除这些橡胶以外，其它适合的弹性体可以包括异戊二烯/丁二烯共聚物和异戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物，其为单独的或其任何组合形式或与上文列为适用于高Tg橡胶组分的那些橡胶的任何组合形式。
在本文所揭示的橡胶组合物的一些实施例中，低Tg橡胶组分可以选自聚丁二烯、合成聚异戊二烯橡胶、异戊二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、天然橡胶以及其任何组合，只要其玻璃转化温度属于上文所揭露的范围即可。除这些橡胶以外，其它适合的弹性体可以包括异戊二烯/丁二烯共聚物和异戊二烯/丁二烯/苯乙烯共聚物，其为单独的或其任何组合形式或与上文列为适用于低Tg橡胶组分的那些橡胶的任何组合形式。
在本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例中，橡胶组合物可以包括55phr至90phr低Tg橡胶，或者60phr至90phr、60phr至80phr、65phr至90phr或65phr至80phr低Tg橡胶组分。在特定实施例中，橡胶组合物可以包括10phr至45phr高Tg橡胶，或者，10phr至45phr、20phr至40phr、10phr至35phr或20phr至35phr高Tg橡胶。
除不相容橡胶以外，本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例可以进一步包括加强填充剂。加强填充剂添加到橡胶组合物中以尤其改良其拉伸强度和耐磨性。任何适合的加强填充剂可以用于本文所揭示的组合物中，其包括例如碳黑和/或通常与偶合剂结合的无机加强填充剂，如二氧化硅。
适合的碳黑包括例如常规用于轮胎中的HAF、ISAF以及SAF类型。ASTM级系列100、200和/或300的加强碳黑适合使用，其实例包括N115、N134、N234、N330、N339、N347、N375碳黑，或者，视所欲应用而定，较高ASTM级系列的碳黑，如N660、N683以及N772。
无机加强填充剂包括任何无机或矿物填充剂，无论其颜色或来源(天然或合成的)如何，其能够在不使用任何其它方法(除中间物偶合剂以外)的情况下加强欲用于制造轮胎的橡胶组合物。此类无机加强填充剂可完全或部分代替欲用于制造轮胎的橡胶组合物中的常规轮胎级碳黑。通常，此类填充剂的特征可以是其表面上存在羟基(-OH)。
无机加强填充剂可以采取多种适用形式，包括例如粉末、微珠、颗粒、球和/或任何其它适合形式以及其混合物。适合的无机加强填充剂的实例包括硅质型矿物填充剂，如二氧化硅(SiO2)，铝质型矿物填充剂，如氧化铝(AlO3)，或其组合。
所属领域中已知的适用二氧化硅加强填充剂包括烟雾状、沉淀和/或高度可分散的二氧化硅(称为“HD”型二氧化硅)。高度可分散二氧化硅的实例包括例如来自德固赛公司(Degussa)的超硅(Ultrasil)7000和超硅7005、来自罗地亚公司(Rhodia)的二氧化硅索尔维(Zeosil)1165MP、1135MP和1115MP、来自PPG公司的二氧化硅Hi-SilEZ150G以及来自胡贝尔公司(Huber)的二氧化硅索尔博(Zeopol)8715、8745和8755。在特定实施例中，二氧化硅的BET表面积可以是例如60m2/g至250m2/g，或者80m2/g至230m2/g。
适用的加强氧化铝的实例是来自贝科夫斯基公司(Baikowski)的氧化铝贝科斯(Baikalox)A125或CR125、来自康迪雅公司(Condea)的APA-100RDX、来自德固赛公司的阿鲁赛得(Aluminoxid)C或来自住友化学公司(SumitomoChemicals)的AKP-G015。
为使无机加强填充剂与二烯弹性体偶合，至少双官能性的偶合剂在无机加强填充剂与二烯弹性体之间提供足够化学和/或物理连接。此类偶合剂的实例包括双官能有机硅烷或聚有机硅氧烷。此类偶合剂和其用途在所属领域中是众所周知的。如所已知，偶合剂可以任选地预先接枝到二烯弹性体上或无机加强填充剂上。另外，其可以以其游离或非接枝状态混合到橡胶组合物中。一种适用的偶合剂是X50-S，即Si69(活性成分)与N330碳黑以重量计50-50的掺合物(可购自赢创德固赛公司(EvonikDegussa))。
在根据本发明的橡胶组合物中，偶合剂的含量可以在例如2phr至15phr或者4phr至12phr偶合剂范围内。但是，通常需要使其使用达最小，并且偶合剂的量通常表示为相对于加强无机填充剂的总重量0.5至15wt.％。在例如用于客运车辆的轮胎面的情形下，相对于加强无机填充剂的总重量，偶合剂可以小于12wt.％或甚至小于10wt.％。
在特定实施例中，全部加强填充剂(碳黑和/或加强无机填充剂)的量是70phr至130phr，或者90phr至120phr或80phr至120phr。在本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例中，全部加强填充剂是二氧化硅以及不超过20phr或者不超过10phr的碳黑。在其它实施例中，全部加强填充剂是碳黑，或者，适合加强填充剂的任何混合物。
除二烯弹性体和加强填充剂以外，本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例可以进一步包括塑化系统。塑化系统可以提供对橡胶混合物加工性的改良和/或调节橡胶组合物的滞后和/或刚度的方式。适合的塑化系统可以包括例如加工油、塑化树脂或其组合。
适合的加工油可以包括来源于石油原料的油、具有植物碱的油和其组合。基于石油的油的实例包括工业中已知的芳香族油、链烷烃油、环烷烃油、MES油、TDAE油等。
适合的植物油的实例包括葵花油、大豆油、红花油、玉米油、亚麻籽油以及棉籽油。这些油和其它此类植物油可以单独使用或组合使用。在一些实施例中，具有高油酸含量(至少70重量％，或者，至少80重量％)的葵花油是适用的，其实例是艾格瑞-纯(AGRI-PURE)80(可购自嘉吉公司位于明尼苏达州明尼阿波利斯市的办事处(CargillwithofficesMinneapolis,MN))。
适用于本发明的任何特定实施例的塑化油(如果存在)的量取决于特定情况和所要结果。一般来说，例如，塑化油可以按15phr至60phr或者20phr至55phr或15phr至80phr的量存在于橡胶组合物中。
塑化烃树脂是在环境温度(例如23℃)下为固体的烃化合物，其与液体塑化化合物(如塑化油)相反。另外，塑化烃树脂与橡胶组合物相容(即，可混溶)，其中树脂与橡胶组合物在使得树脂可充当真正塑化剂的浓度下混合，例如通常为至少5phr(以重量计每一百份橡胶中的份数)或甚至大大高于5phr的浓度。
塑化烃树脂是可以为脂族的、芳香族的或这些类型的组合的聚合物，意指树脂的聚合物基质可以由脂族和/或芳香族单体形成。这些树脂可以是天然或合成材料并且可以基于石油，在此情况下树脂可以称为石油塑化树脂，或基于植物材料。在特定实施例中，尽管不限制本发明，但这些树脂可能基本上仅含有氢和碳原子。
适用于本发明的特定实施例的塑化烃树脂包括是环戊二烯(CPD)或二环戊二烯(DCPD)的均聚物或共聚物、萜烯的均聚物或共聚物、C5馏分的均聚物或共聚物和其混合物的塑化烃树脂。
如上文大体论述的此类共聚物塑化烃树脂可以包括例如由以下单体的共聚物制成的树脂：(D)CPD/乙烯基-芳香族物、(D)CPD/萜烯、(D)CPD/C5馏分、萜烯/乙烯基-芳香族物、C5馏分/乙烯基-芳香族物以及其组合。
适用于萜烯均聚物和共聚物树脂的萜烯单体包括α-蒎烯、β-蒎烯以及柠檬烯。特定实施例包括柠檬烯单体的聚合物，其包括三种异构体：L-柠檬烯(左旋对映异构体)、D-柠檬烯(右旋对映异构体)或甚至二戊烯，即右旋与左旋对映异构体的外消旋混合物。
乙烯基芳香族单体的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻、间、对甲基苯乙烯、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、乙烯基萘、来自C9馏分(或更一般地说，来自C8至C10馏分)的任何乙烯基-芳香族单体。包括乙烯基-芳香族共聚物的特定实施例在共聚物中包括少数乙烯基-芳香族单体，其以摩尔分数表示。
本发明的特定实施例包括(D)CPD均聚物树脂、(D)CPD/苯乙烯共聚物树脂、聚柠檬烯树脂、柠檬烯/苯乙烯共聚物树脂、柠檬烯/D(CPD)共聚物树脂、C5馏分/苯乙烯共聚物树脂、C5馏分/C9馏分共聚物树脂以及其混合物作为塑化烃树脂。
包括适用于本发明的萜烯树脂的市售塑化树脂包括由特拉华州威明顿市的埃库莱斯公司(HerculesInc.ofWilmington,DE)以名称树脂(Resin)R2495出售的聚α蒎烯树脂。树脂R2495的分子量为约932，软化点为约135℃并且玻璃转化温度为约91℃。可以用于本发明的另一种市售产品包括由法国DRT公司出售的德科莱(DERCOLYTE)L120。德科莱L120多萜烯-柠檬烯树脂的数量平均分子量为约625，重量平均分子量为约1010，Ip为约1.6，软化点为约119℃并且玻璃转化温度为约72℃。可以用于本发明的再另一种市售萜烯树脂包括由佛罗里达州杰克逊维尔市的亚利桑那化学公司(ArizonaChemicalCompanyofJacksonville,FL)出售的思瓦拉(SYLVARES)TR7125和/或思瓦拉TR5147聚柠檬烯树脂。思瓦拉7125聚柠檬烯树脂的分子量为约1090，软化点为约125℃，并且玻璃转化温度为约73℃，而思瓦拉TR5147的分子量为约945，软化点为约120℃，并且玻璃转化温度为约71℃。
其它适合的市售塑化烃树脂包括C5馏分/乙烯基-芳香族苯乙烯共聚物，尤其以名称超内瓦克(SUPERNEVTAC)78、超内瓦克85和超内瓦克99来自内维尔化学公司(NevilleChemicalCompany)；以名称超文塔克(WINGTACKEXTRA)来自固特异化学公司(GoodyearChemicals)；以名称海科瑞(HIKOREZ)T1095和海科瑞T1100来自科隆公司(Kolon)；和以名称艾科瑞2101(ESCOREZ)2101和ECR373来自埃克森公司(Exxon)的C5馏分/苯乙烯或C5馏分/C9馏分。
作为市售柠檬烯/苯乙烯共聚物树脂的又其它适合的塑化烃树脂包括来自法国DRT公司的德科莱TS105；和以名称ZT115LT和ZT5100来自亚利桑那化学公司的产品。
可以注意到塑化树脂的玻璃转化温度可以通过差示扫描热量测定(DCS)根据ASTMD3418(1999)测量。在特定实施例中，适用的树脂的玻璃转化温度可以是至少25℃或者至少40℃，或至少60℃，或25℃至95℃，40℃至85℃或60℃至80℃。
适用于本发明的任何特定实施例的塑化烃树脂的量取决于特定情况和所要结果。一般来说，例如，塑化烃树脂(如果存在)可以按5phr至50phr或者10phr至40phr、10phr至30phr、5phr至25phr、1phr至14phr或少于15phr的量存在于橡胶组合物中。
本文所揭示的橡胶组合物可以用任何适合的固化系统固化，所述固化系统包括过氧化物固化系统或硫固化系统。特定实施例用硫固化系统固化，其包括游离硫并且可以进一步包括例如促进剂、硬脂酸和氧化锌中的一或多者。适合的游离硫包括例如经粉碎的硫、橡胶制造商的硫、市售硫以及不溶性硫。橡胶组合物中所包括的游离硫的量无限制，并且可以在例如0.2phr至10phr或者0.5phr至5phr或0.5phr至3phr范围内。特定实施例可以不包括添加在固化系统中的游离硫，而是包括硫供体。
使用促进剂来控制硫化所要的时间和/或温度并改良经固化橡胶组合物的特性。本发明的特定实施例包括一或多种促进剂。适用于本发明的适合的第一促进剂的一个实例是亚磺酰胺。适合的亚磺酰胺促进剂的实例包括正环己基-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)以及N'-二环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(DCBS)。促进剂的组合通常可用于改良经固化橡胶组合物的特性，并且特定实施例包括添加第二促进剂。
特定实施例可以包括使用中度快速的促进剂作为第二促进剂，如二苯基胍(DPG)、三苯基胍(TPG)、二邻甲苯基胍(DOTG)、邻甲苯基双胍(OTBG)或六亚甲基四胺(HMTA)。此类促进剂可以按高达4phr、0.5phr至3phr、0.5phr至2.5phr或1phr至2phr的量添加。特定实施例可能不包括使用快速促进剂和/或超快速促进剂，如快速促进剂：二硫化物和苯并噻唑；以及超促进剂：秋兰姆(thiuram)、黄原酸盐、二硫代氨基甲酸盐和二硫代磷酸盐。
如所属领域中已知，其它添加剂可以添加到本文所揭示的橡胶组合物中。此类添加剂可以包括例如以下添加剂中的一些或全部：抗降解剂、抗氧化剂、脂肪酸、蜡、硬脂酸以及氧化锌。抗降解剂和抗氧化剂的实例包括6PPD、77PD、IPPD和TMQ，并且可以按例如0.5phr至5phr的量添加到橡胶组合物中。氧化锌可以按例如1phr至6phr或者1.5phr至4phr的量添加。蜡可以按例如1phr至5phr的量添加。
作为本发明实施例的橡胶组合物可以在适合混合器中以所属领域的技术人员已知的方式通常使用两个连续制备阶段制备，第一阶段是在高温下的热机械操作，接着第二阶段是在低温下的机械操作。
第一阶段热机械操作(有时称为“非生产”阶段)意欲通过捏合充分混合组合物的各种成分，但硫化系统除外。其在适合的捏合装置(如内部混合器或挤压机)中进行直到在施加于混合物的机械操作和高剪切力的作用下达到通常在120℃与190℃之间、更严格来讲130℃与170℃之间的最大温度为止。
在冷却混合物之后，在较低温度下实施机械操作的第二阶段。有时称为“生产”阶段，此精整阶段由在适合装置(例如敞开式研磨机)中通过混合并入硫化(或交联)系统(硫或其它硫化剂和促进剂)组成。其在低于混合物的硫化温度的足够低温度下执行适当时间(通常是1至30分钟，例如2至10分钟)，以防止过早硫化。
橡胶组合物可以形成为适用的物品，包括用于车辆轮胎上的胎面。胎面可以形成为胎面带形式，接着随后制造轮胎的一部分，或其通过例如挤压直接形成至轮胎胎体上，接着在模具中固化。因此，胎面带可以在置于轮胎胎体上之前固化或其可以在置于轮胎胎体上之后固化。通常，轮胎面以已知方式在将胎面元件模制成胎面的模具中固化，包括例如将胎面花纹块、胎面花纹条和/或宽槽模制成胎面花纹块和/或胎面花纹条。
应认识到，胎面可以仅由一种橡胶组合物形成或可以以两个或两个以上不同橡胶组合物的层形式形成，例如盖构造和基底构造。在盖构造和基底构造中，胎面的盖部分由一种橡胶组合物制成，其经设计以用于与道路接触。盖由胎面的基底部分支撑，基底部分由不同橡胶组合物制成。在本发明的特定实施例中，整个胎面可以由本文所揭示的橡胶组合物制成，而在其它实施例中，仅胎面的盖部分可以至少部分由此类橡胶组合物制成。在本文所揭示的胎面的特定实施例中，盖部分全部由本文所揭示的具有高和低Tg橡胶组分的橡胶组合物制成。
尽管这些轮胎面适用于多种车辆，但特定实施例包括用于如客车和/或轻型卡车的车辆上的轮胎面。此类轮胎面亦适用于所有天气用轮胎和/或雪地用轮胎。
本发明由以下实例进一步说明，所述实例仅被视为说明性的，并且不以任何方式对本发明进行限定。如下文评估实例中所揭示的组合物的特性，并且这些所用方法适用于测量本发明所要求的特性和所揭示实施例的所述特性。
在23℃下在麦特韦伯公司(Metravib)VA400型粘弹分析仪测试系统上根据ASTMD5992-96测量橡胶组合物的最大tanδ动态特性。经硫化物质的样品(双剪切力几何结构，其中两个10mm直径圆柱形样品中的每一者厚度为2mm)的反应记录为其在10Hz的频率下在23℃的控制温度下经受交替单一正弦剪切应力。以0.05到50％(向外循环)接着50％到0.05％(返回循环)的形变振幅进行扫描。在返回循环期间测定损耗角tanδ的正切的最大值(最大tanδ)。
在麦特韦伯公司VA400型粘弹分析仪测试系统上根据ASTMD5992-96测量橡胶组合物的动态特性(Tg和G*)。经硫化物质的样品(双剪切力几何结构，其中两个10mm直径圆柱形样品中的每一者厚度为2mm)的反应记录为其在10Hz的频率下在-60℃到100℃的温度扫描范围内经受恒定的0.7MPa的交替单一正弦剪切应力，其中温度以1.5℃/min逐渐增加。采集60℃下的剪切模量G*，并将出现最大tanδ的温度记录为玻璃转化温度Tg。
通过根据ASTMF1805测试方法测量雪地中单驱动测试轮胎上的力来评估雪覆盖的地面上的雪地抓地力(％)。车辆在恒定的5mph速度下行驶并且在单一测试轮胎上在目标滑度下测量力。大于标准参考测试轮胎(SRTT)值(其任意地设定成100)的值表明改良的结果，即，改良的雪地上抓地力。
实例1
使用表1中所示的组分制备橡胶组合物。构成橡胶组合物的每种组分的量按以重量计每一百份橡胶中的份数(phr)提供。表1还提供橡胶组分的玻璃转化温度。
碳黑(CB)是N234。二氧化硅是索尔维160，一种可购自罗地亚公司的高度可分散二氧化硅，其BET是160m2/g。塑化油是葵花油，艾格瑞-纯80(来自嘉吉公司)。树脂是C5-C9烃树脂奥普拉(OPPERA)373，其Mn是约900克/摩尔，MW是1750克/摩尔，Tg是约42℃，其可购自埃克森美孚公司(ExxonMobil)。硅烷偶合剂是X50-S，其可购自赢创德固赛公司。固化剂包包括硫、促进剂、氧化锌和硬脂酸，而添加剂包包括石蜡和6PPD。
通过在班伯里混合器(Banburymixer)中混合表1中所给出的除促进剂和硫以外的组分直到材料充分分散并且混合物的温度在130℃与170℃之间为止来制备橡胶调配物。促进剂和硫在第二阶段添加到研磨机上。使橡胶组合物在150℃下固化40分钟，接着测试物理特性，其结果展示于表1中。
表1，橡胶调配物，物理特性
调配物 W1 W2 F1
SBR，Tg-88℃ 100 70 70
SBR，Tg-12℃ 30
SBR，Tg-65℃ 30
CB 8.6 8.6 8.6
二氧化硅 107 107 107
油 3.5 9.6 48.5
树脂 77 67 14
硅烷偶合剂 8.6 8.6 8.6
添加剂 3.4 3.4 3.4
固化包 8.1 8.1 8.1
物理特性
Tg，℃ -25.6 -26.7 -21.2
-20℃下的模量G* 7.21 6.07 8.02
60℃下的模量G* 0.78 0.73 0.77
23℃下的最大Tanδ 0.28 0.30 0.26
参考调配物W1仅包括低TgSBR，并且第二参考调配物W2包括相容橡胶的掺合物。但是，调配物F1，即本发明的实施例，包括两种不相容橡胶组分，一种组分的Tg为-88℃，并且另一种组分的Tg为-12℃。从测试结果可以看出，参考W1和W2均可提供如下橡胶组合物，与实施例F1相比，其Tg较低并且在-20℃下的模量较低。
实例2
使用实例1中所述的橡胶组合物制造测试用轮胎(20555R16)组。轮胎根据ASTMF1805雪地抓地力测试方法测试并且结果针对参考橡胶组合物W1标准化。在具有由W1组合物制成的轮胎面的轮胎的标准化雪地牵引力是100％的情况下，具有由具有相容橡胶掺合物的第二参考组合物制成的胎面的轮胎的标准化雪地牵引力是99％，并且具有由F1组合物制成的胎面的轮胎的标准化雪地牵引力是115％。
用由两种不相容橡胶组分制成的胎面实现的显著改良的雪地牵引力尤其出乎意料，因为参考橡胶组合物W1和W2的Tg低于橡胶组合物F1的Tg，表明参考组合物本应提供较好的雪地牵引力。同样，在参考橡胶组合物在-20℃下的G*低于不相容掺合物橡胶组合物F1在-20℃下的G*的情况下，出乎意料的是F1胎面的雪地牵引力比两个参考胎面好得多，其改良了15％。
如在本文的权利要求书和说明书中所使用的术语“包含”、“包括”和“具有”应视为表明可能包括未指定的其它要素的开放群组。如在本文的权利要求书和说明书中所使用的术语“基本上由……组成”应视为表明可以包括未指定的其它要素的部分开放群组，只要那些其它要素并不显著地改变所要求的发明的基本和新颖特征。术语“一”和词的单数形式应理解为包括相同词的复数形式，以使得所述术语意味着提供一或多个某物。术语“至少一”和“一或多”互换使用。术语“一”或“单”应用于表明意欲为一个并且仅一个某物。类似地，其它具体整数值(如“二”)在意欲为具体数目的事物时使用。术语“优选地”、“优选”、“偏好”、“任选地”、“可能”以及类似术语用于指示所提及的项、条件或步骤是本发明任选(非必需)的特征。描述为“在a与b之间”的范围包括“a”和“b”的值。

Claims (16)

1.一种用于轮胎的胎面，所述胎面包含基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物，所述可交联弹性体组合物每一百重量份橡胶(phr)包含：
高Tg橡胶，其为玻璃转化温度在-30℃与0℃之间的高度不饱和二烯弹性体；
低Tg橡胶，其为玻璃转化温度在-110℃与-60℃之间的高度不饱和二烯弹性体，其中所述高Tg弹性体与所述Tg低弹性体是不相容的；
加强填充剂；以及
固化系统。
2.根据权利要求1所述的胎面，其中所述高Tg橡胶选自合成聚异戊二烯橡胶、异戊二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物以及其组合。
3.根据权利要求1所述的胎面，其中所述低Tg橡胶选自聚丁二烯、合成异戊二烯橡胶、异戊二烯/苯乙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、天然橡胶以及其组合。
4.根据权利要求1所述的胎面，其中所述弹性体组合物包含55phr至90phr所述低Tg橡胶。
5.根据权利要求1所述的胎面，其中所述弹性体组合物包含10phr至45phr所述高Tg橡胶。
6.根据权利要求1所述的胎面，其中所述弹性体组合物包含70phr至130phr所述加强填充剂。
7.根据权利要求6所述的胎面，其中所述加强填充剂是二氧化硅和不超过20phr的碳黑。
8.根据权利要求1所述的胎面，其中所述弹性体组合物包含80phr至120phr所述加强填充剂。
9.根据权利要求1所述的胎面，其中所述加强填充剂包含碳黑、二氧化硅以及其组合。
10.根据权利要求1所述的胎面，其中所述高Tg橡胶和所述低Tg橡胶都是苯乙烯/丁二烯共聚物。
11.根据权利要求1所述的胎面，其中所述高Tg橡胶是苯乙烯/丁二烯共聚物并且所述低Tg橡胶是天然橡胶。
12.根据权利要求1所述的胎面，其中所述高Tg橡胶是苯乙烯/丁二烯共聚物并且所述低Tg橡胶是聚丁二烯橡胶。
13.根据权利要求1所述的胎面，其中所述弹性体组合物进一步包含塑化系统，其选自油、塑化树脂或其组合。
14.根据权利要求13所述的胎面，其中所述塑化系统是所述油。
15.根据权利要求13所述的胎面，其中所述塑化系统包含少于15phr所述树脂。
16.根据权利要求13所述的胎面，其中所述塑化系统包含5phr至50phr所述树脂。
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