CN106459511B - 生产轮胎的橡胶配混物 - Google Patents

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Abstract

一种橡胶配混物，其包含至少一种具有可交联不饱和链的聚合物基料、加强填料、硫化体系、以及聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂，所述相互作用剂是由具有适合于在硫化步骤中与所述聚合物基料反应的胺类基团和硫原子的化合物构成的。所述相互作用剂具有式(II)或(III)；其中：y的范围为0至6，R3是含有硫且含有范围为1至10的碳原子数的脂族链；其中：p的范围为1至6。

Description

生产轮胎的橡胶配混物
技术领域
本发明涉及生产轮胎的橡胶配混物。本发明的主题配混物的特征在于改善聚合物基料与加强填料之间的相互作用，无论加强填料是炭黑还是二氧化硅。
背景技术
如已知的，在轮胎用配混物中，加强填料与聚合物基料之间的相互作用对硫化的配混物的物性具有直接的影响。特别地，加强填料与聚合物基料之间的相互作用越大导致在配混物中加强填料的分散越好，结果在耐磨耗性、耐裂纹生长性和拉伸特性的改善方面改善。这些改善必然地导致轮胎更长的寿命。
为了改善聚合物基料与加强填料之间的相互作用，使用适当官能化的聚合物基料是已知的。
虽然所述解决方案改善了聚合物基料与加强填料之间的相互作用，然而其遭受在成本和选择性方面的缺点。事实上，这些官能化的聚合物基料是特别昂贵的且对使用的加强填料的种类有选择性。如已知的，通常用于轮胎配混物的加强填料是炭黑和二氧化硅。根据配混物的种类或其在轮胎中的功能，使用炭黑或二氧化硅或其混合物。仅在炭黑的情况下或仅在二氧化硅的情况下是有效的解决方案由此是限制性的因素。
由此需要寻找能够改善聚合物基料与加强填料之间的相互作用而没有官能化的聚合物基料的缺点的解决方案。
发明内容
本发明的主题是一种橡胶配混物，其包含至少一种具有可交联不饱和链的聚合物基料、加强填料和硫化体系；所述橡胶配混物包含聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂(interaction agent)，所述相互作用剂是由具有适合于在硫化期间与聚合物基料反应的一个胺类基团和一个硫原子的化合物构成的，所述橡胶配混物的特征在于，所述相互作用剂具有式(II)或(III)：
其中：
y的范围为0至6，
R3是含有硫且含有范围为1至10的碳原子数的脂族链；
其中：
p的范围为1至6。
此处和以下，就硫化体系而言，我们是指至少包含硫磺和促进化合物的各成分的复合物，其在配混物的制备中，在最终混炼步骤中添加，并且具有一旦配混物经历硫化温度则促进聚合物基料的硫化的目的。
优选地，所述聚合物基料是合成聚合物；甚至更优选所述聚合物基料是丁苯合成橡胶或聚丁二烯合成橡胶。
优选地，所述相互作用剂以范围为1至10phr的量存在于所述配混物中。
优选地，所述加强填料是二氧化硅、或炭黑、或其混合物。
本发明的进一步主题是一种轮胎部件，其使用本发明的主题配混物来生产。
优选地，所述轮胎部件是胎面。
本发明的进一步主题是一种轮胎，其包括至少一个使用本发明主题的配混物生产的部件。
本发明的进一步主题是如上定义的化合物作为聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂的用途。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下给出仅用于表明非限制性目的的实施方案的实施例。
实施例
两组实例通过使用不同的加强填料来区分生产。在第一组实例中，使用二氧化硅，而在第二组实例中，使用炭黑。
两组实例各自包括本发明的两个实施例和两个比较例。本发明的实施例(A、B；E、F)通过所使用的相互作用剂的不同种类和不同量来相互区分。第一组的两个比较例(C；G)，由于其不包含相互作用剂的事实，而是与本发明的其他实施例的配混物不同的配混物。第二组的两个比较例(D；H)，由于其不包含相互作用剂而包括根据现有技术的解决方案的官能化的聚合物基料的事实，而是与本发明的实施例的配混物不同的配混物。
各实例的配混物根据与本发明的目的不相关的标准程序来制备。
-配混物的制备-
(第一混炼步骤)
将聚合物基料、炭黑或二氧化硅与硅烷偶联剂、和至少用于本发明的配混物中的聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂一起在开始混炼之前装入具有正切转子且内容积范围为230-270升的混炼机中，达到范围为66％-72％的填充因子。
在范围为40-60r.p.m.的速度下运行混炼机，并且一旦达到范围为140-160℃的温度，就将形成的混合物排出。
(第二混炼步骤)
将从先前步骤获得的混合物在范围为40-60r.p.m.的速度下运行的混炼机中再加工，随后一旦达到范围为130-150℃的温度就排出。
(第三混炼步骤)
将由硫磺和促进剂构成的硫化体系添加至从先前步骤获得的混合物，达到范围为63-67％的填充因子。
在范围为20-40r.p.m.的速度下运行混炼机，并且一旦达到范围为100-110℃的温度，就将形成的混合物排出。
表I和II分别示出第一组和第二组实例的配混物的组成。
表I
配混物 A B C D
SBR 100 100 100 --
官能化的聚合物基料(a) -- -- -- 100
二氧化硅 78 78 78 78
硅烷偶联剂 8 8 8 8
式(II)相互作用剂 4 -- -- --
式(III)相互作用剂 -- 2 -- --
硫磺 2 2 2 2
促进剂 3.5 3.5 3.5 3.5
表II
配混物 E F G H
SBR 100 100 100 --
官能化的聚合物基料(b) -- -- -- 100
炭黑 89 89 89 89
式(II)相互作用剂 4 -- -- --
式(III)相互作用剂 -- 2 -- --
硫磺 2 2 2 2
促进剂 3.5 3.5 3.5 3.5
SBR是溶液形式的丁苯合成橡胶，其平均分子量范围分别为800-1500×103和500-900×103；苯乙烯含量范围为10-45％，乙烯基含量范围为20-70％并且油含量范围为0-30％。
官能化的聚合物基料(a)由在链末端使用羧基官能化且苯乙烯含量范围为0-40％的SBR橡胶构成。
官能化的聚合物基料(b)由在链末端使用胺类基团官能化的BR橡胶构成。
使用的二氧化硅由公司EVONIK在商品名Ultrasil VN3GR下销售并且具有大约170m2/g的表面积。
使用的硅烷偶联剂属于多硫化物有机硅烷类并且由公司EVONIK在商品名SI75下销售。
使用的炭黑是N330。
使用的促进剂是TBBS。
使用的相互作用剂是：
-式(II)的化合物是4-(甲硫基)-苄胺：
-式(III)的化合物是2-(巯基甲基)-吡啶：
将表I和II中的配混物进行一系列试验从而评价它们的特性。特别地，研究了粘度、加强填料与聚合物基料之间的化学结合、流变特性、动态特性和耐磨耗性。
特别地，粘度根据ASTM 1646标准来测量，流变特性根据ASTM D5289标准来测量，动态特性根据ASTM D5992标准来测量，耐磨耗性根据DIN 53516标准来测量，并且加强填料与聚合物基料之间的化学结合通过通常作为聚合物-填料化学-物理相互作用的指标用于文献中的结合橡胶参数来表明；对未硫化的样品进行试验，并且通常测定处理之后不溶于THF中(环境温度下24小时)的配混物的分数。
表III和IV示出实验性试验的值。各值分别相对于比较例C和G的值而指数化。
表III
配混物 A B C D
结合橡胶* 105 110 100 110
粘度** 101 107 100 120
t10 98 101 100 100
t50 105 99 100 100
t90 122 97 100 100
E’(0.1％) 97 99 100 100
E’(4.0％) 98 101 100 100
Tanδ(60℃) 98 103 100 98
耐磨耗性 105 110 100 110
表IV
配混物 E F G H
结合橡胶* 108 116 100 110
粘度** 103 110 100 110
t10 109 110 100 100
t50 110 110 100 100
t90 108 107 100 100
E’(0.1％) 102 104 100 100
E’(4.0％) 102 104 100 100
Tanδ(60℃) 100 101 100 98
耐磨耗性 105 110 100 110
(*)该值越高，结果越好。
(**)该值越高，结果越差。
从表III和IV中报道的数据，可以看出的是，与各值相对于其指数化的比较例(配混物C和G)相比，本发明的配混物具有更高的聚合物基料与加强填料之间的相互作用。该更高的相互作用必然反映在耐磨耗性值上。
表III和IV中的数据也示出，本发明采用的解决方案提供了对二氧化硅和炭黑都有效的相同的相互作用剂，就生产性而言具有明显的优势。
另外，相对于包含官能化的聚合物基料的比较配混物(配混物D和H)，也可注意到在聚合物基料与加强填料之间的相互作用方面的改善。这意味着本发明与现有技术的解决方案相比不仅解决了成本和官能化的聚合物基料的选择性的前述问题，而且也可以改善聚合物基料与加强填料之间的相互作用的效果。
最后，应该强调的是，表III和IV中报道的数据示出，相互作用剂的存在仅微不足道地改变配混物的流变特性和动态特性。特别对于流变特性，可以令人惊讶地判定该证据，这是因为相互作用剂包含适合于在硫化步骤中与聚合物基料反应的硫原子。

Claims (10)

1.一种橡胶配混物，其包含至少一种具有可交联不饱和链的聚合物基料、加强填料和硫化体系；所述橡胶配混物包含聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂，所述相互作用剂是由具有适合于在硫化步骤中与所述聚合物基料反应的胺类基团和硫原子的化合物构成的，所述橡胶配混物的特征在于，所述相互作用剂具有式(II)或(III)：
其中：
y的范围为0至6，
R3是含有硫且含有范围为1至10的碳原子数的脂族链；
其中：
p的范围为1至6。
2.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于，所述相互作用剂以范围为1至10phr的量存在于所述配混物中。
3.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于，所述加强填料是二氧化硅、或炭黑、或其混合物。
4.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于，所述式(II)的相互作用剂是4-(甲硫基)-苄胺。
5.根据权利要求1所述的橡胶配混物，其特征在于，所述式(III)的相互作用剂是2-(巯基甲基)-吡啶。
6.一种轮胎部件，其使用根据权利要求1-5任一项所述的配混物来生产。
7.一种轮胎，其包括至少一个根据权利要求6所述的部件。
8.一种具有适合于在硫化步骤中与聚合物基料反应的胺类基团和硫原子的化合物作为聚合物基料与加强填料之间的相互作用剂的用途，所述相互作用剂具有式(II)和(III)：
其中：
y的范围为0至6，
R3是含有硫且含有范围为1至10的碳原子数的脂族链；
其中：
p的范围为1至6。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述式(II)的相互作用剂是4-(甲硫基)-苄胺。
10.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述式(III)的相互作用剂是2-(巯基甲基)-吡啶。
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