CN108699376A - 用于电子通信模块的橡胶涂层，包含该橡胶涂层的电子模块以及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于电子通信模块的橡胶涂层，所述涂层包含100phr的至少一种基于二烯的弹性体，以及具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料，其中所述涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。本文还公开了包括无线电设备的电子通信模块，结合了所述电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，以及用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法，所述无线电设备的外表面的至少一部分被所述橡胶涂层(即，由特定组分组成的橡胶组合物)包围。

Description

用于电子通信模块的橡胶涂层，包含该橡胶涂层的电子模块 以及相关方法
技术领域
本申请涉及用于电子通信模块(诸如适用于结合到轮胎中)的橡胶涂层，包括无线电设备的电子通信模块，包含该电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，以及相关方法，该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围。
背景技术
集成在轮胎中的电子设备可在轮胎的制造、配送和使用中提供功能，诸如识别和跟踪。此类设备还可在轮胎的使用过程中用于监测物理参数诸如压力和温度。根据设计和所需功能，轮胎识别和监测设备可为无源或有源的。
一种类型的已知轮胎识别(或跟踪)设备存储唯一的识别号，从轮胎识别设备获取信息的远程设备可读取该识别号。制造商可能希望将轮胎识别设备结合到所制造的每个轮胎中，使得可以在制造过程中和后续在车辆上的使用中跟踪轮胎。
轮胎监测设备可被配置成读取轮胎的操作条件，并将信息从轮胎传输到外部读取器。此类设备可用于在满足某些操作条件(例如，轮胎压力过低)时触发警报。这些监测设备还可被配置成储存信息以备后续检索。
鉴于可用的识别和监测设备类型多样，这些设备的安装构造也多种多样。示例性的已知安装构造包括将监测设备结合到轮胎侧壁，将监测设备结合到三角胶，利用补丁或粘合剂将设备附接到轮胎侧壁，利用补丁或粘合剂将设备直接附接到轮胎内衬，将设备连接到支撑轮胎的轮辋，以及将设备安装到车轮的阀杆。
发明内容
本文公开了用于电子通信模块的橡胶涂层，以及包括无线电设备的电子通信模块，该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层(即，由特定组分组成的橡胶组合物)包围。还公开了结合电子通信模块的轮胎或翻新轮胎。此外，还公开了用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法。
在第一实施方案中，公开了用于电子通信模块的橡胶涂层。该橡胶涂层包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第二实施方案中，公开了用于轮胎的电子通信模块。该电子通信模块包括无线电设备，该无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围，即这样的一种橡胶涂层，其包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第三实施方案中，公开了包括第二实施方案的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，即包括无线电设备的电子通信模块，其中无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围，即这样的一种橡胶涂层，其包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第四实施方案中，公开了用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法。该方法包括将具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料掺入100phr的至少一种基于二烯的弹性体中，使得所得的橡胶涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
具体实施方式
本文公开了用于电子通信模块(诸如适合结合到轮胎中的电子通信模块)的橡胶涂层，以及包括无线电设备的电子通信模块，该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层(即，由特定组分组成的橡胶组合物)包围。还公开了结合电子通信模块的轮胎或翻新轮胎。此外，还公开了用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法。
在第一实施方案中，公开了用于电子通信模块的橡胶涂层。该橡胶涂层包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第二实施方案中，公开了用于轮胎的电子通信模块。该电子通信模块包括无线电设备，该无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围，即这样的一种橡胶涂层，其包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第三实施方案中，公开了包括第二实施方案的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，即包括无线电设备的电子通信模块，其中无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围，即这样的一种橡胶涂层，其包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
在第四实施方案中，公开了用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法。该方法包括将具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料掺入100phr的至少一种基于二烯的弹性体中，使得所得的橡胶涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
定义
本文所述的术语仅用于描述实施方案，并且不应被解释成作为整体限制本发明。
如本文所用，“DBP”是指邻苯二甲酸二丁酯。
如本文所用，“DBP吸收”是指用于确定炭黑的结构的邻苯二甲酸二丁酯吸收试验。可采用多种标准方法来确定DBP吸收，包括本文提及的方法。
如本文所用，“纳米尺寸”诸如在短语“纳米尺寸的无机材料”中所用，是指具有纳米范围内的平均原生粒度(在至少一个维度上)的材料，其应当被理解为涵盖100nm及更小(优选地100nm)至1nm的值。
如本文所用，术语“天然橡胶”指天然存在的橡胶，诸如可从源诸如三叶橡胶树源和非三叶橡胶树源(例如，银胶菊灌木和蒲公英诸如TKS)收获得到的橡胶。换句话讲，术语“天然橡胶”应被解释为不包括合成聚异戊二烯。
如本文所用，“氮表面积”指颗粒物质的氮吸收比表面积(N2SA)，包括但不限于炭黑和本文讨论的颗粒物质的“非增强填充剂”。可通过多种标准方法来测定氮表面积，包括下文提及的那些方法。
如本文所用，术语“phr”是指每一百份橡胶中的份数。100份橡胶是指100份至少一种基于二烯的弹性体。
如本文所用，术语“聚异戊二烯”是指合成聚异戊二烯。换句话讲，该术语用于表示由异戊二烯单体制造的聚合物，并且不应被解释为包括天然存在的橡胶(例如，三叶胶天然橡胶、银胶菊来源的天然橡胶或蒲公英来源的天然橡胶)。然而，术语“聚异戊二烯”应被解释包括从异戊二烯单体的天然来源制造的聚异戊二烯。
如本文所用，术语材料的“相对介电常数”和“介电常数”旨在具有相同含义，并且在本文中互换地使用，指材料的介电常数与真空介电常数之比。除非另外指明，否则本文所公开的介电常数值是指橡胶涂层的固化形式的介电常数值。
橡胶涂层
如上文所讨论，本文公开的第一实施方案涉及用于电子通信模块的橡胶涂层。该电子通信模块可被理解为是适用于结合到轮胎中的电子通信模块。仍如上文所讨论，本文所公开的第二实施方案涉及用于轮胎的电子通信模块，该电子通信模块包括无线电设备，该无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围；本文所公开的第三实施方案涉及包括本文所公开的第二实施方案的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，即，包括无线电设备的电子通信模块，其中无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围；并且本文所公开的第四实施方案涉及用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法，该方法包括将具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料掺入100phr的至少一种基于二烯的弹性体中，使得所得的橡胶涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。因此，本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的每一个结合或使用了橡胶涂层。本文提供的所有关于橡胶涂层和其组成成分的讨论应当被理解为同等适用于第一实施方案至第四实施方案中的每一个，除非有相反的说明。
本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层包含(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；以及(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，该无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；其中该涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。下文更详细地讨论了该至少一种基于二烯的弹性体和至少一种纳米尺寸的无机材料。
如上文所讨论，根据第一实施方案至第四实施方案，橡胶涂层在已固化时的介电常数为至少4.5并且其损耗角正切小于0.01。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层的介电常数为4.5至约40，包括4.5至40、4.5至约30、4.5至30、4.5至约20、4.5至20、4.5至约10、4.5至10、4.5至约9、4.5至9、4.5至约8、4.5至8、4.5至约7、4.5至7、4.5至约6、4.5至6、4.5至约5.5、4.5至5.5、4.5至约5、以及4.5至5。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层的损耗角正切为约0.0001至0.01，包括0.0001至0.01、约0.0001至约0.009、0.0001至0.009、约0.0001至约0.008、0.0001至0.008、约0.0002至0.01、0.0002至0.01、约0.0002至约0.009、0.0002至0.009、约0.0002至约0.008、0.0002至0.008、约0.0003至0.01、0.0003至0.01、约0.0003至约0.009、0.0003至0.009、约0.0003至约0.008、0.0003至0.008、约0.0004至0.01、0.0004至0.01、约0.0004至约0.009、0.0004至0.009、约0.0004至约0.008、0.0004至0.008、约0.0005至0.01、0.0005至0.01、约0.0005至约0.009、0.0005至0.009、约0.0005至约0.008、0.0005至0.008、约0.0006至0.01、0.0006至0.01、约0.0006至约0.009、0.0006至0.009、约0.0006至约0.008、0.0006至0.008、约0.0007至0.01、0.0007至0.01、约0.0007至约0.009、0.0007至0.009、约0.0007至约0.008、0.0007至0.008、约0.0008至0.01、0.0008至0.01、约0.0008至约0.009、0.0008至0.009、约0.0008至约0.008、0.0008至0.008、约0.0009至0.01、0.0009至0.01、约0.0009至约0.009、0.0009至0.009、约0.0009至约0.008、以及0.0009至0.008。根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，橡胶涂层的损耗角正切可结合前文提供的任何介电常数范围从前述范围之一中选择，或者其介电常数也可结合前文提供的任何损耗角正切从前述介电常数范围之一中选择。
根据第一实施方案至第四实施方案，橡胶涂层的厚度可以变化。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层的厚度，例如包围用于轮胎的电子通信模块中的无线电设备的至少一部分的橡胶涂层的厚度，不超过4mm。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层的厚度，例如，包围用于轮胎的电子通信模块中的无线电设备的至少一部分的橡胶涂层的厚度，为至少0.5mm。在第一实施方案至第四实施方案的中某些实施方案中，橡胶涂层的厚度，例如，包围用于轮胎的电子通信模块中的无线电设备的至少一部分的橡胶涂层的厚度，其范围为：约0.5mm至约4mm，包括0.5mm至4mm，约0.5mm至约3.5mm，0.5mm至3.5mm，约0.5mm至约3mm，0.5mm至3mm，约0.5mm至约2.5mm，0.5mm至2.5mm，约0.5mm至约2mm，0.5mm至2mm，约0.5mm至约1.5mm，05mm至1.5mm，约1mm至约4mm，1mm至4mm，约1mm至约3.5mm，1mm至3.5mm，约1mm至约3mm，1mm至3mm，约1mm至约2.5mm，1mm至2.5mm，约1mm至约2mm，1mm至2mm，约1.5mm至约4mm，包括1.5mm至4mm，约1.5mm至约3.5mm，1.5mm至3.5mm，约1.5mm至约3mm，1.5mm至3mm，约1.5mm至约2.5mm，1.5mm至2.5mm，约1.5mm至约2mm，1.5mm至2mm，约2mm至约4mm，包括2mm至4mm，约2mm至约3.5mm，2mm至3.5mm，约2mm至约3mm，2mm至3mm，约2mm至约2.5mm，以及2mm至2.5mm。
当电子通信模块的无线电设备结合到轮胎或翻新轮胎中时，包围无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层的厚度应被理解为是指施加到该无线电设备的橡胶涂层，然而应当理解，橡胶涂覆的无线电设备可被在组成上可不同于橡胶涂层的组成的另外的橡胶(例如，轮胎或翻新轮胎的橡胶)所包围。上文指定的橡胶涂层厚度并不旨在包括在由橡胶涂覆的无线电设备被结合到轮胎或翻新轮胎时中可包围该无线电设备的任何此类另外的橡胶。
基于二烯的弹性体
如上文所讨论，根据第一实施方案至第四实施方案，橡胶涂层包含(含有)100phr的至少一种基于二烯的弹性体。前述橡胶涂层还可被理解为包含100份的该至少一种基于二烯的弹性体。如本文所用，术语“基于二烯的弹性体”是指包含聚合物、共聚物或它们的组合的二烯单体(即，多于一种聚合物、多于一种共聚物、一种聚合物和一种共聚物、多于一种聚合物和一种共聚物、多于一种共聚物和一种聚合物、或多于一种共聚物和多于一种聚合物)。根据第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，所述至少一种基于二烯的弹性体包括二烯单体，该二烯单体包含衍生自例如以下一种或多种共轭二烯单体的聚合的聚合物、共聚物或它们的组合：1,3-丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-乙基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、3-甲基-1,3-戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯、2,4-己二烯、1,3-环戊二烯、1,3-环己二烯、1,3-环庚二烯、和1,3-环辛二烯以及它们的衍生物。应当理解，在某些实施方案中可以利用两种或更多种共轭二烯单体的混合物。在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案的橡胶涂层中使用的合适的基于二烯的弹性体的非限制性示例包括但不限于苯乙烯-丁二烯橡胶(也称为SBR或者苯乙烯-丁二烯共聚物)、聚丁二烯、天然橡胶、乙烯丙烯二烃单体橡胶(也称为EPDM橡胶)、丁基橡胶、氯丁橡胶或聚异戊二烯中的至少一种。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，苯乙烯-丁二烯共聚物可被理解为是指苯乙烯单体和丁二烯单体的共聚物而不包含任何其它单体。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，聚丁二烯可被理解为是指丁二烯单体(例如1,3-丁二烯)的均聚物；在某些此类实施方案中，聚丁二烯具有至少80％，更优选地至少90％、至少92％或至少95％的顺式键含量。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，聚异戊二烯可被理解为是指异戊二烯单体的均聚物。
在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层的至少一种基于二烯的弹性体，尤其是苯乙烯-丁二烯类型的基于二烯的弹性体，可包括官能化的基于二烯的弹性体。如本文所用，术语“官能化的基于二烯的弹性体”应被理解为包括在一个或两个末端处具有官能团(例如，由使用官能化引发剂、官能化终止剂、或这两者获得)，在弹性体的主链中具有官能团，以及它们的组合的弹性体。例如，二氧化硅反应性官能化弹性体可在弹性体的一个或两个末端处具有官能团、在其主链中具有官能团、或者这两者。在某些此类实施方案中，橡胶涂层包含约5phr至100phr的至少一种官能化的基于二烯的弹性体，包括5phr至100phr、约5phr至约90phr、5phr至90phr、约5phr至约70phr、5phr至70phr、约5phr至约50phr、5phr至50phr、约5phr至约40phr、5phr至40phr、约5phr至约30phr、5phr至30phr、约10phr至约90phr、10phr至90phr、约10phr至约70phr、10phr至70phr、约10phr至约50phr、10phr至50phr、约10phr至约40phr、10phr至40phr、约10phr至约30phr、以及10phr至30phr。在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，官能化的基于二烯的弹性体包括具有二氧化硅反应性官能团的基于二烯的弹性体。已知用于官能化基于二烯的弹性体并适用于第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案的橡胶涂层的二氧化硅反应性官能团的非限制性示例包括含氮官能团、含硅官能团、含氧官能团或含硫官能团、和含金属官能团。
已知用于官能化基于二烯的弹性体的含氮官能团的非限制性示例包括但不限于取代或未取代的氨基基团、酰胺残基、异氰酸酯基团、咪唑基基团、吲哚基基团、腈基、吡啶基基团和酮亚胺基团中的任一种。前述取代或未取代的氨基基团应理解为，包括伯烷基胺、仲烷基胺或环胺以及衍生自取代或未取代的亚胺的氨基基团。在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层包含具有选自前述含氮官能团列表的至少一种官能团的官能化的基于二烯的弹性体。
已知用于官能化基于二烯的弹性体的含硅官能团的非限制性示例包括但不限于有机甲硅烷基或甲硅烷氧基基团，并且更准确地，所述官能团可选自烷氧基甲硅烷基基团、烷基卤代甲硅烷基基团、甲硅烷氧基基团、烷基氨基甲硅烷基基团和烷氧基卤代甲硅烷基基团。用于官能化基于二烯的弹性体的合适的含硅官能团还包括在美国专利6,369,167中公开的那些，该参考文献的全部公开内容以引用方式并入本文。在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层包含具有选自前述含硅官能团列表的至少一种官能团的官能化的基于二烯的弹性体。
已知用于官能化基于二烯的弹性体的含氧官能团或含硫官能团的非限制性示例包括但不限于羟基基团、羧基基团、环氧基基团、环氧丙氧基基团、二缩水甘油基氨基基团、环状二噻烷衍生的官能团、酯基、醛基、烷氧基基团、酮基、硫代羧基基团、硫代环氧基基团、硫代环氧丙氧基基团、硫代二缩水甘油基氨基基团、硫酯基、硫代醛基基团、硫代烷氧基基团和硫酮基。在某些实施方案中，前述烷氧基基团可以是衍生自二苯甲酮的醇衍生的烷氧基基团。在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层包含具有选自前述含氧官能团或含硫官能团列表的至少一种官能团的官能化的基于二烯的弹性体。
一般来说，基于二烯的弹性体可以根据各种合适的方法诸如分批操作、半连续操作或连续操作来制备和回收，如本领域的技术人员所熟知的那样。聚合也可以在许多不同的聚合反应器体系中进行，包括但不限于本体聚合、气相聚合、溶液聚合、悬浮聚合、配位聚合和乳液聚合。聚合可以使用自由基机制、阴离子机制、阳离子机制、或配位机制进行。所有上述聚合方法是本领域技术人员熟知的。
任选地，根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层可还包含至多约20phr(包括至多20phr)的硅橡胶弹性体。也就是说，在某些实施方案中，除了包含100phr(或100份)的至少一种基于二烯的弹性体之外，橡胶涂层还包含至多约20phr的硅橡胶弹性体，包括至多20phr、包括0phr至约20phr、包括0phr至20phr、包括约5phr至约20phr、包括5phr至20phr、包括约5phr至约15phr、包括5phr至15phr、包括约5phr至约10phr、包括5phr至10phr、包括少于约10phr、包括少于10phr、包括少于约5phr以及包括少于5phr。
纳米尺寸的无机材料
如上文所讨论，第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层包含(含有)具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料具有9至2000的介电常数。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料具有至少20，包括至少25、至少50、至少100、至少200、至少500、至少1000或至少1500的介电常数。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料具有约20至约2000，包括20至2000、约25至约2000、25至2000、约50至约2000、50至2000、约100至约2000、100至2000、约200至约2000、200至2000、约500至约2000、约20至约1500、20至1500、约25至约1500、25至1500、约50至约1500、50至1500、约100至约1500、100至1500、约200至约1500、200至1500、约500至约1500、约20至约1000、20至1000、约25至约1000、25至1000、约50至约1000、50至1000、约100至约1000、100至1000、约200至约1000、200至1000、约500至约1000、约20至约500、20至500、约25至约500、25至500、约50至约500、50至500、约100至约500、100至500、约200至约500、或200至500的介电常数。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料具有约0.0001至0.1，包括0.0001至0.1、约0.0001至约0.05、0.0001至0.05、约0.0001至约0.01、0.0001至0.01、约0.0002至0.1、0.0002至0.1、约0.0002至约0.05、0.0002至0.05、约0.0002至约0.01、0.0002至0.01、约0.0003至0.1、0.0003至0.1、约0.0003至约0.05、0.0003至0.05、约0.0003至约0.01、0.0003至0.01、约0.0004至0.1、0.0004至0.1、约0.0004至约0.05、0.0004至0.05、约0.0004至约0.01、0.0004至0.01、约0.0005至0.1、0.0005至0.1、约0.0005至约0.05、0.0005至0.05、约0.0005至约0.01、0.0005至0.01、约0.0006至0.1、0.0006至0.1、约0.0006至约0.05、0.0006至0.05、约0.0006至约0.01、0.0006至0.01、约0.0007至0.1、0.0007至0.1、约0.0007至约0.05、0.0007至0.05、约0.0007至约0.01、0.0007至0.01、约0.0008至0.1、0.0008至0.1、约0.0008至约0.05、0.0008至0.05、约0.0008至约0.01、0.0008至0.01、约0.0009至0.1、0.0009至0.1、约0.0009至约0.05、0.0009至0.05、约0.0009至约0.01、0.0009至0.01、约0.001至0.1、0.001至0.1、约0.001至约0.05、0.001至0.05、约0.001至约0.01、以及0.001至0.01的损耗角正切。根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，所述至少一种纳米尺寸的无机材料的损耗角正切可结合前文提供的任何介电常数范围从前述范围之一中选择，或者其介电常数也可结合前文提供的任何损耗角正切从前述范围之一中选择。
可使用至少一种纳米尺寸的无机材料的陈述表示可在第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层中使用一种或多于一种(例如，两种、三种或更多种)纳米尺寸的无机材料。如果使用了多于一种纳米尺寸的无机材料，则每种材料的介电常数和损耗角正切落在前述参数或范围之一内。类似地，如果使用了多于一种纳米尺寸的无机材料，则每种材料应被理解为具有落在前述参数或范围之一内的特性(例如，粒度)。
在第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层中使用的纳米尺寸的无机材料的粒度可变化，但作为纳米尺寸的材料，其粒度通常将在至少一个维度上、优选在至少两个维度(例如，两个或三个维度)上为100nm或更小。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，纳米尺寸的无机材料具有落在约1nm至约100nm的范围内的粒度，包括1nm至100nm、约1nm至约90nm、1nm至90nm、约1nm至约80nm、1nm至80nm、约1nm至约70nm、1nm至70nm、约1nm至约60nm、1nm至60nm、约1nm至约50nm、1nm至50nm、约1nm至约40nm、1nm至40nm、约1nm至约30nm、1nm至30nm、约1nm至约20nm、1nm至20nm、约1nm至约10nm、1nm至10nm、约10nm至约100nm、10nm至100nm、约10nm至约90nm、10nm至90nm、约10nm至约80nm、10nm至80nm、约10nm至约70nm、10nm至70nm、约10nm至约60nm、10nm至60nm、约10nm至约50nm、10nm至50nm、约10nm至约40nm、10nm至40nm、约10nm至约30nm、10nm至30nm、约10nm至约20nm、或10nm至20nm；前述粒度范围可适用于颗粒的一个维度、两个维度或三个维度。本文所指的粒度旨在指平均原生粒度，更具体的讲，诸如可通过动态光散射法诸如ASTM方法E2490(2015年09版为最新公布版本)测定的平均原生粒度，通过该方法可测定強度平均流体动力学粒度。
在第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层中使用的至少一种纳米尺寸的无机材料的特定组合物可变化。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含选自碱土金属或过渡金属的至少一种金属；在某些此类实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含选自由以下项组成的组的至少一种金属：碱土金属、过渡金属以及它们的组合。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含至少一种过渡金属；在某些此类实施方案中，所述至少一种过渡金属包括第四族过渡金属、第五族过渡金属、第六族过渡金属或它们的组合。碱土金属通常被理解为包括铍、镁、钙、锶、钡和镭。第四族过渡金属通常被理解为包括钛、锆和铪。第五族过渡金属通常被理解为包括钒、铌和钽。第六族过渡金属通常被理解为包括铈、钼和钨。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含选自第四族过渡金属的金属。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含钛，例如，钛化合物诸如二氧化钛。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料是包含选自碱土金属或过渡金属的至少一种金属的金属氧化物；在某些此类实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含选自由以下项组成的组的至少一种金属：碱土金属、过渡金属以及它们的组合。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料是包含至少一种过渡金属的金属氧化物；在某些此类实施方案中，所述至少一种过渡金属包括第四族过渡金属、第五族过渡金属、第六族过渡金属或它们的组合。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料是包含选自第四族过渡金属的金属的金属氧化物。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料是氧化钛。术语“氧化钛”或“氧化钛化合物”用于指含有钛和氧两者的化合物；在某些实施方案中，除了包含钛和氧之外，氧化钛化合物还包含至少一种另外的元素(例如，锶钛氧化物)，在其它实施方案中，氧化钛化合物仅包含钛和氧。由于钛具有多于一种氧化状态，因此存在多种形式的仅含有钛和氧的氧化钛，包括二氧化钛(也被称为4价钛(IV)氧化物或TiO2)；氧化钛(也被称为2价钛(II)氧化物，一氧化钛或TiO)；三氧化二钛(也被称为3价钛(III)氧化物或Ti2O3)；一氧化三钛(Ti3O)；一氧化二钛(Ti2O)；以及分子式为TinO2n-1的化合物，其中n为选自3至9的整数。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料包含二氧化钛(TiO2)。包含钛、氧和至少一种其它元素的氧化钛化合物的非限制性示例为钛铝氧化物和铅钛氧化物。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述纳米尺寸的无机材料选自由以下项组成的组：氧化钛化合物、二氧化钛、钛酸锶、氧化铝、钛铝氧化物、氧化镁、钛酸镁、钛酸锶钡、氧化铪、氧化锆、氧化铈、氧化钽、钛酸钡以及它们的组合。钛酸锶也被称为氧化锶钛，分子式为SrTiO3。氧化铝的分子式为Al2O3。钛铝氧化物的分子式为Al2O3·TiO2。氧化镁的分子式为MgO。钛酸镁也被称为氧化镁钛，分子式为Mg2TiO4。钛酸锶钡的分子式为BaO4SrTi。氧化铪也被称为4价铪(IV)氧化物，分子式为HfO2。氧化锆的分子式为ZrO2。氧化铈也被称为4价铈(IV)氧化物，分子式为CeO2。氧化钽也被称为5价钽(V)氧化物，分子式为Ta2O5。钛酸钡的分子式BaTiO3。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层中使用的至少一种纳米尺寸的无机材料的量可变化。本文所指的量旨在指橡胶涂层中使用的所有纳米尺寸的无机材料的总量，除非有相反的说明，例如，如果使用两种(或更多种)纳米尺寸的无机材料，则量是指所有此类材料的总量。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料在橡胶涂层中以至少20phr的量存在。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料在橡胶涂层中以至多150phr、至多140phr、至多130phr、至多120phr、至多110phr或至多100phr的量存在。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料在橡胶涂层中以20phr至约100phr的量存在，包括20phr至100phr、约25phr至约100phr、25phr至100phr、约30phr至约100phr、30phr至100phr、约35phr至约100phr、35phr至100phr、约40phr至约100phr、40phr至100phr、约45phr至约100phr、45phr至100phr、约50phr至约100phr、50phr至100phr、20phr至约90phr、20phr至90phr、20phr至约80phr、20phr至80phr、20phr至约70phr、20phr至70phr、20phr至约60phr、或20phr至60phr。前述用于所述至少一种纳米尺寸的无机材料的量和范围应被理解为适用于所有类型的纳米尺寸的无机材料，如上文所讨论。
填充剂
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，除了包含所述至少一种纳米尺寸的无机材料之外，橡胶涂层包含(还包含)至少一种填充剂。(本文关于“增强填充剂”和“非增强填充剂”的讨论应被理解为是指所述至少一种纳米尺寸的无机材料以外(除此之外)的组分。)在某些此类实施方案中，所述至少一种填充剂包括至少一种增强填充剂、至少一种非增强填充剂或它们的组合。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层不含(即，包含0phr的)任何增强填充剂，不含(即，包含0phr的)任何非增强填充剂，或者不含这二者。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)不超过(即，至多)5phr的增强炭黑填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层不含(即，包含0phr的)或基本上不含(即，包含5phr或更少的)增强炭黑填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)至多120phr的非增强炭黑填充剂；换句话讲，在此类实施方案中，橡胶涂层包含至多120phr(例如，1phr至120phr，包括至多100phr、至多90phr、至多80phr、至多70phr、至多60phr、至多50phr、至多40phr、至多30phr、至多20phr、至多10phr)的量的非增强炭黑填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层不含(即，包含0phr的)非增强炭黑填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)不超过5phr的增强炭黑和至多120phr的非增强炭黑。非增强炭黑的非限制性示例包括但不限于热炭黑或N9系列炭黑(也称为N-900系列)，诸如ASTM标号为N-907、N-908、N-990和N-991的炭黑。满足前述要求的各种炭黑可商购获得，包括但不限于得自Cancarb Limited(加拿大亚伯达省麦迪逊哈特(Medicine Hat,Alberta,Canada))的N990炭黑。
如本文所用，术语”非增强填充剂”是指氮表面积小于约20m2/g(包括小于20m2/g)并且在某些实施方案中小于约10m2/g(包括小于10m2/g)的颗粒物质(除了所述至少一种纳米尺寸的无机材料之外)。可根据多种标准方法(包括ASTM D6556或D3037)测定此类非增强填充剂颗粒物质的氮表面积。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，术语“非增强填充剂”除此之外或另选地用于指粒度大于约1000nm(包括大于1000nm)的颗粒物质。
如本文所用，如与短语诸如“增强填充剂”和“增强炭黑填充剂”一起使用的术语“增强”通常应被理解为包括传统上被描述为增强的填充剂和可被描述为半增强的填充剂。传统上，术语“增强填充剂”用于指具有大于约100m2/g，并且在某些情况下，大于100m2/g、大于约125m2/g、大于125m2/g、或甚至大于约150m2/g或大于150m2/g的氮吸收比表面积(N2SA)的颗粒物质。另选地，术语“增强填充剂”的传统用途也可以用于指具有约10nm至约50nm(包括10nm至50nm)的粒度的颗粒物质。传统上，术语“半增强填充剂”用于指粒度、表面积(N2SA)或两者均在非增强填充剂和增强填充剂之间的填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，术语“增强填充剂”用于指具有约20m2/g或更大，包括20m2/g或更大，大于约50m2/g、大于50m2/g、大于约100m2/g、大于100m2/g、大于约125m2/g、以及大于125m2/g的氮吸收比表面积(N2SA)的颗粒物质。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，术语“增强填充剂”除此之外或另选地用于指粒度为约10nm至多达约1000nm，包括10nm至多达1000nm、约10nm至多达约50nm以及10nm至多达50nm的颗粒物质。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含不超过100phr的二氧化硅填充剂(增强、非增强或其中任一种)；换句话讲，在此类实施方案中，橡胶涂层包含至多100phr的量的二氧化硅填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层中二氧化硅填充剂的量更加受限，并且包含不超过90phr、不超过80phr、不超过70phr、不超过60phr、不超过50phr、不超过40phr、不超过30phr、不超过20phr或不超过10phr的二氧化硅填充剂。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层不含(即，包含0phr的)二氧化硅填充剂或基本上不含(即，包含10phr或更少，或者5phr或更少的)二氧化硅填充剂。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含不超过10phr(总计)的任何以下非增强填充剂：石墨、粘土、非纳米尺寸的二氧化钛(即，粒度大于100nm)、二氧化镁、氧化铝、淀粉、氮化硼、氮化硅、氮化铝、硅酸钙或碳化硅。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些此类实施方案中，任何前述非增强填充剂的总量更加受限，诸如少于10phr、5phr或更少、少于5phr、少于4phr、少于3phr、少于2phr、少于1phr或甚至为0phr。
其它成分或添加剂
在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)一种或多种另外的成分(除了包含如上文所讨论的至少一种基于二烯的弹性体和至少一种纳米尺寸的无机材料之外)。下文讨论了这些另外的成分的非限制性示例。
在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)一种或多种加工油，这些加工油可用于通过降低橡胶涂层(例如，在固化前)的门尼粘度来改善可加工性。在此类实施方案中，所述一种或多种加工油可作为游离油被添加到橡胶涂层，作为所述至少一种基于二烯的弹性体的一部分(即，作为一种增量油)，或作为这二者的组合。可用于根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案的橡胶涂层的油的非限制性示例包括石蜡基油、环烷基油、芳香基加工油等等。某些合适的油，包括前文提及的油，是多环芳香族含量低(低PCA)的油。低PCA油包括含有少于3重量％、少于2重量％或少于1重量％的多环芳香族化合物(通过IP346方法测得)的那些油。可商购获得的低PCA油包括各种环烷油、温和提取溶剂化物(MES)和经处理的蒸馏芳香族提取物(TDAE)、经处理的残余芳香族提取物(TRAE)以及重环烷烃。合适的MES油可自壳牌公司(SHELL)的CATENEX SNR、自埃克森美孚公司(EXXONMOBIL)的PROREX 15和FLEXON 683、自英国石油(BP)的VIVATEC 200、自道达尔菲纳埃尔夫公司(TOTALFINAELF)的PLAXOLENE MS、自DAHLEKE的TUDALEN 4160/4225、自雷普索尔公司(REPSOL)的MES-H、自Z8的MES和自意大利石油总公司(AGIP)的OLIO MES S201商购获得。合适的TDAE油可自埃克森美孚公司(EXXONMOBIL)的TYREX 20、自英国石油(BP)的VIVATEC 500、VIVATEC 180和ENERTHENE1849以及自雷普索尔公司(REPSOL)的EXTENSOIL 1996获得。合适的重质环烷油可自SHELLFELX 794、ERGON BLACK OIL、ERGON H1000、CROSS C1000、CROSS C2400和SANJOAQUIN 1000L获得。合适的低PCA油也包括各种植物来源的油，诸如可从蔬菜、坚果和种子中收获的油。非限制性示例包括但不限于大豆油或黄豆油、葵花籽油、红花油、玉米油、亚麻籽油、棉籽油、油菜籽油、腰果油、芝麻油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油、椰子油和棕榈油。根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，橡胶涂层还包含0phr(可选的)至约40phr的一种或多种油(加工油、增量油或这二者)，包括0phr至40phr、约1phr至约35phr、1phr至35phr、约5phr至约25phr、5phr至25phr、约5phr至约20phr、5phr至20phr、约5phr至约15phr、5phr至15phr、约5phr至约10phr，或5phr至10phr的诸如上文所讨论的那些的一种或多种油。
在根据本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层可包含其它常规的橡胶添加剂。这些橡胶添加剂包括例如油、增塑剂、加工助剂、蜡、抗降解剂诸如抗氧化剂和抗臭氧剂、增粘树脂、增强树脂、脂肪酸、塑解剂、氧化锌等；在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含前述成分中的至少一种。抗降解剂是为了保护橡胶不受氧化侵蚀而添加的成分。ASTM D-4676将橡胶抗降解剂分为六类：对苯二胺(PPD)、三甲基-二氢喹啉(TMQ)、酚类、烷基化二苯胺(DPA)、芳族亚磷酸酯和二苯胺-酮冷凝物。除非本文另外指明，否则此类组分的合适量可由本领域的技术人员确定。
在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，橡胶涂层包含(还包含)固化包。通常，固化包包含以下组分中的至少一种：硫化试剂、硫化促进剂、硫化活性剂(例如氧化锌、硬脂酸等)、硫化抑制剂和防焦剂。在第一实施方案至第四实施方案的某些实施方案中，固化包包含至少一种硫化试剂、至少一种硫化促进剂、至少一种硫化活性剂和任选地硫化抑制剂和/或防焦剂。硫化促进剂和硫化活性剂用作硫化试剂的催化剂。硫化抑制剂和防焦剂在本领域中是已知的，并且可以由本领域技术人员基于所需的硫化特性来选择。
用于根据第一实施方案至第四实施方案中某些实施方案的橡胶涂层中的合适类型的硫化试剂的示例包括但不限于基于硫或基于过氧化物的固化组分。因此，在某些这样的实施方案中，硫化剂组分包括基于硫的硫化剂或基于过氧化物的硫化剂。具体的合适硫类硫化试剂的示例包括“橡胶专用(rubbermaker)”的可溶性硫；供硫固化剂，诸如二硫胺、聚合多硫化物或硫烯烃加合物；以及不溶性聚合硫。优选地，硫类硫化试剂是不溶性硫或者可溶性聚合硫和不溶性聚合硫的混合物。对于用于固化的合适硫化试剂和其它组分例如硫化抑制剂和防焦剂的一般性公开内容，可以参考Kirk-Othmer,Encyclopedia of ChemicalTechnology,3rd ed.,Wiley Interscience,N.Y.1982,Vol.20,pp.365-468(Kirk-Othmer所著《化工百科全书》第三版，纽约Wiley Interscience，1982年，第20卷，第365至468页)，尤其是第390至402页的“Vulcanization Agents and Auxiliary Materials”(硫化试剂和辅助材料)，该文献以引用方式并入本文。硫化试剂可单独使用或组合使用。通常，硫化试剂以0.1phr至10phr的范围内的量使用，包括1phr至7.5phr，包括1phr至5phr，以及优选地1phr至3.5phr。
硫化促进剂用于控制硫化所需的时间和/或温度并改善硫化橡胶的性能。用于根据本文公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案的橡胶涂层中的合适硫化促进剂的示例包括但不限于噻唑硫化促进剂，诸如2-巯基苯并噻唑、2,2'-二硫代双(苯并噻唑)(MBTS)、N-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)等；胍硫化促进剂，诸如二苯胍(DPG)等；秋兰姆硫化促进剂；氨基甲酸酯硫化促进剂；等。通常，硫化促进剂的使用量在0.1phr至10phr，优选地0.5phr至5phr的范围内。
硫化活化剂是用于支持硫化的添加剂。通常硫化活化剂包括无机组分和有机组分两者。氧化锌是最广泛使用的无机硫化活化剂。通常使用各种有机硫化活化剂，包括上述各项的硬脂酸盐、棕榈酸盐、月桂酸盐和锌盐。通常，硫化活化剂的使用量在0.1phr至6phr，优选地0.5phr至4phr的范围内。
硫化抑制剂用于控制硫化过程，并且通常延迟或抑制硫化直到达到所需的时间和/或温度。常见的硫化抑制剂包括但不限于得自Santogard的PVI(环己基硫代酞酰亚胺)。通常，硫化抑制剂的量为0.1phr至3phr，优选地0.5phr至2phr。
混合
根据第一实施方案至第四实施方案的橡胶涂层通常可通过以下方式制备：采用本领域已知的方法，诸如例如通过在班伯里密炼机中或在研磨辊上将成分捏合在一起，从而将成分混合在一起。该制备通常包括至少一个非生产母料混合阶段和最终生产混合阶段。在某些实施方案中，非生产阶段包括再研磨阶段。非生产母料阶段和再研磨阶段是本领域技术人员已知的，并且通常应被理解为其中未添加硫化试剂或硫化促进剂的混合阶段。最终生产混合阶段也是本领域技术人员已知的，并且通常应被理解为其中将硫化试剂和硫化促进剂添加到橡胶涂层中的混合阶段。如本文所用，术语“最终批料”是指生产混合阶段本身，或该阶段中出现的橡胶制剂，在该阶段硫化试剂和硫化促进剂被添加到橡胶涂层中。
母料混合阶段可在约80℃至约200℃(包括80℃至约200℃)的温度下进行。独立的再研磨阶段在类似于但经常略低于母料阶段采用的温度的温度下进行，例如从约90℃(包括90℃)升温至约150℃(包括150℃)的出料温度。出于本申请的目的，术语“母料”是指在母料阶段存在的组合物，或在再研磨阶段期间存在的组合物，或这两者皆有。其中加入硫化剂例如硫化试剂和硫化促进剂的最终生产混合阶段经常在较低温度下进行，例如从约50℃至约65℃(包括50℃至65℃)开始，并且不高于约100℃至约130℃(包括100℃至130℃)。
轮胎和轮胎部件
如上文所讨论，根据本文所公开的第二实施方案的电子通信模块用于轮胎(包括翻新轮胎)或适用于轮胎(包括翻新轮胎)，并且可被结合到轮胎(或翻新轮胎)中。本文所公开的第三实施方案涉及包括(或结合有)第二实施方案的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎。如上文所讨论，第一实施方案中公开的用于电子通信模块的橡胶涂层可被认为适合用作轮胎的电子通信模块的橡胶涂层，其中电子通信模块包括无线电设备，该无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围。如本文所用，术语“结合”或“结合到”旨在不仅包括嵌入或者插入到轮胎或翻新轮胎的内部部分中，还以其它方式诸如使用补丁与轮胎或翻新轮胎相关联。在根据本公开的某些实施方案中，用于使电子通信模块与轮胎或翻新轮胎相关联的补丁由本文所公开的橡胶涂层组成(具有本文所公开的橡胶涂层的组合物)。如上文所讨论，本公开的第三实施方案涉及包括第二实施方案的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎。换句话讲，第三实施方案涉及其中结合了具有无线电设备的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎，其中无线电设备的外表面的至少一部分被根据本文所公开的第一实施方案的橡胶涂层包围。本文所公开的第四实施方案涉及用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法，并且在某些实施方案中，可被理解为与轮胎或翻新轮胎的电子通信模块的橡胶涂层相关，其中电子通信模块包括无线电设备，该无线电设备的外表面的至少一部分被第一实施方案的橡胶涂层包围。
根据第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，包围电子通信模块中无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层在该电子通信模块被结合到轮胎或轮胎部件中之前被固化(硫化)。根据此类实施方案，包括固化橡胶涂层的电子通信模块可被插入、嵌入或以其它方式结合到未固化的轮胎或轮胎部件中。应当理解，在翻新轮胎的情况下，可在固化新胎面之前、在将新胎面应用于重复利用的胎体之前或在二者之前，将包括已固化橡胶涂层的电子通信模块插入、嵌入或以其它方式结合到新胎面中。根据这些实施方案，随后在其中结合了电子通信模块的情况下固化轮胎、翻新轮胎或具有有新胎面的轮胎。
另选地，当包围电子通信模块中的无线电设备的外表面的至少一部分的橡胶涂层在被结合到轮胎或轮胎部件前被固化时，可使用补丁、合适的粘合剂或能够承受轮胎操作条件的粘固剂将电子通信模块粘附到轮胎或轮胎部件的已固化的橡胶涂层。仍如上文所讨论，在某些实施方案中，补丁本身包含包围无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层。在某些实施方案中，电子通信模块可采用美国专利5,971,046中讨论的方法粘附到轮胎或轮胎部件，该专利以引用方式并入本文。
此外，包围电子通信模块中的无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层可在固化电子通信模块的橡胶涂层(组合物)之前被结合到轮胎或翻新轮胎中。在此类实施方案中，包括未固化的橡胶涂层(即包围无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层)的电子通信模块被结合到轮胎或翻新轮胎的所需位置。根据第一实施方案至第四实施方案的电子模块的未固化橡胶涂层然后与轮胎或翻新轮胎同时被固化。
一般来讲，当本文所公开的橡胶涂层用于轮胎或翻新轮胎时，这些组合物根据普通轮胎制造技术(包括标准橡胶成形、模制和固化技术)被结合到轮胎或翻新轮胎中。根据第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，电子通信模块可被结合到翻新轮胎或轮胎的各种部件(例如，胎面、侧壁、带束层或胎体)中。在某些实施方案中，本文所公开的轮胎可如美国专利5,866,171、5,876,527、5,931,211以及5,971,046中讨论的方法生产，这些专利以引用方式并入本文。
电子通信模块
如上文所讨论，根据第二实施方案和第三实施方案，以及在本文所公开的第四实施方案的某些实施方案中，电子通信模块的无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围。在本文所公开的第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，电子通信模块的无线电设备具有天线，并且该天线的大部分外表面被橡胶涂层包围；在本文所公开的第二实施方案至第四实施方案中的又一些其它实施方案中，电子通信设备的天线的外表面完全被橡胶涂层包围。在本文所公开的第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，电子通信模块的无线电设备的被橡胶涂层包围的外表面部分占至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、至少95％和100％；在此类实施方案中，前述包括范围：10％至50％、10％至60％、10％至70％、10％至80％、10％至90％、10％至95％、10％至100％、20％至50％、20％至60％、20％至70％、20％至80％、20％至90％、20％至95％、20％至100％、30％至50％、30％至60％、30％至70％、30％至80％、30％至90％、30％至95％、30％至100％、40％至50％、40％至60％、40％至70％、40％至80％、40％至90％、40％至95％、40％至100％、50％至60％、50％至70％、50％至80％、50％至90％、50％至95％、50％至100％、60％至70％、60％至80％、60％至90％、60％至95％、60％至100％、70％至80％、70％至90％、70％至95％、70％至100％、80％至90％、80％至95％、80％至100％、90％至95％、90％至100％、以及95％至100％。在本文所公开的第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，电子通信模块的无线电设备的大部分外表面被橡胶涂层包围。如本文所用，短语“大部分”是指大于50％，并且应被理解为涵盖至多100％。因此，根据第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，无线电设备的外表面的51％至100％、51％至99％、51％至95％、51％至90％、51％至80％、51％至70％、51％至60％、60％至100％、60％至99％、60％至90％、60％至80％、60％至70％、70％至100％、70％至99％、70％至95％、70％至90％、70％至80％、80％至100％、80％至99％、80％至95％、80％至90％、90％至100％、90％至99％、或90％至95％被橡胶涂层包围。在第二实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，电子通信模块的橡胶涂层与无线电设备的外表面直接接触。在第一实施方案至第四实施方案中的其它实施方案中，一种或多种涂层、膜或其它材料可形成设置在无线电设备的外表面与橡胶涂层之间的中间层。此类中间层可例如用作上浆和底漆来改善无线电设备的外表面与橡胶涂层之间的粘合性。对此类中间层的选择和施加可由本领域的普通技术人员确定。
可使用多种方法将包围无线电设备的至少一部分外表面的橡胶涂层放置在无线电设备上。在某些实施方案中，橡胶涂层作为橡胶片材或层被放置在无线电设备上。更具体地讲，在此类实施方案中，橡胶涂层被压延或以其它方式形成为具有均匀厚度的未固化橡胶片材(诸如上文所讨论，例如不超过4mm，或约1mm至约4mm)。无线电设备被放置到橡胶片材的上表面，并且该无线电设备的下表面的一部分与橡胶片材接触。第二橡胶片材(其厚度通常与第一橡胶片材相同)被放置在无线电设备的上表面上方，使得无线电设备的外表面的至少一部分被两个橡胶层覆盖。随后将这两个橡胶层压制在一起以促进第一橡胶层与第二橡胶层的粘附，其中无线电设备基本上被捕集在这两层之间。可通过各种方式协助这两个橡胶层之间的粘附，诸如通过使用双辊组件将部件压制在一起并排出任何滞留的空气、通过将层压合在一起(诸如通过利用压合辊)、通过人工指压、通过使用扩张囊、通过使用压塑模制夹具，或通过采用任何其它适用于协助两个橡胶层的粘附的方法。如本文别处所讨论，一旦无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围，该无线电设备即为电子通信模块。
无线电设备
根据本文所公开的第二实施方案和第三实施方案，电子通信模块包括无线电设备。此外，根据本文所公开的第一实施方案和第四实施方案中的某些实施方案，橡胶涂层适用于包括无线电设备的电子通信模块或与其一起使用，其中所述橡胶涂层包围该无线电设备的外表面的至少一部分。该无线电设备包括本领域已知的能够存储信息(即数据)、传送信息，或既能储存信息又能与另一设备传送信息的任何适合的无线电设备。在第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，本文所公开的无线电设备能够传输信息。无线电设备的信息传输包括接收无线信号，以及利用通过改变无线电设备的天线的阻抗调制的信号将接收到的无线信号的一部分转发(通过反射)回到到读取器。一般来讲，此类无线电设备通过响应于被外部远程应答器(例如询问机式或读取机式应答器)发送的能量(例如电磁波)激活而进行转发，由此传输信息，因此被认为是无源设备。在某些实施方案中，本文所公开的无线电设备能够主动发送信息；此类无线电设备是有源设备，因为它可以主动发送信息。某些此类有源设备进行发送而不需要外部远程应答器对其进行任何激活(例如以周期性间隔)，并且其它此类有源设备响应于从外部远程应答器接收到的合适的激活来主动发送信息。在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，无线电设备通过根据当地法规允许的频率范围内的电磁无线电波来传输或发送信息。例如，在美国，该频率范围通常为约900MHz至约930MHz(包括900MHz至930MHz)(当前批准的频率范围为902MHz至928MHz，功率电平不超过36dbm)，在欧洲和亚洲的部分地区，该频率可稍微偏低，为约860MHz(包括860Mz)(欧洲的部分地区当前批准的频率范围为865.6至867.6MHz，功率电平不超过33dBm)。通常来讲，本文所讨论的无线电设备将被设计为在约860MHz至约960MHz(包括860MHz至960MHz)的频率范围内传输或发送信息。然而，在本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案中，本文所讨论的无线电设备可被设计为在另一频率范围内传输或发送信息。与本文所公开的电子通信模块一起使用的合适的无线电设备的示例包括应答器(例如，接收信息并转发至少一部分已接收信息的设备)、发射器、接收器和反射器。通常来讲，该无线电设备被配置成将信息传输或发送到外部远程通信设备或从外部远程通信设备传输或接收信息，该外部远程通信设备本身可以是应答器、发射器、接收器或反射器，具体取决于与之通信的第一实施方案至第四实施方案的电子通信模块的无线电设备的功能(例如，如果远程通信设备是发射器，则电子通信模块的无线电设备是能够与从该发射器发射的电磁波相互作用的应答器、接收器或反射器)。如本文所用，术语“无线电设备”包括作为应答器、发射器、接收器或反射器操作所必需的任何和所有部件，例如，电路板、存储器、天线等。
可用于本文所公开的第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案的无线电设备的类型包括无线识别或跟踪设备，这些设备可包含与轮胎相关联的唯一标识信息，使得可用于与轮胎相关联的制造、配送、销售和使用活动中的一项或多项。使用活动的具体示例包括在轮胎使用过程中添加信息，诸如可在翻新期间添加信息。此类识别或跟踪设备的具体示例是无线射频识别设备，其更常见地被称为“RFID”设备。根据第一实施方案至第四实施方案中的某些实施方案，无线电设备是RFID设备。无线电设备的其它示例包括能够测量和/或存储与操作中的轮胎相关联的温度、压力或其它物理参数的无线监测设备。合适的无线电设备的其它示例包括具有识别和监测功能两者的无线电设备。
用于增大介电常数而不增大损耗角正切的方法
如上文所讨论，本文所公开的第四实施方案涉及用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法；在不增大损耗角正切的情况下，介电常数的增加是相比于其中缺少所述至少一种纳米尺寸的无机材料但具有等量的二氧化硅填充剂的橡胶涂层的介电常数而言。该方法包括将具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料掺入100phr的至少一种基于二烯的弹性体中，使得所得的橡胶涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切；在该方法的某些子实施方案中，所述至少一种纳米尺寸的无机材料具有如上文所讨论的介电常数和损耗角正切。关于第四实施方案中所述至少一种纳米尺寸的无机材料和至少一种基于二烯的弹性体的量和细节如上文所讨论。在第四实施方案的某些实施方案中，该方法可被理解为涉及与无线电设备一起使用从而得到电子通信模块的橡胶涂层的方法，该电子通信模块诸如适用于轮胎或翻新轮胎和/或被结合到轮胎或翻新轮胎中，例如，其中橡胶涂层包围无线电设备的外表面的至少一部分。
在第四实施方案的某些实施方案中，与缺少所述至少一种纳米尺寸的无机材料但具有等量二氧化硅填充剂的橡胶涂层的介电常数相比，所述橡胶涂层的介电常数增大至少5％、至少10％、至少20％或更多。在第四实施方案的某些实施方案中，所述橡胶涂层的介电常数增大至多100％(或更多)、至多90％、至多80％、至多70％、至多60％、至多50％、至多40％、至多30％或至多25％。在第四实施方案的某些实施方案中，所述橡胶涂层的介电常数增大前述量中的一者，并且损耗角正切减小；根据此类实施方案，损耗角正切的减小可为至少5％、至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％或更少。前述增大和减小均是相比于其中缺少所述至少一种纳米尺寸的无机材料但具有等量的二氧化硅填充剂的橡胶涂层的介电常数而言。在不增大其损耗角正切的情况下，橡胶涂层的介电常数的增大可允许电子通信模块的天线长度缩短，该电子通信模块包括具有天线的无线电设备，其中该无线电设备的外表面的至少一部分被所述橡胶涂层包围。较短的天线可减小电子通信模块的总体尺寸，从而使其更容易被结合到轮胎或翻新轮胎中。在第四实施方案中的某些实施方案中以及在本文所公开的第二实施方案和第三实施方案中的某些实施方案中，天线长度(即，电子通信模块的天线，该电子通信模块包括具有天线的无线电设备，其中该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围)不超过150mm、不超过140mm、不超过130mm、不超过120mm、不超过110mm、不超过100mm、不超过90mm、不超过80mm、不超过70mm、不超过60mm或不超过50mm。在第四实施方案中的某些实施方案中以及在本文所公开的第二实施方案和第三实施方案中的某些实施方案中，天线长度(即，电子通信模块的天线，该电子通信模块包括具有天线的无线电设备，其中该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围)具有约15mm至约150mm、15mm至150mm、约20mm至约150mm、20mm至150mm、25mm至约150mm、25mm至150mm、约30mm至约150mm、30mm至150mm、约35mm至约150mm、35mm至150mm、约40mm至约150mm、40mm至150mm、约45mm至约150mm、45mm至150mm、约50mm至约150mm、50mm至150mm、约15mm至约140mm、15mm至140mm、约20mm至约140mm、20mm至140mm、约25mm至约140mm、25mm至140mm、约30mm至约140mm、30mm至140mm、约35mm至约140mm、35mm至140mm、约40mm至约140mm、40mm至140mm、约45mm至约140mm、45mm至140mm、约50mm至约140mm、50mm至140mm、约15mm至约130mm、15mm至130mm、约20mm至约130mm、20mm至130mm、约25mm至约130mm、25mm至130mm、约30mm至约130mm、30mm至130mm、约35mm至约130mm、35mm至130mm、约40mm至约130mm、40mm至130mm、约45mm至约130mm、45mm至130mm、约50mm至约130mm、50mm至130mm、约15mm至约120mm、15mm至120mm、约20mm至约120mm、20mm至120mm、约25mm至约120mm、25mm至120mm、约30mm至约120mm、30mm至120mm、约35mm至约120mm、35mm至120mm、约40mm至约120mm、40mm至120mm、约45mm至约120mm、45mm至120mm、约50mm至约120mm、50mm至120mm、约15mm至约110mm、15mm至110mm、约20mm至约110mm、20mm至110mm、约25mm至约110mm、25mm至110mm、约30mm至约110mm、30mm至110mm、约35mm至约110mm、35mm至110mm、约40mm至约110mm、40mm至110mm、约45mm至约110mm、45mm至110mm、约50mm至约110mm、50mm至110mm、约15mm至约100mm、15mm至100mm、约20mm至约100mm、20mm至100mm、约25mm至约100mm、25mm至100mm、约30mm至约100mm、30mm至100mm、约35mm至约100mm、35mm至100mm、约40mm至约100mm、40mm至100mm、约45mm至约100mm、45mm至100mm、约50mm至约100mm、50mm至100mm的长度。
实施例
以下实施例示出了本公开的实施方案中的具体和示例性的实施方案和/或特征。这些实施例仅为了说明的目的而提供，并且不应被解释为对本公开的限制。在不脱离本文所公开的实施方案的实质和范围的情况下，对这些具体实施例的多种变型是可能的。更具体地讲，在以下实施例中使用的基于二烯的弹性体、非增强炭黑和其它成分(例如，硫化剂包成分)不应被解释为限制性的，因为可使用与具体实施方式中的公开内容一致的其它的或另外的成分来代替。换句话讲，以下实施例中的特定纳米尺寸的无机材料及其量应被理解为适用于具体实施方式的更一般内容。同样，70phr的天然橡胶、30phr的聚丁二烯、5phr的环烷油和其它成分(例如，固化包成分、酚醛树脂)的使用不应以任何方式被解释为要求以这些特定量在本文所公开的橡胶涂层的橡胶组合物中存在。
使用表2所示的混合过程，根据表1所示的配方制备了实施例1和实施例2的橡胶组合物。表1中的所有成分以phr为单位列出。实施例1是包含50phr的增强二氧化硅填充剂而不是50phr的纳米尺寸的二氧化钛的对照组合物。实施例2中使用的二氧化钛购自西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)(而且被描述为具有小于25nm的粒度，如由激光粒度分析所确定)。橡胶组合物在170℃下固化15分钟。在压延至大约2mm厚度之后固化，得到了每种橡胶组合物的30mm×30mm×2mm样品。使用购自安捷伦科技公司(Agilent Technologies)的RF阻抗/材料分析仪(型号E4991A，配备电介材料测试固定装置16453A)测量了每个已固化橡胶样品在915MHz的介电常数。该分析仪利用根据ASTM方法D110的平行板法来测量介电常数。(关于使用E4991A RF阻抗/材料分析仪来测量介电常数的操作手册、数据表和其它相关信息随附于该仪器，也可在www.keysight.com上在线获得，是德科技公司(KeysightTechnologies)目前正在销售安捷伦品牌的电子测量仪器)。介电常数值记录于下表1。应当理解，根据本公开的橡胶涂层的介电常数(即相对介电常数)可利用多种不同的仪器来测量，尽管通常优选采用根据ASTM D110的平行板法来进行测量。
从表1的数据可以看出，用实施例2中50phr的纳米尺寸的二氧化钛代替对照实施例1中使用的50phr的增强二氧化硅填充剂使介电常数增大仅超过20％。在不增大损耗角正切的情况了实现了介电常数的增大，损耗角正切反而降低了约45％。如上文所讨论，在不增大其损耗角正切的情况下，橡胶涂层的介电常数的增大可允许电子通信模块的天线长度缩短，该电子通信模块包括具有天线的无线电设备，其中该无线电设备的外表面的至少一部分被橡胶涂层包围。
就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”或“具有”而言，其旨在以类似于术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所理解的方式来具有包容性。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)而言，其旨在表示“A或B或两者”。当申请人旨在指示“仅A或B但不是两者”时，则将采用术语“仅A或B但不是两者”。因此，本文中术语“或”的使用具有包容性，不具有排他性用途。参见Bryan A.Garner,A Dictionary of Modern Legal Usage 624(2d.Ed.1995)(《现代法律用语词典》第二版，第624页，1995年)。此外，就在说明书和权利要求书中使用术语“在……中”或“到……中”而言，其旨在另外表示“在……上”或“到……上”。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“连接”而言，其旨在不仅表示“直接连接到”，而且也表示“间接连接到”，诸如通过另外的一个部件或多个部件进行连接。
虽然本申请已通过其实施方案的描述进行了说明，并且尽管已相当详细地对所述实施方案进行了描述，但申请人并非意图将所附权利要求书的范围约束为这样的细节或以任何方式限制为这样的细节。其它优点和修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，在更广泛的方面，本申请并不限于所描述的具体细节和实施方案。因此，可以在不脱离申请人的总体发明构思的实质或范围的情况下偏离这样的细节。
本申请公开了若干数值范围限制，其支持所公开的数值范围内的任何范围，即使在说明书中没有逐字地陈述精确的范围限制，这是因为可以贯穿所公开的数值范围来实施所述实施方案。对于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以从复数形式转换为单数形式和/或从单数形式转换为复数形式，只要根据上下文和/或应用为合适的。为了清楚起见，可以在此明确阐述各种单数/复数排列。

Claims (16)

1.一种用于电子通信模块的橡胶涂层，所述涂层包含：
(a)100phr的至少一种基于二烯的弹性体；
(b)至少一种纳米尺寸的无机材料，所述无机材料具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切；
其中所述涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
2.根据权利要求1所述的橡胶涂层，其中所述纳米尺寸的无机材料包含选自由以下项组成的组的金属：碱土金属、过渡金属以及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的橡胶涂层，其中所述纳米尺寸的无机材料包含金属氧化物，并且所述金属氧化物的金属选自由以下项组成的组：碱土金属、过渡金属以及它们的组合。
4.根据权利要求1所述的橡胶涂层，其中所述纳米尺寸的无机材料选自由以下项组成的组：氧化钛化合物、二氧化钛、钛酸锶、氧化铝、钛铝氧化物、氧化镁、钛酸镁、钛酸锶钡、氧化铪、氧化锆、氧化铈、氧化钽、钛酸钡以及它们的组合。
5.根据权利要求1所述的橡胶涂层，其中所述纳米尺寸的无机材料包含二氧化钛。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的橡胶涂层，其中所述至少一种纳米尺寸的无机材料以至少20phr的量存在。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的橡胶涂层，其中所述纳米尺寸的无机材料在至少两个维度上具有100纳米或更小的粒度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的橡胶涂层，其中所述涂层包含不超过5phr的增强炭黑和至多120phr的非增强炭黑。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的橡胶涂层，所述橡胶涂层具有不超过4mm的厚度。
10.一种用于轮胎的电子通信模块，包括：
无线电设备，所述无线电设备的外表面的至少一部分被根据权利要求1至9中任一项所述的橡胶涂层包围。
11.根据权利要求10所述的电子通信模块，其中所述无线电设备包括具有外表面并且长度不超过110mm的天线，并且所述天线的外表面的大部分被所述橡胶涂层覆盖。
12.一种包括根据权利要求10或权利要求11所述的电子通信模块的轮胎或翻新轮胎。
13.一种用于增大橡胶涂层的介电常数而不增大其损耗角正切的方法，所述方法包括
将具有至少9的介电常数和小于0.1的损耗角正切的至少一种纳米尺寸的无机材料掺入100phr的至少一种基于二烯的弹性体中，使得所得的橡胶涂层在已固化时具有至少4.5的介电常数和小于0.01的损耗角正切。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一种纳米尺寸的无机材料以至少20phr的量存在。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中所述至少一种纳米尺寸的无机材料满足以下中的至少一项：
(a)包含选自由以下项组成的组的金属：碱土金属、过渡金属以及
它们的组合；
(b)包含金属氧化物，其中所述金属氧化物的金属选自由以下项组成的组：碱土金属、过渡金属以及它们的组合；或者
(c)选自由以下项组成的组：氧化钛化合物、二氧化钛、钛酸锶、
氧化铝、钛铝氧化物、氧化镁、钛酸镁、钛酸锶钡、氧化铪、
氧化锆、氧化铈、氧化钽、钛酸钡以及它们的组合。
16.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中所述纳米尺寸的无机材料包含二氧化钛。
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