CN106170513B - 用于轮胎部件的具有高的不透氧性的橡胶配混料 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备轮胎部件的配混料，其包括包含至少一种卤化丁基橡胶的具有可交联的不饱和链的聚合物基料、补强填料、硫化体系和使用处理剂预处理的具有层状结构的补强填料，所述处理剂包含于由脂肪酸、树脂酸、脂肪酸盐和脂肪酸酯组成的组中。
Description
技术领域
本发明涉及用于轮胎部件的具有高的不透氧性的橡胶配混料。
背景技术
在制造轮胎时，必要的是生产特征在于高的不透氧性的一些部件。
这些部件之一是气密层，其由用于无内胎轮胎，即，不具有内筒的那些的橡胶的内层构成，以确保包含于胎体的空气保持加压。气密层必须也确保氧气尽可能保持限制在胎体内并且不扩散至轮胎的其它部件而导致其劣化现象。
为了获得具有越来越高的滚动阻力的轮胎，需要的是，在这不损害其在不透过性方面的性能的情况下，生产具有越来越减少的厚度的气密层。事实上，较薄的气密层必然意味着较小的材料使用量，进而是较低的轮胎本身重量，其对车辆的全球能量消耗和滚动阻力有积极效果。从以上理解的是，气密层的厚度的减少只有在可以赋予其高的不透过性的情况下可行。
具有高的不透氧性的部件通常使用卤化丁基橡胶来制备，但为了满足轮胎配混料所需要的物理特性，有利的会是与卤化丁基橡胶一起使用例如天然橡胶等的其它橡胶。然而，实验上已经确定的是，聚合物基料混合物的使用会导致配混料的各成分的不均匀分散，这在本领域技术人员已知的物理性能方面有影响。
因此，需要的是生产赋予高的不透氧性这样的技术特征，同时允许使用聚合物基料混合物而不危害在配混料中的各成分的均匀分散的用于轮胎部件的配混料。
发明内容
本发明的目的是一种用于制备轮胎部件的配混料，所述配混料包括包含至少一种卤化丁基橡胶的具有可交联的不饱和链的聚合物基料、补强填料和硫化体系；所述配混料的特征在于，其包括使用处理剂预处理的具有层状结构的补强填料，所述处理剂包含于由脂肪酸、树脂酸、脂肪酸盐和脂肪酸酯组成的组中；所述具有层状结构的补强填料使用相对于每100重量份具有层状结构的填料范围为50至100重量份的量的处理剂来预处理。
此处和下文中，硫化体系意欲为包含至少硫磺和促进剂的成分的组，在制备配混料时，其在最终混炼步骤中添加，并且当配混料经历硫化温度时具有促进聚合物基料的硫化的目的。
此处和下文中，使用脂肪酸预处理的具有层状结构的补强填料意欲为根据在脂肪酸的链与补强填料之间产生化学/物理相互作用这样的方法与脂肪酸混合的具有层状结构的补强填料。可能的方法涉及补强填料与脂肪酸冷混合、接着加热形成的混合物。
优选地，配混料包括2至70phr，甚至更优选地，2至20phr的所述预处理的具有层状结构的补强填料。
优选地，具有层状结构的补强填料包含于由含粘土材料、滑石、页硅酸盐、属于云母族的材料、石墨和石墨烯组成的组中。
优选地，具有层状结构的补强填料使用相对于每100重量份具有层状结构的填料范围为70至100重量份的量的处理剂来预处理。
优选地，具有层状结构的补强填料使用包含碳原子数范围为16至24的链的处理剂来预处理。
优选地，具有可交联的不饱和链的聚合物基料包括至少包含卤化丁基橡胶和天然橡胶的聚合物混合物。
优选地，聚合物混合物由60-90phr的卤化丁基橡胶和10-40phr的天然橡胶制成。
本发明的进一步目的是一种轮胎部件，其使用根据本发明的配混料来制造。
优选地，轮胎部件是气密层。
本发明的进一步目的是包括如上定义的部件的轮胎。
本发明的又一个目的是一种使用处理剂预处理的具有层状结构的补强填料在用于制备轮胎部件的橡胶配混料中的用途，所述处理剂包含于由脂肪酸、树脂酸、脂肪酸盐和脂肪酸酯组成的组中。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下表明仅为了非限制性示例性的目的而提供的一些实施例。
实施例
生产了根据本发明的五个配混料(A-E)和五个对照配混料(Cont.1-Cont.5)。根据本发明的五个配混料基于聚合物基料的组成和用于预处理具有层状结构的补强填料的脂肪酸的量而彼此区分。
五个对照配混料是其中不存在使用脂肪酸预处理的具有层状结构的补强填料的配混料(Cont.1-Cont.3)和包括使用低于本发明中规定量的量的脂肪酸预处理的具有层状结构的补强填料的配混料(Cont.4和Cont.5)。
以下表明实施例中记载的配混料的制备方法。该方法不是本发明的限制。
-使用脂肪酸来预处理具有层状结构的补强填料-
将粘土与根据表I和II中的组成表明的比例的量的硬脂酸混合。
将获得的混合物保持在100℃的温度下1小时，之后，将其放置冷却并且研磨来用于配混料。
-配混料的制备-
(第一混炼步骤)
将不包括硫化体系的表I和II中表明的各成分在开始混炼之前装填入内部容积为230-270升的具有正切转子的混炼机中，达到66％-72％的填充因子。
在40-60rpm的速度下运行混炼机，并且形成的混炼物在达到140-160℃的温度之后排出。
(第二混炼步骤)
将因此生产的混炼物再次在40-60rpm的速度下运行的混炼机中加工。接着，配混料在达到130-150℃的温度之后排出。
(最终混炼步骤)
将硫化体系添加至在先前混炼步骤中获得的混炼物，达到63-67％的填充因子。
在20-40rpm的速度下运行混炼机，并且形成的混炼物在达到100-110℃的温度之后排出。
表I表明根据本发明的配混料的以phr计的组成。
表I
(*)对于配混料A-C，将粘土使用相对于每100重量份粘土为80重量份的硬脂酸预处理；对于配混料D和E，将粘土分别使用相对于每100重量份粘土为100和50重量份的硬脂酸预处理。
Br-IIR表示溴化丁基橡胶。
使用的炭黑分类为N660编号。
使用的促进剂是二硫化巯基苯并噻唑(MBTS)。
表II表明对照配混料的以phr计的组成。
表II
(**)对于配混料Cont.4和Cont.5，将粘土分别使用相对于每100重量份粘土为30和10重量份的硬脂酸预处理。
各成分的规格与表I表明的那些相同。
将实施例的配混料进行一系列试验从而检测物理特性和不透过性。物理特性特别是指耐裂纹生长性、耐低温下的裂纹形成性和生胶强度。
不透氧性的试验对于厚度为0.7mm的材料并且使用例如
(型号2/61)等的传统设备来进行。测量在25℃的温度下进行。
耐低温下的裂纹形成性的试验在-40℃的温度下依照标准ISO 4664-1来进行。
耐裂纹生长性的试验在40℃的温度下依照标准ISO 27727(使用TEAR ANALYZER)来进行。
生胶强度的试验在25℃的温度和50Hz的频率下依照标准ASTM D5279来进行。
表III和IV表明从以上试验获得的结果。在表III和IV中，试验结果使用相对于对照配混料Cont.1的结果指数化的值来表示。
涉及不透氧性、裂纹生长性和生胶强度的值越高，相关特性的评价越好；反过来，设计低温下的裂纹形成性的值越低，该特性的评价越好。
表III
| A | B | C | D | E | |
| 耐裂纹生长性 | 105 | 115 | 120 | 120 | 115 |
| 生胶强度 | 105 | 108 | 115 | 115 | 110 |
| 低温下的裂纹形成性 | 96 | 88 | 80 | 80 | 79 |
| 不透氧性 | 120 | 110 | 105 | 105 | 95 |
表IV
| Cont.1 | Cont.2 | Cont.3 | Cont.4 | Cont.5 | |
| 耐裂纹生长性 | 100 | 105 | 110 | 112 | 110 |
| 生胶强度 | 100 | 105 | 109 | 109 | 109 |
| 低温下的裂纹形成性 | 100 | 92 | 84 | 83 | 84 |
| 不透氧性 | 100 | 90 | 80 | 93 | 85 |
如从表III和IV中表明的值的比较清晰可见，本发明的解决方案能够保证在不透氧性方面的改善，同时，保证物理特性的改善，其表示在配混料中的各成分的均匀分散。
通过分析与对照配混料Cont.4和Cont.5相关的结果，可以看出的是参与预处理具有层状结构的补强填料的脂肪酸的量如何是本发明的强制性特征。事实上，表IV的值示出，如果低于要求保护的范围的量的脂肪酸用于预处理具有层状结构的补强填料，则不获得在不透氧性和物理特性方面的改善。反过来，如果使用大于要求保护的量的脂肪酸量，则危害预处理的补强填料的加工性，而没有不透氧性和物理特性的任何进一步改善。
Claims (11)
1.一种用于制备轮胎部件的配混料，所述配混料包括包含至少一种卤化丁基橡胶和天然橡胶的具有可交联的不饱和链的聚合物基料、补强填料和硫化体系；所述配混料的特征在于，其包括使用处理剂预处理的具有层状结构的补强填料，所述处理剂包含于由脂肪酸、树脂酸、脂肪酸盐和脂肪酸酯组成的组中；
所述具有层状结构的补强填料使用相对于每100重量份具有层状结构的填料范围为70至100重量份的量的处理剂来预处理；
所述聚合物基料由60-90phr的卤化丁基橡胶和10-40phr的天然橡胶制成。
2.根据权利要求1所述的配混料，其特征在于，其包括2至70phr的预处理的所述具有层状结构的补强填料。
3.根据权利要求1所述的配混料，其特征在于，其包括2至20phr的预处理的所述具有层状结构的补强填料。
4.根据权利要求1所述的配混料，其特征在于，所述具有层状结构的补强填料包含于由含粘土材料、滑石、属于云母族的材料、石墨和石墨烯组成的组中。
5.根据权利要求1所述的配混料，其特征在于，所述具有层状结构的补强填料使用包含碳原子数范围为16至24的链的处理剂来预处理。
6.一种轮胎部件，其使用根据权利要求1所述的配混料来制造。
7.根据权利要求6所述的轮胎部件，其特征在于，其为气密层。
8.一种轮胎，其包括根据权利要求6所述的部件。
9.一种使用处理剂预处理的具有层状结构的补强填料在用于制备轮胎部件的橡胶配混料中的用途，所述处理剂包含于由脂肪酸、树脂酸、脂肪酸盐和脂肪酸酯组成的组中；所述橡胶配混料包括至少包含卤化丁基橡胶和天然橡胶的具有可交联的不饱和链的聚合物基料；
所述具有层状结构的补强填料使用相对于每100重量份具有层状结构的填料范围为70至100重量份的量的处理剂来预处理；
所述聚合物基料由60-90phr的卤化丁基橡胶和10-40phr的天然橡胶制成。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述具有层状结构的补强填料包含于由含粘土材料、滑石、属于云母族的材料、石墨和石墨烯组成的组中。
11.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，所述具有层状结构的补强填料使用包含碳原子数范围为16至24的链的处理剂来预处理。
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