CN108025592A - 飞机轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于装配飞机并且具有改进的耐磨性的轮胎。所述轮胎的胎面包含由至少一种增强填料、交联体系和弹性体基质制成的组合物，所述弹性体基质包含15至75份/100份弹性体即15至75phr的异戊二烯弹性体，以及25至85phr的锡官能化的苯乙烯‑丁二烯共聚物，异戊二烯弹性体以及锡官能化的苯乙烯‑丁二烯共聚物的总含量在45至100phr的范围内。

Description

飞机轮胎
技术领域
本发明涉及旨在装配飞机的轮胎，其特别是在着陆阶段的过程中，表现出改进的耐磨性。
背景技术
众所周知，飞机轮胎必须经受升高的压力、负载和速度条件。此外，其还必须满足耐磨性和耐久性的安全要求。耐久性理解为意指轮胎随时间忍受其所经受的循环应力的能力。当飞机轮胎的胎面磨损时，这标志着第一次使用寿命的结束，对轮胎进行翻新，亦即将经磨损的胎面替换为新胎面，从而使得存在第二次使用寿命。改进的耐磨性使得可在每次使用寿命中进行更多次的着陆。改进的耐久性使得可增加同一轮胎的使用寿命的次数。
已知在飞机轮胎胎面中使用基于天然橡胶和炭黑的橡胶组合物，这两种主要成分使得可以获得具有与飞机轮胎的使用条件相容的性质的组合物。除了这些主要成分之外，这些组合物还包含用于这类组合物的常规添加剂，例如硫化体系和保护剂。
这样的飞机轮胎胎面组合物已经使用了许多年，并且表现出使得它们可经受飞机轮胎的非常特定的磨损条件的机械性质。这是因为这些轮胎经受非常大的温度和速度变化，特别是在着陆时，它们必须从零速度变化到非常高的速度，导致相当大量的发热和相当大量的磨损。这些特定的磨损条件不涉及其它类型的轮胎，例如乘用车辆、重型车辆、土木工程车辆或地上车辆的轮胎。
通常，飞机轮胎胎面组合物仅包含天然橡胶，所述天然橡胶使得可以保证轮胎的耐磨性和热稳定性之间的最佳平衡。
事实上，对于飞机轮胎制造商来说，总是有利的是找到更加有效且更具耐性的解决方案，特别是对飞机着陆过程中产生的极端和特定的磨损条件更具耐性的解决方案。一个研究(S.K.Clark,"Touchdown dynamics",Precision Measurement Company,AnnArbor,MI,NASA,Langley Research Center,Computational Modeling of Tires，第9-19页，于1995年8月出版)已经描述飞机轮胎在着陆时经受的应力并提供了在这些应力的过程中提高飞机轮胎性能质量的方法。
因此实际需要提供如下的飞机轮胎，所述飞机轮胎表现出更好的耐磨性，特别是对着陆过程中产生的磨损的耐性，同时保持轮胎良好的机械和热性质。
发明内容
在其调查研究过程中，申请人公司已经发现，飞机轮胎胎面的特定组合物能够改进飞机轮胎的性质，特别是对于这些轮胎的着陆阶段而言的性质，同时保持轮胎良好的机械和热性质。
因此，本发明特别涉及飞机轮胎，其胎面包含基于至少一种增强填料、交联体系和弹性体基质的组合物，所述弹性体基质包含：
-15至75份/100份弹性体即15至75phr的异戊二烯弹性体，以及
-25至85phr的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，
异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量在45至100phr的范围内。
其还涉及本文中描述的组合物在飞机轮胎胎面中用以改进所述轮胎的耐磨性，特别是对着陆过程中产生的磨损的耐性的用途。还描述了根据本发明的轮胎用以改进所述轮胎的耐磨性，特别是对着陆过程中产生的磨损的耐性的用途。
具体实施方式
定义
在本发明的含义内，表述“重量份/100重量份弹性体”(或phr)应理解为意指重量份数/100份弹性体或橡胶。
在本文中，除非另外明确指明，示出的所有百分比(％)均为重量百分比(％)。此外，由表述“在a和b之间”表示的任何数值区间代表从大于a延伸至小于b的数值范围(即不包括端值a和b)，而由表述“a至b”表示的任何数值区间意指从a延伸直至b的数值范围(即包括严格端值a和b)。在本文中，当数值区间表示为表述“a至b”时，还优选表示由表述“在a和b之间”代表的区间。
在本文中，表述组合物“基于”应理解为意指组合物包含所用的各种组分的混合物和/或反应产物，在制备组合物的各个阶段的过程中，特别是在其交联或硫化的过程中，这些基本组分中的一些能够或旨在至少部分地与彼此反应。
在本文中，表述“主要包含”理解为意指包含大于50％。其可例如为大于60％、70％、80％、90％、实际上甚至100％。除非另外指明，百分比表示为重量百分比。
除非另外指明，在本文中描述的成分形成根据本发明的飞机轮胎的胎面组合物的部分。它们各自的引入含量对应于它们在根据本发明的飞机轮胎胎面组合物中的含量。
弹性体基质
根据本发明，弹性体基质包含：
-15至75phr的异戊二烯弹性体，以及
-25至85phr的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，
异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量在45至100phr的范围内。
“异戊二烯弹性体”以已知的方式理解为意指异戊二烯均聚物或共聚物，换言之，选自天然橡胶(NR)、合成聚异戊二烯(IR)、各种异戊二烯共聚物以及这些弹性体的混合物的二烯弹性体。在异戊二烯共聚物中，将特别提及异丁烯/异戊二烯(丁基橡胶-IIR)、异戊二烯/苯乙烯(SIR)、异戊二烯/丁二烯(BIR)或异戊二烯/丁二烯/苯乙烯(SBIR)共聚物。该异戊二烯弹性体优选为天然橡胶或者合成的顺式-1,4-聚异戊二烯，优选天然橡胶。例如，合成聚异戊二烯能够为顺式-1,4-键含量(摩尔％)大于90％，还更优选大于98％的聚异戊二烯。
用在本发明的情况中的弹性体能够为例如嵌段、无规、序列或微序列弹性体，并能够在分散体或溶液中制备；能够用偶联剂和/或星形支化剂和/或官能化剂使它们偶联和/或星形支化和/或官能化。
优选地，根据本发明，异戊二烯弹性体的含量能够在20至70phr，例如20至65或30至65phr，例如25至60phr，例如25至50phr的范围内。
异戊二烯弹性体能够选自天然橡胶、合成聚异戊二烯以及它们的混合物。优选地，异戊二烯弹性体为天然橡胶。
在本发明的含义内，丁二烯单元和苯乙烯单元的共聚物是指通过一种或多种丁二烯与一种或多种苯乙烯化合物共聚获得的任何共聚物。例如以下适合作为苯乙烯化合物：苯乙烯、(邻-、间-或对-)甲基苯乙烯、“乙烯基甲苯”商用混合物、对-(叔丁基)苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基均三甲基苯、二乙烯基苯或乙烯基萘。这些弹性体能够具有取决于所用聚合条件，特别是改性剂和/或无规化剂的存在或不存在以及所用改性剂和/或无规化剂的量的任何微结构。弹性体能够为例如嵌段、无规、序列或微序列弹性体，并且能够在分散体或溶液中制备。
锡(Sn)官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，亦即包含C-Sn键(也称为Sn官能化)的丁二烯-苯乙烯共聚物能够通过官能化剂和/或偶联剂和/或星形支化剂进行单个官能化(在链端的C-Sn键)和/或偶联(在两条链之间的Sn原子)和/或星形支化(在3条或更多条链之间的Sn原子)。通常，为了将与锡结合的所有这些弹性体汇集在一起，使用术语“锡官能化的弹性体”。这些弹性体为本领域技术人员所已知，例如在文献WO 2011/042507中所描述的那些。
存在苯乙烯-丁二烯共聚物的其它类型的官能化，例如硅烷醇或具有硅烷醇封端的聚硅氧烷官能团，或者环氧化的苯乙烯-丁二烯共聚物。除了用锡的官能化之外，在本发明的情况中还可以存在这样的官能化。
本领域技术人员公知能够用在本发明的情况中的官能化剂和/或偶联剂和/或星形支化剂。作为官能化剂的例子，可以提及能够对应于通式(X1 1R1 2Sn)-O-(SnR1 3-yX1 y)或(X1 1R1 2Sn)-O-(CH2)n-O-(SnR1 3-yX1 y)的锡衍生官能化剂，其中y表示值为0或1的整数，R1表示具有1至12个碳原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基或乙烯基，优选丁基，X1为卤原子，优选氯，并且n表示1至20的整数，优选4。此外，作为含锡偶联剂或星形支化剂，可以提及式SnRxX4-x的锡衍生物，x表示值为0至2的整数，R表示具有1至10个碳原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基、芳烷基或乙烯基，优选具有1至4个碳原子的烷基，并且X为卤原子，优选氯。作为优选的锡衍生物，可以提及二氯二丁基锡或四氯化锡，后者是非常特别优选的。
锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物本身能够以已知的方式通过锡衍生物与丁二烯-苯乙烯共聚物的反应获得。星形支化的二烯弹性体的制备例如描述于专利US 3 393182中。
锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物优选为无规丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)。于是将参考锡官能化的SBR(Sn-SBR)。其能够例如涉及在乳液中制备的SBR(“ESBR”)或在溶液中制备的SBR(“SSBR”)。SBR的丁二烯部分的乙烯基(1,2-)、反式-1,4-和顺式-1,4-键的含量能够变化。例如，乙烯基含量能够在15％和80％(摩尔％)之间，反式-1,4-键的含量在15％和80％(摩尔％)之间。
优选地，根据本发明，锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的含量在30至80phr，例如35至80phr，例如40至75phr，例如50至75phr的范围内。
优选地，锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物为包含低苯乙烯含量的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物。包含低苯乙烯含量的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物中的苯乙烯含量能够在5％至25％，优选5％至20％，更优选10％至19％的范围内。
在本发明的特定实施方案中，异戊二烯弹性体以及锡官能化丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量能够为100phr。换言之，根据该实施方案，根据本发明的飞机轮胎胎面组合物的弹性体基质仅包含异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物。
在本发明的另一特定实施方案中，异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量还能够在45至小于100phr的范围内。换言之，根据该实施方案，除了异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物之外，根据本发明的飞机轮胎胎面组合物的弹性体基质还包含大于0至55phr的另一二烯弹性体。异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量能够例如在50至小于100phr，优选45至90phr，例如70至80phr的范围内。术语“另外的二烯弹性体”理解为意指除了异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物之外的二烯弹性体。
术语“二烯弹性体”应当以已知的方式理解为意指至少部分(即均聚物或共聚物)得自二烯单体(带有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)的(理解为一种或多种)弹性体。
这些二烯弹性体为本领域技术人员所公知，并且能够用于组合物中的二烯弹性体更特别地理解为意指：
-通过使具有4至12个碳原子的共轭二烯单体聚合而获得的任何均聚物；
-通过使一种或多种共轭二烯与彼此或与一种或多种具有8至20个碳原子的乙烯基芳族化合物共聚而获得的任何共聚物；
-通过使乙烯和具有3至6个碳原子的α-烯烃与具有6至12个碳原子的非共轭二烯单体共聚而获得的三元共聚物，例如，由乙烯和丙烯与上述类型的非共轭二烯单体(例如特别是1,4-己二烯、亚乙基降冰片烯或二环戊二烯)获得的弹性体；
-异丁烯与异戊二烯的共聚物(丁基橡胶)，以及该类共聚物的卤化形式，特别是氯化或溴化形式。
以下特别适合作为共轭二烯：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-丁二烯或2-甲基-3-异丙基-1,3-丁二烯)、芳基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯或2,4-己二烯。适合作为乙烯基芳族化合物的是例如苯乙烯、(邻-、间-或对-)甲基苯乙烯、“乙烯基甲苯”商用混合物、对-(叔丁基)苯乙烯、甲氧基苯乙烯、氯苯乙烯、乙烯基均三甲基苯、二乙烯基苯或乙烯基萘。
优选地，根据本发明的该实施方案，另外的二烯弹性体能够选自锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，聚丁二烯以及这些二烯弹性体中的至少两种例如2、3、4、5种、实际上甚至更多种的混合物。
未用锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物能够例如为丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)。其能够例如涉及在乳液中制备的SBR(“ESBR”)或在溶液中制备的SBR(“SSBR”)。SBR的丁二烯部分的乙烯基(1,2-)、反式-1,4-和顺式-1,4-键的含量能够变化。例如，乙烯基含量能够在15％和80％(摩尔％)之间，反式-1,4-键的含量在15％和80％(摩尔％)之间。
优选地，根据本发明的该实施方案，另外的二烯弹性体主要包含聚丁二烯。
优选地，聚丁二烯能够例如为主要包含顺式-1,4-键的聚丁二烯。其能够例如为在顺式-1,4-聚丁二烯基质中包含5％至25％的间同立构1,2-聚丁二烯的复合聚丁二烯，例如来自Ube的“VCR412Ubepol”，其在顺式-1,4-聚丁二烯基质中包含12％的间同立构1,2-聚丁二烯。
另外的二烯弹性体的含量能够取决于该另外的二烯弹性体的性质。该含量能够在大于0至50phr，优选10至55phr，优选20至30phr的范围内。
当另外的二烯弹性体主要包含主要含顺式-1,4-键的聚丁二烯时，二烯弹性体的含量能够在10至30phr，优选15至25phr的范围内。
当另外的二烯弹性体主要包含复合聚丁二烯，所述复合聚丁二烯在顺式-1,4-聚丁二烯基质中包含5％至25％的间同立构1,2-聚丁二烯时，另外的二烯弹性体的含量在10至55phr，优选30至55phr，优选40至55phr，优选45至50phr的范围内。
增强填料
增强填料因其能够增强可用于制造轮胎的橡胶组合物而被已知。
根据本发明，增强填料能够主要包含炭黑，实际上甚至仅由炭黑组成。增强填料还能够主要包含增强无机填料，实际上甚至仅由增强无机填料组成。
这样的增强填料通常由纳米颗粒组成，其(重)均尺寸小于微米，通常小于500nm，最通常在20和200nm之间，特别且更优选地在20和150nm之间。
炭黑表现出优选至少90m2/g，更优选至少100m2/g的BET比表面。在轮胎或其胎面中通常使用的炭黑(“轮胎级”炭黑)适于用作这样的炭黑。在后者中，将更特别地提及100、200或300系列(ASTM级)的增强炭黑，例如N115、N134、N234或N375炭黑。能够使用如同可商购获得的在单独状态下的炭黑，或者能够使用以任何其它的形式例如为所用的一些橡胶添加剂用作支撑物的炭黑。炭黑的BET比表面根据标准D6556-10[多点(至少5个点)方法-气体：氮气-相对压力p/po范围：0.1至0.3]测得。
术语“增强无机填料”在本文中应理解为意指任何无机或矿物填料，无论其颜色及其来源(天然或合成)，其相较于炭黑也称作“白填料”、“透明填料”甚或“非黑填料”，其能够单独增强旨在用于制造充气轮胎的橡胶组合物而无需除了中间偶联剂之外的手段，换言之，其在增强作用上能够代替常规轮胎级炭黑；这样的填料通常以已知的方式，以在其表面存在羟基(-OH)为特征。
增强无机填料以何种物理状态提供并不重要，无论其为粉末、微珠、颗粒、珠的形式或任何其它适当的致密化形式。当然，术语“增强无机填料”也理解为意指不同增强无机填料的混合物，特别是如下所述的高度可分散的硅质和/或铝质填料的混合物。
硅质类型的矿物填料，优选二氧化硅(SiO2)，特别适合作为增强无机填料。所用的二氧化硅能够为本领域技术人员已知的任何增强二氧化硅，特别是表现出BET比表面和CTAB比表面均小于40至450m2/g，优选30至400m2/g，特别是在60和300m2/g之间的任何沉淀二氧化硅或热解法二氧化硅。
在本文中，关于二氧化硅，BET比表面以已知的方式利用在“The Journal of theAmerican Chemical Society”，第60卷，第309页，1938年2月中描述的Brunauer-Emmett-Teller方法通过气体吸附加以确定，更特别地根据1996年12月的法国标准NF ISO 9277(多点(5个点)体积法-气体：氮气-脱气：在160℃下1小时–相对压力p/po范围：0.05至0.17)加以确定。CTAB比表面为根据1987年11月的法国标准NF T 45-007(方法B)确定的外表面。
为了将增强无机填料偶联至二烯弹性体，以公知的方式使用旨在在无机填料(其粒子表面)和二烯弹性体之间提供令人满意的化学和/或物理性质的连接的至少双官能的偶联剂(或结合剂)。特别地使用至少双官能的有机硅烷或聚有机硅氧烷。
偶联剂的含量有利地小于12phr，应理解通常可取的是使用含量尽量小的偶联剂。通常，偶联剂的含量占0.5重量％至15重量％，以无机填料的量计。其含量优选在0.5和9phr之间，更优选在3至9phr的范围内。该含量易于由本领域技术人员根据用在组合物中无机填料的含量来进行调节。
根据本发明，增强填料的含量能够在20至70phr，优选25至55phr，优选45至55phr的范围内。
交联体系
交联体系能够一方面基于硫，或者另一方面基于硫给体和/或过氧化物和/或双马来酰亚胺。交联体系优选为硫化体系，亦即基于硫(或基于给硫剂)和主硫化促进剂的体系。除了该基本硫化体系之外，在第一非制备阶段过程中和/或在制备阶段过程中引入各种已知的次硫化促进剂或硫化活化剂，例如氧化锌、硬脂酸或等效化合物，或胍衍生物(特别是二苯胍)，或已知的硫化阻滞剂，如随后所述。
以在0.5和12phr之间，特别是在1和10phr之间的优选含量使用硫。以在0.5和10phr之间，更优选在0.5和5.0phr之间的优选含量使用主硫化促进剂。
各种添加剂
橡胶组合物还能够包含通常用在弹性体组合物(旨在构成胎面)中的所有或部分常见添加剂，例如增塑剂、颜料、保护剂(例如抗臭氧蜡、化学抗臭氧剂或抗氧化剂)、或抗疲劳剂。
飞机轮胎
本发明涉及旨在装配飞机的轮胎。飞机轮胎经受与其使用有关的高度特定的应力，并且相对于其它类型的轮胎(例如乘用车辆、重型车辆、土木工程车辆或地上车辆的轮胎)表现出某些区别性特征。
通常，轮胎包括胎面，所述胎面旨在经由行驶表面与地面接触并且通过两个胎侧连接至两个胎圈，两个胎圈旨在提供轮胎与轮胎安装于其上的轮辋之间的机械连接。
子午线轮胎更特别地包括增强件，所述增强件包括在径向上位于胎面内部的胎冠增强件以及在径向上位于胎冠增强件的内部的胎体增强件。
飞机轮胎的胎体增强件通常包括多个胎体层，所述胎体层在两个胎圈之间延伸并且分为第一组和第二组。
第一组由胎体层组成，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的内部朝向外部围绕被称为胎圈丝线的周向增强元件缠绕从而形成卷边，所述卷边的端部通常在径向上位于胎圈丝线的径向最外点的外部。卷边为胎体层的径向最内点与其端部之间的胎体层部分。第一组的胎体层为最靠近轮胎内腔的胎体层并且因此为胎侧中的轴向最内胎体层。
第二组由胎体层组成，所述胎体层在每个胎圈内从轮胎的外部朝向内部延伸直至端部，所述端部通常在径向上位于胎圈丝线的径向最外点的内部。第二组的胎体层为最靠近轮胎外表面的胎体层并且因此为胎侧中的轴向最外胎体层。
通常，第二组的胎体层在其整个长度上设置在第一组的胎体层的外部，亦即第二组的胎体层特别地覆盖第一组的胎体层的卷边。第一组和第二组的每个胎体层由增强元件组成，所述增强元件彼此平行并且与周向方向形成在80°和100°之间的角度。
根据本发明，轮胎能够包括2至12个，优选5至10个的胎体层数量。
胎体层的增强元件通常为由纺制织物长丝组成、优选由脂族聚酰胺或芳族聚酰胺制成的帘线，并且其特征在于它们在延伸中的机械性质。织物增强元件在400mm的初始长度上以200mm/min的标称速度经受拉伸。所有结果为10次测量的平均。
在使用中，飞机轮胎经受导致高弯曲度(通常大于30％(例如大于32％或35％))的负载和压力的组合。根据定义，轮胎的弯曲度是当轮胎在例如由轮胎和轮辋协会或TRA的标准定义的压力和负载条件下从未负载的充气状态改变至静态负载的充气状态时其的径向变形，或其在径向高度上的变化。其定义为轮胎的径向高度的变化与轮胎的外径和轮辋的最大直径之间的差值的一半的比值，所述轮胎的外径在充气至参考压力的未负载状态下在静态条件下测量，所述轮辋的最大直径在轮辋凸缘上测量。TRA标准特别地将飞机轮胎的压扁定义为其压扁半径，亦即定义为在参考压力和负载条件下轮胎的车轮轴线与轮胎接触的地面的平面之间的距离。
此外飞机轮胎经受通常大于9巴的高充气压力。该高压水平意味着用作胎体增强件的大量胎体层分摊从而确保轮胎对这种压力水平具有耐性并具有高安全系数。举例而言，假设安全系数等于4，轮胎的胎体增强件的操作压力经TRA标准推荐等于15巴，轮胎的胎体增强件必须分摊以抵挡等于60巴的压力。因此，根据本发明，轮胎能够具有大于9巴，优选9至20巴的充气压力。
根据本发明的飞机轮胎能够用在任何类型的飞机上。它们特别地有利于使用大尺寸轮胎的飞机。这是因为飞机轮胎的尺寸越大，在着陆时对轮胎的整体磨损的磨损影响将越大。因此，根据本发明，轮胎能够具有大于18英寸，优选20至23英寸的尺寸。
在使用中，行驶机械应力引发在轮胎的围绕轮辋凸缘缠绕的胎圈中的弯曲循环。这些弯曲循环特别地在胎体层的位于轮辋弯曲区域中的部分中，产生胎体层的增强元件的结合伸长变化的曲率变化。特别是在轴向最外胎体层中，这些伸长变化或变形能够具有对应于处于压缩的负的最小值。这种处于压缩能够引发增强元件的疲劳故障，并因此引发轮胎的过早劣化。
因此，根据本发明的飞机轮胎优选地为这样的飞机轮胎，其在使用过程中经受的负载和压力的组合引发大于30的弯曲度。
类似地，根据本发明的飞机轮胎优选地为这样的飞机轮胎，其除了胎面以外还包括内部结构，所述内部结构包括在两个胎圈之间延伸并分为第一组和第二组的多个胎体层，第一组由在每个胎圈中从轮胎的内部向外部缠绕的胎体层组成，第二组由在每个胎圈中从轮胎的外部向内部延伸的胎体层组成。
橡胶组合物的制备
能够在合适的混合器中，根据本领域技术人员公知的通用程序，使用两个连续制备阶段来制备用在本发明的飞机轮胎胎面中的组合物：在高温(高达在130℃和200℃之间，优选在145℃和185℃之间的最大温度)下的热机械加工或捏合的第一阶段(有时称作“非制备”阶段)，接着是在通常低于120℃，例如在60℃和100℃之间的较低温度下的机械加工的第二阶段(有时称作“制备”阶段)，在该完成阶段的过程中引入化学交联剂，特别是硫化体系。
根据本发明的轮胎胎面的组合物能够处于未加工状态(交联或硫化之前)或固化状态(交联或硫化之后)，并且能够是可用在轮胎(特别是轮胎胎面)中的半成品。
本发明的上述及其它的特征将通过阅读如下以举例说明但并非限制性方式描述的本发明的数个实施例而得以更好地理解。
实施例
I.所用的测量和测试
I.1拉伸测试
这些拉伸测试能够确定弹性模量和断裂性质，并且它们是根据2005年12月的标准NF ISO 37在类型2哑铃状试样上进行。由此在60℃下测量的断裂伸长表示为伸长的％。
I.2重量损失
该测试可以确定飞机轮胎胎面组合物的样品在高速磨耗测试机上经受磨耗测试时的重量损失。
根据S.K.Clark的论文"Touchdown dynamics"(Precision MeasurementCompany,Ann Arbor,MI,NASA,35 Langley Research Center,Computational Modelingof Tires，第9-19页，于1995年8月出版)中描述的原理进行高速磨耗测试。胎面材料在例如Norton Vulcan A30S-BF42圆盘的表面上摩擦。在接触过程中线性速度为70m/s，其中平均接触压力为15至20巴。在实验过程中，发挥接触表面的10至20MJ/m2的能量。
根据上述S.K.Clark的论文的恒能摩擦力测量装置的组件为电机、离合器、旋转盘和样品支架。
根据上述S.K.Clark的论文的恒能摩擦力测量装置的组件：
-小轮(由安装在槽轮上的测试材料制成的环形环)
-旋转盘，例如由与电动机和飞轮的轴一体化的Norton圆盘组成。
基于根据下式的重量损失来评价性能：
[重量损失性能＝对照重量损失/样品重量损失]。
结果以基数100表示。大于100的样品的性能被认为比对照更好。
I.3动力学性质(固化后)：
根据标准ASTM D 5992-96在粘度分析仪(Metravib V A4000)上测量动力学性质G*和tan(δ)max。根据标准ASTM D 1349-99，在10Hz的频率和60℃下，记录经受简单交变正弦剪切应力的硫化组合物样品(厚度4mm，横截面400mm2的圆柱形试样)的响应。从0.1％至50％(向外循环)，然后从50％至1％(返回循环)进行峰至峰的应变振幅扫描。使用的结果为复数动力学剪切模量(G*)和损耗因子tan(δ)。对于返回循环，显示出观察到的tan(δ)最大值(tan(δ)max)、以及在0.1％应变和50％应变下的值之间的复数模量(G*)之差(Payne效应)。用于在60℃下tan(δ)max值的值越低，组合物的滞后将越低并由此发热将越低。
II.组合物的制备及其在固化状态下的性质
以以下方式制备组合物C1至C5、T1、T2和T3，它们的配方以phr计示于表1和表2中。
将二烯弹性体、增强填料以及除了硫化体系之外的各种其它成分连续引入密闭式混合器(最终填充度：约70体积％)中，所述密闭式混合器的初始容器温度为约80℃。然后在一个总持续时间为约3至4min的阶段中进行热机械加工(非制备阶段)直至达到165℃的最大“滴落”温度。回收并冷却由此获得的混合物，然后将硫和次磺酰胺型促进剂引入在70℃下的混合器(均精整机)，混合所有物质(制备阶段)适当的时间(例如约十分钟)。
随后将由此获得的组合物以板材(厚度为2至3mm)的形式或者橡胶的薄片材的形式进行压延，以用于测量它们的物理或机械性质，或者将由此获得的组合物以飞机轮胎胎面的形式挤出。
实施例1：
该实施例的目的是用以显示在飞机轮胎胎面组合物中引入锡官能化的SBR的含量对耐磨性与保持的机械和热性质之间的性能折衷的影响。
T1、T2和T3是对照组合物。T1对应于本领域技术人员通常使用的飞机胎面的组合物；其是基于用作唯一弹性体的天然橡胶。T2对应于其中天然橡胶已被锡官能化的SBR代替的胎面组合物。T3对应于其中一半天然橡胶已被聚丁二烯代替的胎面组合物。
测试样C1至C3根据本发明。组合物C1至C3的不同之处在于各自的天然橡胶和锡官能化的SBR的含量。
重量损失和在60℃下断裂伸长的性能结果以相对于对照组合物T1(对应于普通胎面组合物)的基数100的百分比表示。
表1
(1)天然橡胶
(2)锡官能化的溶液SBR，具有24％的1,2-聚丁二烯单元，15.5％的苯乙烯单元—Tg＝-65℃
(3)钕聚丁二烯，98％的1,4-顺式-—Tg＝-108℃
(4)根据标准ASTM D-1765的N234级炭黑
(5)N-(1,3-二甲基丁基)-N-苯基-对-苯二胺，来自Flexsys的Santoflex 6-PPD
(6)来自Umicore的工业级氧化锌
(7)N-环己基-2-苯基噻唑次磺酰胺，来自Flexsys的Santocure CBS
上表1中所示的结果表明，组合物C1至C3的重量损失性能(表示在着陆阶段的过程中更好的耐磨性)相对于对照始终得以显著的改进。
此外，相对于对照T1(本领域技术人员通常使用的用以制造飞机轮胎胎面的飞机胎面组合物)，这些组合物C1至C3表现出低20％的在60℃下断裂伸长，这对于机械性质而言仍然是可接受的水平。而相对于T1超过20％的降低时，则可以认为机械性质不再视为对于用于飞机轮胎上的胎面组合物而言是足够的。
上述结果还表明，相对于对照T1，由在60℃下的tan(δ)max值表示的组合物的热稳定性得以保持，实际上甚至得以改进。
如由组合物T2的结果所示，组合物中不含天然橡胶导致机械性质的剧烈下降。另外，对应于其中一半天然橡胶已被聚丁二烯代替的胎面组合物的组合物T3不能显著改进耐磨性。
因此，只有根据本发明的组合物具有以下优点：在飞机着陆阶段的过程中可以实现更好的耐磨性，同时保持、实际上甚至改进组合物的热性质，并且同时保持机械性质在可接受的水平。可观察到，在组合物中使用45至75phr的锡官能化的SBR引起耐磨性与保持的热和机械性质之间的更好的性能折衷。
实施例2：
该实施例的目的是用以显示除了锡官能化的SBR之外还引入的另外的二烯弹性体对耐磨性与保持的机械和热性质之间的性能折衷的影响。
C2对应于实施例1的组合物C2。其对应于本发明的如下实施方案，在所述实施方案中除了二烯弹性体之外，仅还存在锡官能化的SBR。
测试样C4和C5根据本发明。组合物C4和C5包含额外的不同于天然的合成弹性体，如在下表2中所示。
重量损失和在60℃下断裂伸长的性能结果以相对于实施例1中对照组合物T1的基数100的百分比表示。
表2
(1)天然橡胶
(2)锡官能化的溶液SBR，具有24％的1,2-聚丁二烯单元，15.5％的苯乙烯单元—Tg＝-65℃
(3)锡官能化的溶液SBR，具有24％的1,2-聚丁二烯单元，26.5％的苯乙烯单元—Tg＝-48℃
(4)钕聚丁二烯，98％的1,4-顺式-—Tg＝-108℃
(5)来自Ube的VCR412Ubepol-复合聚丁二烯：在顺式-1,4-聚丁二烯基质中的12％的间同立构1,2-聚丁二烯
(6)根据标准ASTM D-1765的N234级炭黑
(7)N-(1,3-二甲基丁基)-N-苯基-对-苯二胺，来自Flexsys的Santoflex 6-PPD
(8)来自Umicore的工业级氧化锌
(9)N-环己基-2-苯基噻唑次磺酰胺，来自Flexsys的Santocure CBS
上表2中所示的结果表明，组合物C4和C5的重量损失性能(表示在着陆阶段的过程中更好的耐磨性)相对于对照T1始终得以显著的改进，并且比得上、实际上甚至优于根据本发明的组合物C2。
此外，相对于对照T1，这些组合物表现出远小于20％(实际上甚至更高)的在60℃下断裂伸长，并且组合物的热稳定性也相对于对照T1得以保持。这些结果比得上、实际上甚至优于根据本发明的组合物C2。
因此，根据本发明的组合物，除了异戊二烯弹性体和锡官能化的SBR以外，不管它们是否包含另一二烯弹性体，都具有以下优点：在飞机着陆阶段的过程中提供更好的耐磨性，同时保持、实际上甚至改进组合物的热性质，并且同时保持良好的机械性质。

Claims (21)

1.飞机轮胎，其胎面包含基于至少一种增强填料、交联体系和弹性体基质的组合物，所述弹性体基质包含：
-15至75份/100份弹性体即15至75phr的异戊二烯弹性体，以及
-25至85phr的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，
异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量在45至100phr的范围内。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中异戊二烯弹性体的含量在20至65phr，优选25至60phr的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中异戊二烯弹性体选自天然橡胶、合成聚异戊二烯以及它们的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的轮胎，其中异戊二烯弹性体为天然橡胶。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮胎，其中锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的含量在35至80phr，优选40至75phr的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮胎，其中锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物为包含低苯乙烯含量的锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，苯乙烯含量在5％至25％，优选5％至20％，更优选10％至19％的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其中锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物为无规的锡官能化的丁二烯/苯乙烯共聚物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其中异戊二烯弹性体以及锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物的总含量为100phr。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其中弹性体基质包含大于0至55phr，优选大于0至50phr的另一二烯弹性体。
10.根据权利要求9所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体选自未用锡官能化的丁二烯-苯乙烯共聚物，聚丁二烯以及它们的混合物。
11.根据权利要求9或10所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体主要包含聚丁二烯。
12.根据权利要求9或10所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体主要包含主要含顺式-1,4-键的聚丁二烯。
13.根据权利要求11或12所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体的含量在10至30phr，优选15至25phr的范围内。
14.根据权利要求9或10所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体主要包含复合聚丁二烯，所述复合聚丁二烯在顺式-1,4-聚丁二烯基质中包含5％至25％的间同立构1,2-聚丁二烯。
15.根据权利要求14所述的轮胎，其中另外的二烯弹性体的含量在10至55phr，优选40至55phr的范围内。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的轮胎，其中增强填料包含炭黑和/或增强无机填料。
17.根据权利要求16所述的轮胎，其中无机填料为二氧化硅。
18.根据权利要求16所述的轮胎，其中增强填料主要包含炭黑。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的轮胎，其中胎体层的数量为2至12个，优选5至10个。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的轮胎，所述轮胎的尺寸大于或等于18英寸，优选为20至23英寸。
21.如在权利要求1至18中任一项限定的组合物在飞机轮胎胎面中用以改进所述轮胎对着陆过程中产生的磨损的耐性的用途。
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