CN106459503A - 用于生产轮胎的橡胶配混物 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮胎的橡胶配混物，其至少包含可交联聚合物基料、补强填料、补强树脂和至少包含硫和有机过氧化物化学物质的硫化体系。

Description

用于生产轮胎的橡胶配混物
技术领域
本发明涉及一种用于生产轮胎的橡胶配混物。
背景技术
此处及下文中的表述“母料混合步骤”是指其中将聚合物基料与除了硫化体系之外的配混物的其它成分混合的混合步骤。
此处及下文中的表述“亚甲基供体化学物质”是指在“亚甲基受体”化学物质存在下，通过亚甲基桥能够作为交联剂的化学物质。
市场上对具有低滚动阻力的轮胎的需求日益增长。在这方面，轮胎领域的一部分研究集中在找到能够提供低滚动阻力而不损害其他轮胎特性例如机械特性的解决方案。
获得滚动阻力方面的改进的可能性之一是减少配混物中补强填料的量。然而，减少补强填料通常导致配混物的机械特性例如拉伸强度劣化。
因此，需要通过减少补强填料的量来改善配混物的滚动阻力特性，而不会导致配混物的机械特性劣化。
为了更全面地理解本发明，应当强调的是，组分橡胶配混物的长期热稳定性和机械稳定性是轮胎特别重要的特性。
已知使用基于过氧化物的硫化体系或所谓的有效硫化(EV)体系，其特征在于硫/促进剂比率有利于后者，保证更好的长期热稳定性和机械稳定性，但损害工艺韧性和耐疲劳性。不同的是，常规硫化(CV)体系，其特征在于硫/促进剂不利于后者，保证了在生产阶段更大的韧性和更大的耐疲劳性，但是损害长期热稳定性和机械稳定性。
令人惊异地，本申请人设计了一种解决方案，其允许减少配混物中补强填料的量，而不劣化机械特性，同时改善配混物的长期稳定性。
发明内容
本发明的主题是包含至少一种可交联聚合物基料、补强填料和硫化体系的橡胶配混物；所述配混物的特征在于其包含补强树脂，并且所述硫化体系至少包含硫和有机过氧化物化学物质。
优选地，所述补强树脂是与所述硫化体系一起加入到正制备的配混物中的单组分树脂。
优选地，所述补强树脂是双组分树脂；所述双组分树脂的甲基受体化学物质在母料混合步骤期间加入到正制备的所述配混物中，且亚甲基供体化学物质与所述硫化体系一起加入到正制备的所述配混物中。
优选地，补强填料以5至30phr的量存在于所述配混物中。
本发明的另一主题是一种制备用于轮胎的橡胶配混物的方法，其至少包括母料混合阶段，其中将可交联聚合物基料与至少一种补强填料混合，和随后的混合阶段，其中将硫化体系加入到正制备的所述配混物中；所述方法的特征在于所述硫化体系至少包含硫和有机过氧化物化学物质，并且在所述随后的与正制备的所述配混物混合的步骤中，加入单组分补强填料或双组分补强树脂的亚甲基给体组分；所述双组分补强树脂的亚甲基受体组分在所述母料混合步骤中与聚合物基料混合。
优选地，所述补强树脂包括在由丙烯酸系树脂，醇酸系树脂，胺系树脂，酰胺系树脂，马来酰亚胺系树脂，马来系树脂，环氧系树脂，呋喃系树脂，酚醛树脂，苯酚甲醛树脂，聚酰胺树脂，聚酯树脂，聚氨酯树脂，乙烯基系树脂，乙烯基酯树脂，氰基丙烯酸系树脂，硅酮树脂，硅氧烷树脂，三聚氰胺树脂，脲醛树脂，和富马酸系树脂组成的组中。
优选地，所述有机过氧化物化学物质包括在由1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷，2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔，3,3,5,7,7-五甲基-1,2,4-三氧杂环庚烷，丁基4,4-二(叔丁基过氧基)戊酸酯，二(2,4-二氯苯甲酰基)二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物，二(叔丁基过氧化异丙基)苯，过氧化二苯甲酰，过氧化二异丙苯，二叔丁基过氧化物，叔丁基枯基过氧化物，叔丁基过氧基-3,5,5-三甲基己酸酯，过氧化苯甲酸叔丁酯，叔丁基过氧基2-乙基己基碳酸酯组成的组中。
优选地，所述有机过氧化物化学物质以0.1至4phr的量存在于所述配混物中。
优选地，所述补强填料以1至50phr的量存在于所述配混物中。
本发明的另一个主题是用本发明的配混物主题生产的轮胎部件。
优选地，所述部件是胎面。
最后，本发明的最后一个主题是包括用本发明的配混物主题产生的部件的轮胎。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，给出以下实施例，纯粹是出于说明性的非限制性目的。
实施例
制备五种比较配混物(配混物A-E)和根据本发明的配混物(配混物F)。
比较配混物可以描述如下：配混物A是在硫化体系中没有有机过氧化物化学物质且没有补强树脂的标准配混物；配混物B在硫化体系中包含与硫一起的有机过氧化物化学物质，但不包含补强树脂；配混物C与配混物A不同，因为其具有一半量的炭黑；配混物D也包含相对于配混物A的一半量的炭黑，包含补强树脂，但在硫化体系中仅包含硫而不包含有机过氧化物化学物质；配混物E也包含相对于配混物A的一半量的炭黑，包含补强树脂，但与配混物D不同，在硫化体系中仅包含有机过氧化物化学物质而不包含硫。
根据本发明原理制备的配混物(配混物F)与比较配混物的不同之处在于，其具有一半量的炭黑，并且包含在硫化体系中与有机过氧化物化学物质和硫同时存在的补强树脂。
根据下述方法制备配混物A-F。
-配混物的制备-
(第一混合步骤)
在混合开始之前，将聚合物基料、炭黑和补强树脂的亚甲基受体化学物质加载到具有切向转子和230-270升内部体积的混合器中，达到填充因子范围为66-72％。
将混合器在40至60r.p.m.的速度下操作，一旦达到140至160℃的温度，排出所形成的混合物。
(第二混合步骤)
将从前述步骤获得的混合物在以40至60r.p.m.的速度操作的混合器中再次混合。随后，一旦达到130至150℃的温度就排出。
(第三混合步骤)
将由硫、促进剂和/或有机过氧化物化学物质和/或亚甲基供体化学物质组成的硫化体系加入到从前述步骤获得的混合物中，达到63-67％的填充系数。
混合器的操作速度为20-40r.p.m.。一旦达到90-110℃的温度，排出所形成的混合物。
如果不同于以上给出的实施例，补强树脂是单组分的，则将其在最终混合步骤中与硫化体系一起加入。
表I显示以phr表示的配混物的组成。
表I
配混物 A B C D E F
天然橡胶 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0
丁基橡胶 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0
炭黑 40.0 40.0 20.0 20.0 20.0 20.0
苯酚甲醛树脂 -- -- -- 15.0 15.0 15.0
HMMM -- -- -- 5.0 5.0 5.0
硫 3.0 1.5 3.0 3.0 -- 1.5
过氧化二异丙苯 -- 1.5 -- -- 3.0 1.5
促进剂 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
使用的炭黑是N234。
苯酚甲醛和HMMM(六甲氧基甲胺)分别是双组分补强树脂的亚甲基受体化学物质和亚甲基供体化学物质。
过氧化二异丙苯是有机过氧化物化学物质。
所使用的促进剂是N-叔丁基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺(TBBS)。
实验测试
一旦硫化，将配混物进行实验测试以确定根据本发明的配混物相对于比较配混物的优点。
特别地，所述配混物经历了机械和动态性质的测试。机械性能是根据ASTM D412C标准测量，而动态性能是根据ISO 4664标准测量。
如本领域技术人员已知的，滚动阻力参数与滞后值严格相关：滞后值越低，滚动阻力越好。
为了评价配混物的长期稳定性，使它们经历“老化”步骤，在该程序期间进行对机械性能的定期测试。在老化过程中，将配混物保持在符合ISO 188标准的100℃的温度下。
表II显示了进行的实验测试的值。滞后和韧性值被指示为相对于比较配混物A的值，而稳定性值是以相对于老化前记录的数据的百分数表示(指数越高，性能越好)。
表II
配混物 A B C D E F
滞后 100 100 130 120 120 130
韧性 100 100 65 100 100 100
老化6天后的韧性 40 45 55 55 60 80
表III显示了关于配混物A和F在100℃下老化1、3和6天后的韧性值。所述值是以相对于老化前配混物的值的百分比表示。
表III
老化天数 0天 1天 3天 6天
配混物A 100 62 50 40
配混物F 100 90 85 80
从表II和III中给出的数据可以看出，由于补强树脂与包含硫和有机过氧化物化学物质两者的硫化体系的组合的协同效应，确保了滚动阻力方面的改进，而不损害机械性能，并且尤其是在机械性能的长期稳定性方面有甚至更令人惊讶的改进。
比较配混物B-D证实，仅上述组合的部分条件不能保证上述优点。
特别地，上述协同作用在配混物的稳定性中的效果是非常令人惊讶的。事实上，比较配混物显示，在硫化体系中硫和有机过氧化物化学物质的唯一组合(配混物B)，或者单独存在补强树脂与仅含硫的硫化体系(配混物D)，或单独存在补强树脂与仅含有机过氧化物化学物质的硫化体系(配混物E)，导致各配混物的稳定性远低于组合存在补强树脂与包含硫和有机过氧化物化学物质两者的硫化体系所获得的稳定性。
总而言之，补强树脂与包含硫和有机过氧化物化学物质两者的硫化体系的组合存在，允许在不损害机械特性的情况下减少补强填料的量，并令人惊讶地保证所述配混物的机械性能在长期稳定性方面的高值。

Claims (11)

1.一种橡胶配混物，其包含至少一种可交联聚合物基料、补强填料和硫化体系；所述配混物的特征在于包含一种补强树脂，并且所述硫化体系至少包含硫和有机过氧化物化学物质。
2.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于所述补强树脂是与所述硫化体系一起加入到正制备的所述配混物中的单组分树脂。
3.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于所述补强树脂是双组分树脂；所述双组分树脂的甲基受体化学物质在母料混合步骤期间加入到正制备的所述配混物中，且亚甲基供体化学物质与所述硫化体系一起加入到正制备的所述配混物中。
4.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混物，其特征在于所述补强树脂包括在由丙烯酸系树脂，醇酸系树脂，胺系树脂，酰胺系树脂，马来酰亚胺系树脂，马来系树脂，环氧系树脂，呋喃系树脂，酚醛树脂，苯酚甲醛树脂，聚酰胺树脂，聚酯树脂，聚氨酯树脂，乙烯基系树脂，乙烯基酯树脂，氰基丙烯酸系树脂，硅酮树脂，硅氧烷树脂，三聚氰胺树脂，脲醛树脂，富马酸系树脂组成的组中。
5.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混物，其特征在于所述有机过氧化物化学物质包括在由1,1-二(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷，2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己炔，3,3,5,7,7-五甲基-1,2,4-三氧杂环庚烷，丁基4,4-二(叔丁基过氧基)戊酸酯，二(2,4-二氯苯甲酰基)二(4-甲基苯甲酰基)过氧化物，二(叔丁基过氧化异丙基)苯，过氧化二苯甲酰，过氧化二异丙苯，二叔丁基过氧化物，叔丁基枯基过氧化物，叔丁基过氧基-3,5,5-三甲基己酸酯，过氧化苯甲酸叔丁酯，叔丁基过氧基2-乙基己基碳酸酯组成的组中。
6.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混物，其特征在于所述有机过氧化物化学物质以0.1至4phr的量存在于所述配混物中。
7.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混物，其特征在于所述补强树脂以1至50phr的量存在于所述配混物中。
8.根据前述权利要求任一项所述的橡胶配混物，其特征在于所述补强填料以5至30phr的量存在于所述配混物中。
9.一种用根据前述权利要求任一项所述的配混物制造的轮胎部件。
10.一种用根据前述权利要求1～8任一项所述的配混物制造的胎面。
11.一种轮胎，其包括根据权利要求9所述的部件。
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