CN110016167A - 橡胶组合物和充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有良好耐磨性的橡胶组合物以及由该橡胶组合物形成的充气轮胎。本发明的橡胶组合物含有:具有下式(I)所示的基团的化合物:其中,R11和R12相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代的或未取代的一价烃基;以及含硫原子的硫化促进剂。

Description

橡胶组合物和充气轮胎
技术领域
本发明涉及橡胶组合物及充气轮胎。
背景技术
制造橡胶组合物时,通常添加催化硫化反应的氧化锌以促进硫化反应(参见例如专利文献1)。可通过使用班伯里密炼机、开式辊磨机(open roll mill)、捏合机或者其它捏合机器捏合固体橡胶和氧化锌来将氧化锌混入橡胶组合物中。
然而,不利地是,该捏合方法难以获得氧化锌的均一分散,并且仅添加的氧化锌的一部分可以作为催化剂。为了克服该问题,常常添加大量氧化锌。然而,这种氧化锌可能起到断裂核(fracture nuclei)的作用,因此降低耐磨性。此外,细分散的氧化锌及其它类似商品由于它们的比表面积大因而容易聚集,从而导致即使在捏合之后也会残留下大聚集体。这种聚集体可起到断裂核的作用,从而降低耐磨性。
引用文献列表
专利文献
专利文献1:JP 2009-079077 A
发明内容
技术问题
本发明旨在提供具有良好耐磨性的橡胶组合物以及由该橡胶组合物形成的充气轮胎。
解泱问题的方案
本发明涉及一种橡胶组合物,含有:
具有下式(I)所示的基团的化合物:
其中,R11和R12相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代的或未取代的一价烃基;以及
含硫原子的硫化促进剂。
优选地,所述橡胶组合物通过在将橡胶成分与任何硫捏合之前捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂,然后将捏合混合物与硫捏合来获得。
优选地,所述橡胶组合物通过在将橡胶成分与任何硫捏合之前捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述化合物,然后将捏合混合物与硫捏合来获得。
优选地,相对于100质量份的橡胶组合物的橡胶成分,所述橡胶组合物含有0.1~5.0质量份的所述化合物。
优选地,所述橡胶组合物是轮胎用橡胶组合物。
本发明的另一方面是一种用于制造所述橡胶组合物的方法,所述方法包括:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂;然后将捏合混合物与硫捏合。
本发明的另一方面是一种用于制造所述橡胶组合物的方法,所述方法包括:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述化合物;然后将捏合混合物与硫捏合。
本发明的另一方面是一种充气轮胎,其具有由所述橡胶组合物形成的轮胎部件。
发明的有益效果
本发明的橡胶组合物含有具有式(I)的基团的化合物和含硫原子的硫化促进剂,故而具有良好的耐磨性。此外,可确保实用的硫化时间从而可高生产率地制造橡胶组合物,进而制备充气轮胎。
具体实施方式
所述橡胶组合物含有:具有式(I)的基团的化合物和含硫原子的硫化促进剂。所述橡胶组合物提供良好的耐磨性。
所述橡胶组合物可能由于下述效果而提供良好的耐磨性。
与硫相比,具有式(I)的基团的化合物更均一地混入橡胶中,这是由于该式的特定结构的分散效果。因此,它在提供均一交联(硫化期间的交联密度-均一化效果)方面具有良好的效果。进一步地,在使用包括负载在硅酸盐颗粒的表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的微粒锌载体作为起到交联引发点作用的锌化合物时,由于负载的细分散的氧化锌或类似物被细分散,故而会进一步增强提供均一交联的效果。因此,推测是,所述化合物和所述微粒锌载体的组合提供了上述效果的协同作用,从而协同地改善了耐磨性。
所述橡胶组合物的合适例子包括通过如下所述获得的橡胶组合物:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述具有式(I)的基团的化合物,然后将捏合混合物与硫捏合。在这种情况下,可确保实用的硫化时间,从而可以高生产率地制造橡胶组合物。
这种橡胶组合物提供实用的硫化时间的理由可能是由于以下效果。
单独使用所述具有式(I)的基团的化合物会导致硫化变慢,以及不实用的硫化速度。然而,在将橡胶成分与任何硫捏合(最终捏合)之前将所述化合物连同含硫原子的硫化促进剂一起捏合(基础捏合)时,硫化将会以适当速度进行。这可能是由于:通过在捏合期间含硫原子的硫化促进剂和所述化合物之间的反应,所述化合物被转变为更具有反应性的形态。进一步地,在所述橡胶组合物含有所述微粒锌载体时,还会产生改善硫化曲线中的初始上升这样的效果。由此,这些效果似乎提供适当的硫化速度(硫化性能)和实用的硫化时间(硫化性能)。
所述橡胶组合物含有具有下式(I)所示的基团的化合物:
其中,R11和R12相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R11或者R12的一价烃基并无特别限定,可为直链的、支链的或者环状的。杂原子的例子包括氮原子和氧原子。烃基可为饱和或不饱和的。在R11和R12为一价烃基的情况下,优选地,R11和R12如下述2,2-双(4,6-二甲基嘧啶基)二硫化物那样地,分别与式(I)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R11或者R12的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
作为R11或者R12的一价烃基的例子包括可含杂原子的取代或未取代的脂肪族的、脂环族的、或者芳香族的烃基。具体例子包括可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基、芳基和芳烷基。
在R11和R12为直链或支链的烷基的情况下,碳数优选为1~8,更优选为1~4,还更优选为1或2。在R11和R12为可含杂原子的环状烷基的情况下,碳数优选为3~12。在R11和R12为可含杂原子的芳基的情况下,碳数优选为6~10。在R11和R12为可含杂原子的芳烷基的情况下,碳数优选为7~10。
直链或支链的烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、壬基和癸基、以及含有杂原子的上述基团。
环状烷基的例子包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、金刚烷基(adamanthyl)、1-乙基环戊基和1-乙基环己基。环状醚基的例子包括氧杂环丙烷基(oxirane group)、氧杂环丁烷基(oxetane group)、氧杂环戊烷基(oxolane group)、氧杂环己烷基(oxane group)、氧杂环庚烷基(oxepane group)、氧杂环辛烷基(oxocanegroup)、氧杂环壬烷基(oxonane group)、氧杂环癸烷基(oxecane group)、氧杂环丁烯基(oxete group)、氧杂环戊二烯基(oxole group)、二氧杂环戊烷基(dioxolane group)、二氧杂环己烷基(dioxane group)、二氧杂环庚烷基(dioxepane group)、二氧杂环癸烷基(dioxecane group)以及含有杂原子的上述基团。
芳基的例子包括苯基、甲苯基、二甲苯基、联苯基、萘基、蒽基和菲基、以及含有杂原子的上述基团。
芳烷基的例子包括苄基和苯乙基、以及含有杂原子的上述基团。
从上述效果考虑,R11和R12各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的烷基。
所述具有式(I)的基团的化合物的合适例子包括下式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(I-4)和(I-5)所示的化合物。
式中,R21~R24相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R21~R24的一价烃基并无特别限定,其例子包括针对R11和R12所描述的那些基团。在R21~R24为一价烃基的情况下,优选地,R21和R22基团、或者R23和R24基团分别与式(I-1)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R21~R24的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
从上述效果考虑,R21~R24各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的烷基。
所述式(I-1)的化合物的例子包括2,2-双(4,6-二甲基嘧啶基)二硫化物。
式中,R31~R34相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R31~R34的一价烃基并无特别限定,其例子包括针对R11和R12所描述的那些基团。在R31和R32为一价烃基的情况下,优选地,R31和R32分别与式(I-2)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R31~R34的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
从上述效果考虑,R31~R33各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的烷基。优选地,R34为氢原子。
所述式(I-2)的化合物的例子包括N-叔丁基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰胺、N-环己基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰胺、N-叔丁基(4-甲基-2-嘧啶)次磺酰胺和N-叔丁基-2-嘧啶次磺酰胺。
式中,R41~R45相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R41~R45的一价烃基并无特别限定,其例子包括针对R11和R12所描述的那些基团。在R41~R44为一价烃基的情况下,优选地,R41和R42基团、或者R43和R44基团分别与式(I-3)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R41~R45的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
从上述效果考虑,R41~R45各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的烷基。
所述式(I-3)的化合物的例子包括:N-叔丁基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-叔丁基(4-甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-叔丁基-2-嘧啶次磺酰亚胺、N-苯基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-环己基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-甲基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-乙基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-丙基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-正丁基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-戊基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-己基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-苄基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-(2-甲氧基乙基)-(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺、N-(3-甲氧基丙基)-(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺和N-十二辛基(4,6-二甲基-2-嘧啶)次磺酰亚胺。
式中,R51~R54相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R51~R54的一价烃基并无特别限定,其例子包括针对R11和R12所描述的那些基团。在R51和R52为一价烃基的情况下,优选地,R51和R52分别与式(I-4)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R51~R54的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
从上述效果考虑,R51和R52各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的C1-C6烷基。R53和R54各自优选为氢原子。
所述式(I-4)的化合物的例子包括2-苯并噻唑基-4,6-二甲基-2-嘧啶基二硫化物。
式中,R61~R64相同或不同,并且各自表示氢原子、或者可含杂原子的取代或未取代的一价烃基。
作为R61~R64的一价烃基并无特别限定,其例子包括针对R11和R12所描述的那些基团。在R61和R62为一价烃基的情况下,优选地,R61和R62分别与式(I-5)的环状结构中毗邻两个氮原子的碳原子键合,从而使得它们彼此处于间位上。
作为R61~R64的一价烃基的碳数优选为1~10,更优选为1~8,还更优选为1~6。
从上述效果考虑,R61~R63各自优选为可含杂原子的取代或未取代的一价烃基,更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链的、支链的或者环状的烷基,还更优选为可含杂原子的取代或未取代的直链或支链的烷基。优选地,R64为氢原子。
所述式(I-5)的化合物的例子包括S-(4,6-二甲基-2-嘧啶基)对甲苯硫代磺酸酯。
相对于100质量份的橡胶成分,所述具有式(I)的基团的化合物的量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,还更优选为0.7质量份以上,但优选为5.0质量份以下,更优选为3.0质量份以下,还更优选为2.5质量份以下。该量在上述范围之内时,可以更合适地实现上述效果。
优选地,所述橡胶组合物含有微粒锌载体,该微粒锌载体包含:硅酸盐颗粒和负载在所述硅酸盐颗粒的表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌。
微粒锌载体包含:硅酸盐颗粒和负载在所述硅酸盐颗粒的表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌。由于硅酸盐颗粒的表面对细分散的氧化锌和细分散的碱式碳酸锌具有亲和性,故而它可以均一地负载细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌。
负载的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的量,按照金属锌计算,优选在6~75质量%的范围内。该量的下限更优选为15质量%以上,还更优选为25质量%以上,特别优选为35质量%以上,而其上限更优选为65质量%以下,还更优选为55质量%以下。该量在上述范围之内时,可以更合适地实现上述效果。
此处,按照金属锌计算的负载量可通过下述方法计算:将负载的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的量换算为金属锌以获得Zn当量质量,然后使用该值,按照下述等式计算:
按照金属锌计算的负载量(质量%)=[(Zn当量质量)/(微粒锌载体的质量)]×100。
负载细分散的氧化锌的硅酸盐颗粒(微粒锌载体)的BET比表面积优选在10~55m2/g的范围内,更优选为15~50m2/g,还更优选为20~45m2/g。
负载细分散的碱式碳酸锌的硅酸盐颗粒(微粒锌载体)的BET比表面积优选在25~90m2/g的范围内,更优选为30~85m2/g,还更优选为35~80m2/g。
与细分散的氧化锌相比,细分散的碱式碳酸锌更微细,并且具有更高的BET比表面积。因此,如上所述,与具有细分散的氧化锌的载体相比,具有细分散的碱式碳酸锌的载体具有更高的BET比表面积。
BET比表面积可通过氮吸附法,使用BET比表面积测试仪来测定。负载在硅酸盐颗粒上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的BET比表面积(BETZn)可使用下述等式计算:
BETZn={(BETZn-Si×WZn)+WSi(BETZn-Si-BETSi)}/WZn
其中,BETZn-Si:微粒锌载体的BET比表面积;
BETSi:硅酸盐颗粒的BET比表面积;
WZn:微粒锌载体中的氧化锌或者碱式碳酸锌的质量(%);
Wsi:微粒锌载体中的硅酸盐颗粒的质量(%)。
关于负载在硅酸盐颗粒的表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的BET比表面积(BETZn),对于细分散的氧化锌,优选在15~100m2/g的范围内,更优选为40~80m2/g;另外,对于细分散的碱式碳酸锌,优选在15~100m2/g的范围内,更优选为40~80m2/g。
BET比表面积被调节至不小于下限的微粒锌载体倾向于提供充分的交联-促进效果,导致获得充分改善的性能比如耐磨性。此外,通过将BET比表面积调节至不大于上限,倾向于使细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌负载在载体上,从而获得均一的交联结构。此外,这种微粒锌载体由于可防止具有过多的负载量,故而还倾向于经济上有利的。
所述硅酸盐颗粒优选为硅酸铝矿物颗粒。除硅酸铝矿物颗粒以外的硅酸盐颗粒的例子包括滑石、云母、长石、膨润土、硅酸镁、二氧化硅、硅酸钙(硅灰石)和硅藻土。
所述硅酸铝矿物颗粒可为例如选自高岭土、多水高岭土、叶蜡石和绢云母中的至少一种。
所述硅酸铝矿物颗粒优选为无水硅酸铝矿物颗粒。无水硅酸铝矿物颗粒可为例如通过煅烧选自高岭土、多水高岭土、叶蜡石和绢云母中的至少一种而制得的一种颗粒。例如,其可通过在500℃~900℃的煅烧温度下,煅烧由细颗粒(其至少80%具有2μm以下的粒径)构成的上述粘土矿物来制得。
微粒锌载体可例如通过下述方法制造:在硅酸盐颗粒的存在下,将锌盐的酸性水溶液与碱性水溶液混合,使细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌沉淀,从而使得细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌负载在硅酸盐颗粒的表面上。
在硅酸盐颗粒的存在下将锌盐的酸性水溶液与碱性水溶液混合以使得细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌沉淀的方法可具体按如下实施。
(1)将硅酸盐颗粒分散在锌盐的酸性水溶液中,然后将碱性水溶液添加到分散体中。
(2)将硅酸盐颗粒分散在碱性水溶液中,然后将锌盐的酸性水溶液添加到分散体中。
(3)将硅酸盐颗粒分散在水中,然后将锌盐的酸性水溶液和碱性水溶液同时添加到分散体中。
上述方法(1)~(3)中,特别优选方法(1)。
锌盐的酸性水溶液可例如通过下述方法制造:将锌盐比如氧化锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌、硫酸锌或者硝酸锌添加到酸性水溶液中。氧化锌可为任何用作工业原料的氧化锌。酸性水溶液可为酸(比如盐酸、硫酸、硝酸或者碳酸)的水溶液。锌盐的酸性水溶液还可通过将水溶性锌化合物比如氯化锌添加到酸性水溶液中来制备。
碱性水溶液可为例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或类似物的水溶液。通常,含有氢氧化钠、氢氧化钾或类似物的碱性水溶液可用于沉淀和负载细分散的氧化锌。含有碳酸的酸性水溶液或者含有碳酸钠的碱性水溶液或类似物可用于沉淀和负载细分散的碱式碳酸锌。
负载碱式碳酸锌的硅酸盐颗粒可例如通过下述方法制造:用铵盐水溶液处理如上制备的负载细分散的氧化锌的硅酸盐颗粒,或者将碳酸气体导入负载细分散的氧化锌的硅酸盐颗粒的水悬浊液中以碳酸化,从而将负载的细分散的氧化锌转变为细分散的碱式碳酸锌。这些处理可以单独使用或组合使用。
铵盐水溶液可为氢氧化铵、碳酸氢铵、碳酸铵或类似物的水溶液。这些铵盐水溶液可单独使用,或者两种或以上组合使用。
如上所述通过用铵盐水溶液进行处理来将细分散的氧化锌转变为细分散的碱式碳酸锌,可以负载更微细的颗粒。
在将细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌沉淀和负载在硅酸铝矿物颗粒的表面上之后,通常用水进行充分洗涤,脱水/干燥,然后粉碎。
微粒锌载体可以用选自有机酸、脂肪酸、脂肪酸金属盐、脂肪酸酯、树脂酸、金属树脂酸盐、树脂酸酯、硅酸、硅酸盐(例如,Na盐)和硅烷偶联剂中的至少一种进行表面处理。可配成使表面完全或部分地被试剂覆盖。并不总是需要连续覆盖整个表面。
在微粒锌载体呈水系浆料形式的情况下,表面处理可按照湿法实施:在该湿法中,按照表面处理剂的原状或者在适当的温度下将表面处理剂溶解在适当的溶剂中之后使用表面处理剂。在微粒锌载体呈粉末状的情况下,表面处理可按照干法实施:在该干法中,按照表面处理剂的原状或者在适当的温度下将表面处理剂溶解在适当的溶剂中之后使用表面处理剂。
微粒锌载体可为例如白石钙株式会社的制品。
相对于100质量份的橡胶成分,微粒锌载体的量优选为0.3质量份以上,更优选为0.5质量份以上,还更优选为0.6质量份以上,特别优选为0.7质量份以上,但优选为2.0质量份以下,更优选为1.8质量份以下,还更优选为1.6质量份以下。该量在上述范围之内时,可以更合适地实现上述效果。
从上述效果考虑,所述具有式(I)的基团的化合物对所述微粒锌载体的比率(该化合物的量对该微粒锌载体的量的质量比)优选为10/90~90/10,更优选为30/70~70/30,还更优选为40/60~60/40。
优选地,所述橡胶组合物含有硫。
硫的例子包括橡胶工业中通常使用的那些硫,比如粉末硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。这些类型的硫可单独使用,或者可两种或以上组合使用。
硫可以为例如鹤见化学工业株式会社(Tsurumi Chemical Industry Co.,Ltd.)、轻井泽硫磺株式会社(Karuizawa sulfur Ltd.)、四国化成工业株式会社(ShikokuChemicals Corporation)、富莱克斯(Flexsys)公司、日本乾溜工业株式会社(NipponKanryu Industry Co.,Ltd.)或者细井化学工业株式会社(Hosoi Chemical IndustryCo.,Ltd.)的制品。
如果存在硫的话,相对于100质量份的橡胶成分,硫的量优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上,但优选为3.0质量份以下,更优选为2.0质量份以下,还更优选为1.5质量份以下。该量在上述范围内时,倾向于良好地实现上述效果。
从上述效果考虑,所述橡胶组合物含有含硫原子的硫化促进剂。
术语“含硫原子的硫化促进剂”是指含有经由单键与另一分子键合的硫原子的硫化促进剂。存在释放活性硫的含硫原子的硫化促进剂,并且存在不释放活性硫的含硫原子的硫化促进剂。为了抑制捏合期间的交联反应的进行,含硫原子的硫化促进剂优选为不释放活性硫的那种(硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂)。
术语“硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂”是指例如在硫化条件下(例如,在150℃、1.5MPa下)或者在更低的温度或者压力下不释放活性硫的含硫原子的硫化促进剂。换言之,硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂是在硫化条件下(例如,在150℃、1.5MPa下)或者在更低的温度或者压力下不发挥作为硫化剂的功能的含硫原子的硫化促进剂。
这种硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂的例子包括不含-Sn-(n≥2)的那些,比如噻唑系硫化促进剂(例如,2-巯基苯并噻唑(MBT)、2-巯基苯并噻唑的锌盐(ZnMBT)、2-巯基苯并噻唑的环己胺盐(CMBT));次磺酰胺系硫化促进剂(例如,N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS)、N-(叔丁基)-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)、N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺);一硫化四甲基秋兰姆(TMTM);以及,二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂(例如,五亚甲基二硫代氨基甲酸哌啶鎓盐(PPDC)、二甲基二硫代氨基甲酸锌(ZnMDC)、二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZnEDC)、二丁基二硫代氨基甲酸锌(ZnBDC)、N-乙基-N-苯基二硫代氨基甲酸锌(ZnEPDC)、N-五亚甲基二硫代氨基甲酸锌(ZnPDC)、二丁基二硫代氨基甲酸钠(NaBDC)、二甲基二硫代氨基甲酸铜(CuMDC)、二甲基二硫代氨基甲酸铁(FeMDC)、二乙基二硫代氨基甲酸碲(TeEDC))。这些硫化促进剂可单独使用一种,或者可两种或以上组合使用。这些之中,优选不含-Sn-(n≥2)的次磺酰胺系硫化促进剂,其中更优选N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CBS)或者N-(叔丁基)-2-苯并噻唑次磺酰胺(TBBS)。应当注意,作为噻唑系硫化促进剂的二-2-苯并噻唑基二硫化物(MBTS)(其含有-Sn-(n≥2),并且可以释放硫),当它以常规量存在时对于天然橡胶和聚丁二烯橡胶而言不发挥作为硫化剂的功能。因此,它可按照与硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂相同的方式使用。
相对于100质量份的橡胶成分,含硫原子的硫化促进剂的量优选为0.2质量份以上,更优选为0.5质量份以上,但优选为12.0质量份以下,更优选为10.0质量份以下,还更优选为7.0质量份以下。该量在上述范围内时,倾向于良好地实现上述效果。
相对于100质量份的橡胶成分,所述具有式(I)的基团的化合物、硫和含硫原子的硫化促进剂的合计量优选为0.5质量份以上,更优选为1.0质量份以上,还更优选为1.5质量份以上,但优选为7.0质量份以下,更优选为5.0质量份以下,还更优选为3.0质量份以下。该合计量在上述范围内时,倾向于良好地实现上述效果。
所述橡胶组合物可含有氧化锌连同所述微粒锌载体,但是氧化锌的量应当尽可能低。
氧化锌可为常规的氧化锌,其例子包括三井金属矿业株式会社(Mitsui Mining &Smelting Co.,Ltd.)、东邦亚铅株式会社(Toho Zinc Co.,Ltd.)、白水科技株式会社(HakusuiTech Co.,Ltd.)、正同化学工业株式会社(Seido Chemical Industry Co.,Ltd.)和堺化学工业株式会社(Sakai Chemical Industry Co.,Ltd.)的制品。
如果存在氧化锌的话,相对于100质量份的橡胶成分,氧化锌的量优选为0.5质量份以下,更优选为0.1质量份以下,还更优选为0质量份(即不存在)。
所述橡胶组合物含有橡胶成分,例如二烯橡胶。
可使用的二烯橡胶的例子包括异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶(BR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(SIBR)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)和丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)。橡胶成分可包括除上述橡胶外的橡胶,比如丁基橡胶和氟橡胶。这些橡胶可单独使用,或者可两种以上组合使用。橡胶成分优选包括SBR、BR、或者异戊二烯橡胶,更优选SBR或者BR。
橡胶成分的重均分子量(Mw)优选为200,000以上,更优选为350,000以上。Mw的上限并无特别限定,但优选为3,000,000以下,更优选为2,000,000以下。
本文中,Mw和数均分子量(Mn)可通过使用聚苯乙烯标准进行校准的凝胶渗透色谱法(GPC)(购自东曹株式会社(Tosoh Corporation)的GPC-8000系列,检测器:差示折光计,柱子:购自东曹株式会社的TSKGEL SUPERMULTIPORE HZ-M)进行测定。
橡胶成分可包括未改性二烯橡胶或者改性二烯橡胶。
改性二烯橡胶可为任何具有与填料比如二氧化硅相互作用的官能团的二烯橡胶。例如,其可以为:通过用具有上述官能团的化合物(改性剂)对二烯橡胶的至少一个链末端进行改性而获得的链末端改性的二烯橡胶(用上述官能团封端的链末端改性的二烯橡胶);在主链中具有上述官能团的主链改性的二烯橡胶;在主链和链末端均具有上述官能团的主链-链末端改性的二烯橡胶(例如,主链-链末端改性的二烯橡胶,其中,所述主链具有上述官能团,并且至少一个链末端使用上述改性剂进行改性);或者,已用在分子中具有两个以上环氧基的多官能化合物进行了改性(偶联)从而引入羟基或者环氧基的链末端改性的二烯橡胶。
上述官能团的例子包括:氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧基羰基、巯基、硫醚基(sulfide group)、二硫醚基(disulfide group)、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基(imide group)、肼基(hydrazo group)、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基和环氧基。这些官能团可被取代。这些之中,为了更加合适地实现上述效果,优选氨基(优选其氢原子被C1-C6烷基取代的氨基)、烷氧基(优选C1-C6烷氧基)和烷氧基甲硅烷基(优选C1-C6烷氧基甲硅烷基)。
SBR的非限定例子包括乳液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(E-SBR)和溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)。这些种类的SBR可单独使用,或者可两种或以上组合使用。
SBR的苯乙烯含量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,还更优选为15质量%以上,但优选为60质量%以下,更优选为50质量%以下。该苯乙烯含量在上述范围之内时,可以更合适地实现上述效果。
本文中,SBR的苯乙烯含量通过1H-NMR进行测定。
SBR可为例如住友化学株式会社、日本合成橡胶公司(JSR Corporation)、旭化成株式会社或者日本瑞翁株式会社制造或者出售的制品。
SBR可以为未改性SBR或者改性SBR。改性SBR的例子包括将针对上述改性二烯橡胶所列举的官能团引入其中的那些改性SBR。
BR的非限定例子包括具有高顺式含量的高顺式BR、含有间同立构的聚丁二烯晶体的BR和使用稀土催化剂合成的BR(稀土催化BR)。这些种类的BR可单独使用,或者可两种或以上组合使用。特别地,为了改善耐磨性,BR优选为具有90质量%以上的顺式含量的高顺式BR。
BR可为未改性BR或者改性BR。改性BR的例子包括将针对上述改性二烯橡胶所列举的官能团引入其中的那些改性BR。
BR可以为例如宇部兴产株式会社(Ube Industries,Ltd.)、日本合成橡胶公司、旭化成株式会社或者日本瑞翁株式会社的制品。
异戊二烯橡胶的例子包括:天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、精制NR、改性NR和改性IR。NR可为轮胎行业中常用的NR,比如SIR20、RSS#3或者TSR20。IR的非限定例子包括通常用于轮胎工业中的那些IR,比如IR2200。精制NR的例子包括脱蛋白天然橡胶(DPNR)和高度纯化的天然橡胶(UPNR)。改性NR的例子包括环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)和接枝天然橡胶。改性IR的例子包括环氧化聚异戊二烯橡胶、氢化聚异戊二烯橡胶和接枝聚异戊二烯橡胶。这些异戊二烯橡胶可单独使用,或者可两种或以上组合使用。在这些中,优选NR。
如果存在SBR的话,以100质量%的橡胶成分为基准计,SBR的量优选为10质量%以上,更优选为30质量%以上,还更优选为50质量%以上,但优选为95质量%以下,更优选为90质量%以下。该量在上述范围内时,倾向于更好地实现上述效果。
如果存在BR的话,以100质量%的橡胶成分为基准计,BR的量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,但优选为80质量%以下,更优选为50质量%以下,还更优选为30质量%以下。该量在上述范围内时,倾向于更好地实现上述效果。
为了更加合适地实现上述效果,以100质量%的橡胶成分为基准计,SBR和BR的合计量优选为60质量%以上,更优选为80质量%以上,还更优选为90质量%以上,特别优选为100质量%。
优选地,所述橡胶组合物含有S-SBR和高顺式BR。在这种情况下,以100质量%的橡胶成分为基准计,S-SBR的量优选为60~90质量%,高顺式BR的量优选为10~40质量%。该量在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
如果存在异戊二烯橡胶的话,以100质量%的橡胶成分为基准计,异戊二烯橡胶的量优选为5质量%以上,更优选为10质量%以上,但优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下,还更优选为25质量%以下。
优选地,所述橡胶组合物含有填料(补强填料)。
填料的非限定例子包括二氧化硅、炭黑、碳酸钙、滑石、矾土、黏土、氢氧化铝、氧化铝和云母。在这些中,为了更加合适地实现上述效果,优选二氧化硅或者炭黑。
相对于100质量份的橡胶成分,填料的量优选为15质量份以上,更优选为20质量份以上,还更优选为40质量份以上,但优选为250质量份以下,更优选为200质量份以下,还更优选为150质量份以下,特别优选为120质量份以下,最优选为90质量份以下。该量在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
二氧化硅的例子包括:干法二氧化硅(无水二氧化硅)和湿法二氧化硅(含水二氧化硅)。湿法二氧化硅因它含有大量的硅烷醇基而是优选的。
二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)优选为40m2/g以上,更优选为120m2/g以上,还更优选为150m2/g以上。N2SA优选为400m2/g以下,更优选为200m2/g以下,还更优选为180m2/g以下。该N2SA在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
二氧化硅的氮吸附比表面积通过根据ASTM D3037-81的BET方法进行测定。
二氧化硅可为例如德固赛(Degussa)、罗地亚(Rhodia)、东曹硅化工株式会社、日本索尔维(Solvay Japan)或者德山(Tokuyama)公司的制品。
如果存在二氧化硅的话,相对于100质量份的橡胶成分,二氧化硅的量优选为1质量份以上,更优选为10质量份以上,还更优选为30质量份以上,特别优选为50质量份以上。该量不低于上述下限时,可以获得更好的湿抓地性能、燃料经济性和耐磨性。此外,该量还优选为120质量份以下,更优选为100质量份以下,还更优选为80质量份以下。该量不超过上述上限时,二氧化硅容易均一分散在橡胶组合物中,因此可以获得更好的湿抓地性能、燃料经济性和耐磨性。
炭黑的非限定例子包括通常用于轮胎工业中的那些炭黑,比如GPF、FEF、HAF、ISAF和SAF。这些类型的炭黑可单独使用,或者可两种以上组合使用。
炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为30m2/g以上,更优选为90m2/g以上,还更优选为120m2/g以上,但优选为300m2/g以下,更优选为250m2/g以下,还更优选为200m2/g以下,特别优选为160m2/g以下。该N2SA在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
本文中,炭黑的N2SA根据JIS K6217-2:2001测量。
炭黑的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油量优选为60ml/100g以上,更优选为80ml/100g以上,但优选为300ml/100g以下,更优选为200ml/100g以下,还更优选为150ml/100g以下。该DBP在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
本文中,炭黑的DBP根据JIS K6217-4:2001测量。
炭黑可为例如旭碳株式会社(Asahi Carbon Co.,Ltd.)、卡博特日本公司(CabotJapan K.K.)、东海碳素株式会社(Tokai Carbon Co.,Ltd.)、三菱化学株式会社(Mitsubishi Chemical Corporation)、狮王株式会社(Lion Corporation)、新日化碳株式会社(NSCC Carbon Co.,Ltd.)或Columbia Carbon公司的制品。
如果存在炭黑的话,相对于100质量份的橡胶成分,炭黑的量优选为1.0质量份以上,更优选为2.0质量份以上,还更优选为3.0质量份以上,但优选为50质量份以下,更优选为20质量份以下,还更优选为10质量份以下,特别优选为8.0质量份以下。该量在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
优选地,所述橡胶组合物含有硅烷偶联剂连同二氧化硅。
硅烷偶联剂的非限定例子包括:硫化物系硅烷偶联剂,比如双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨甲酰基四硫化物以及甲基丙烯酸3-三乙氧基甲硅烷基丙酯单硫化物;巯基系硅烷偶联剂,比如3-巯丙基三甲氧基硅烷、2-巯乙基三乙氧基硅烷、以及购自迈图(Momentive)的NXT和NXT-Z;乙烯基系硅烷偶联剂,比如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷;氨基系硅烷偶联剂,比如3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-氨丙基三甲氧基硅烷;环氧丙氧基系硅烷偶联剂,比如γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷;硝基系硅烷偶联剂,比如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷;以及氯代硅烷偶联剂,比如3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷。这些硅烷偶联剂可单独使用,或者两种以上组合使用。在这些中,为了更好地实现上述效果,优选硫化物系硅烷偶联剂或者巯基系硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂可为例如德固赛(Degussa)、迈图(Momentive)、信越有机硅(Shin-Etsu Silicone)、东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)、AZmax公司或者道康宁东丽(Dow Corning Toray)有限公司的制品。
如果存在硅烷偶联剂的话,相对于100质量份的二氧化硅,硅烷偶联剂的量优选为3质量份以上,更优选为5质量份以上。3质量份以上的量倾向于使得所添加的硅烷偶联剂获得其效果。此外,该量还优选为20质量份以下,更优选为10质量份以下。20质量份以下的量倾向于获得与其添加量相当的效果,以及捏合期间良好的加工性。
所述橡胶组合物可含有树脂以更加合适地实现上述效果。
树脂在室温(25℃)下可为固态或者液态,但是优选为固态(固体树脂)以更加合适地实现上述效果。
树脂的软化点优选为30℃以上,更优选为45℃以上,但优选为300℃以下,更优选为200℃以下。该软化点在上述范围内时,倾向于更良好地实现上述效果。
本文中,树脂的软化点根据JIS K 6220-1:2001,使用环球式软化点测定装置测定,并且被定义为球落下处的温度。
树脂的非限定例子包括苯乙烯树脂、香豆酮-茚树脂、萜烯树脂、对叔丁基苯酚乙炔树脂、丙烯酸树脂(acrylic resin)、双环戊二烯树脂(DCPD树脂)、C5石油树脂、C9石油树脂和C5/C9石油树脂。这些树脂可单独使用,或者两种以上组合使用。在这些中,为了更加合适地实现上述效果,优选香豆酮-茚树脂。
苯乙烯树脂是指由苯乙烯单体作为结构单体制得的聚合物,并且其例子包括通过使作为主要成分(50质量%以上)的苯乙烯单体聚合而制得的聚合物。具体例子包括:通过单独聚合苯乙烯单体(例如,苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对苯基苯乙烯、邻氯代苯乙烯、间氯代苯乙烯、对氯代苯乙烯)制得的均聚物、通过共聚两种以上苯乙烯单体制得的共聚物、以及苯乙烯单体和可与其共聚的其它单体的共聚物。
其它单体的例子包括:丙烯腈类比如丙烯腈和甲基丙烯腈,不饱和羧酸类比如丙烯酸和甲基丙烯酸,不饱和羧酸酯类比如丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯,二烯类比如氯丁二烯、丁二烯和异戊二烯,以及烯烃类比如1-丁烯和1-戊烯;以及α,β-不饱和羧酸类和它们的酸酐比如马来酸酐。
特别地,从性能平衡考虑,优选α-甲基苯乙烯树脂(例如,α-甲基苯乙烯均聚物,α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物)。
香豆酮-茚树脂是指含有香豆酮和茚作为形成树脂的骨架(主链)的单体成分的树脂。除香豆酮和茚外的可包含于骨架中的单体成分的例子包括:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基茚以及乙烯基甲苯。
萜烯树脂的例子包括聚萜烯、萜烯酚和芳香族改性的萜烯树脂。
多萜烯树脂是指通过聚合萜稀化合物制得的树脂或者这些树脂的氢化物。术语“萜稀化合物”是指具有(C5H8)n所示的组成的烃或者其含氧衍生物,其各自具有萜烯骨架并且被归类为例如单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24)或者双萜烯(C20H32)。这种萜稀化合物的例子包括:α-蒎烯、B-蒎烯、二戊烯、柠檬烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-萜品醇、β-萜品醇和γ-萜品醇。
多萜烯树脂的例子包括:由上述萜稀化合物制成的萜烯树脂,比如α-蒎烯树脂、β-蒎烯树脂、柠檬烯树脂、二戊烯树脂和β-蒎烯-柠檬烯树脂;通过氢化这些萜烯树脂制得的氢化萜烯树脂。
萜烯酚树脂的例子包括:通过共聚上述萜稀化合物和酚类化合物制得的树脂,以及通过氢化这些树脂制得的树脂。其具体例子包括通过缩合上述萜稀化合物、酚类化合物和甲醛制得的树脂。酚类化合物包括例如酚、双酚A、甲(苯)酚和二甲苯酚。
芳香族改性的萜烯树脂的例子包括:通过使用芳香族化合物对萜稀树脂进行改性获得的树脂,以及通过氢化这些树脂制得的树脂。芳香族化合物可以为具有芳香族环的任何化合物,比如:酚类化合物,例如苯酚、烷基酚、烷氧基酚和包含不饱和烃基的苯酚;萘酚类化合物,例如萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚和包含不饱和烃基的萘酚;苯乙烯和苯乙烯衍生物,例如烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯和包含不饱和烃基的苯乙烯;以及,香豆酮和茚。
对叔丁基苯酚乙炔树脂的例子包括通过缩合对叔丁基苯酚和乙炔制得的树脂。
丙烯酸树脂并无特别限定。它可合适地为不含溶剂的丙烯酸树脂,这是由于它含有少量的杂质并且具有尖分子量分布。
不含溶剂的丙烯酸树脂可以为通过高温连续聚合(例如如US专利No.4,414,370、JP S59-6207 A、JP H5-58005 B、JP H1-313522 A、US专利No.5,010,166、东亚合成株式会社发表的东亚合成研究年报TREND2000(第3卷,第42-45页)中所述的高温连续本体聚合,它们均通过引用整体并入本文),不使用或者使用最低限度量的辅助原料(比如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂)来合成的(甲基)丙稀酸树脂(聚合物)。本文中,术语“(甲基)丙稀酸”是指甲基丙烯酸和丙稀酸。
优选地,丙烯酸树脂实质上(基本上)不含辅助原料,比如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂。丙烯酸树脂还优选为通过连续聚合制得的具有相对窄的组成分布或者分子量分布的丙烯酸树脂。
如上所述,丙烯酸树脂优选为实质上(基本上)不含辅助原料(比如聚合引发剂、链转移剂和有机溶剂)的那种树脂,即其为高纯度的。丙烯酸树脂的纯度(树脂中树脂含量)优选为95质量%以上,更优选为97质量%以上。
所述丙烯酸树脂的单体成分的例子包括:(甲基)丙稀酸,和(甲基)丙稀酸衍生物比如(甲基)丙稀酸酯(例如,烷基酯、芳基酯、芳烷基酯)、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)丙烯酰胺衍生物。
除使用所述(甲基)丙稀酸或者(甲基)丙稀酸衍生物之外,还可使用芳香族乙烯(比如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘、二乙烯基苯、三乙烯基苯或者二乙烯基萘)作为所述丙烯酸树脂的单体成分。
所述丙烯酸树脂可仅由(甲基)丙稀酸成分构成,或者可进一步含有除(甲基)丙稀酸成分以外的构成成分。
所述丙烯酸树脂可含有羟基、羧基、硅烷醇基或类似物。
所述树脂(例如苯乙烯树脂或者香豆酮-茚树脂)可为例如丸善石油化学株式会社、住友电木株式会社、安原化学株式会社、东曹株式会社、拉特格斯化学(RutgersChemicals)、巴斯夫(BASF)、亚利桑那化学(Arizona Chemical)、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、JX能量株式会社、荒川化学工业株式会社或者田冈化学工业株式会社的制品。
如果存在所述树脂的话,相对于100质量份的橡胶成分,所述树脂的量优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,还更优选为5质量份以上,但优选为50质量份以下,更优选为30质量份以下,还更优选为20质量份以下。该量在上述范围之内时,可以更合适地实现上述效果。
优选地,所述橡胶组合物含有油。
所述油可为例如操作油、植物油脂或它们的混合物。操作油的例子包括石蜡操作油、芳香族操作油和环烷操作油。植物油脂的例子包括:蓖麻油,棉籽油,亚麻籽油,菜籽油,豆油,棕榈油,椰子油,花生油,松香,松油,松焦油,妥尔油(tall oil),玉米油,米油,红花油,芝麻油,橄榄油,葵花籽油,棕榈仁油,山茶油,霍霍巴油,澳洲坚果油(macadamia nutoil)和桐油。这些油可单独使用,或者两种以上组合使用。
油可为例如出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社(Sankyo Yuka KogyoK.K.)、日本能量(Japan Energy)、欧丽松(Olisoy)、H&R、丰国制油株式会社(HokokuCorporation)、昭和壳牌石油株式会社(Showa Shell Sekiyu K.K.)、或富士兴产株式会社(Fuji Kosan Co.,Ltd.)的制品。
如果存在油的话,相对于100质量份的橡胶成分,油的量优选为5质量份以上,更优选为10质量份以上,但优选为60质量份以下,更优选为30质量份以下。油的量包括包含于橡胶(充油橡胶)中的油。
优选地,所述橡胶组合物含有硬脂酸。
硬脂酸可为常规的硬脂酸,其例子包括日油株式会社(NOF Corporation)、花王株式会社(Kao Corporation)、和光纯药工业株式会社(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)和千叶脂肪酸株式会社(Chiba FattyAcid Co.,Ltd.)的制品。
如果存在硬脂酸的话,相对于100质量份的橡胶成分,硬脂酸的量优选为0.5质量份以上,更优选为1.0质量份以上,但优选为5.0质量份以下,更优选为3.0质量份以下,还更优选为2.5质量份以下。该量在上述范围内时,倾向于良好地实现上述效果。
优选地,所述橡胶组合物含有抗氧化剂。
抗氧化剂的例子包括:萘胺系抗氧化剂比如苯基-α-萘胺;二苯胺系抗氧化剂比如辛基化二苯胺和4,4’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯胺;对苯二胺系抗氧化剂比如N-异丙基-N’-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺和N,N’-二-2-萘基-对苯二胺;喹啉系抗氧化剂比如2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物;单酚系抗氧化剂比如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚和苯乙烯化苯酚;以及双酚系抗氧化剂、三酚系抗氧化剂或者多酚系抗氧化剂比如四-[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。这些抗氧化剂可单独使用,或者可两种以上组合使用。在这些中,优选对苯二胺系抗氧化剂或者喹啉系抗氧化剂,其中更优选N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺或者2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物。
抗氧化剂可以为例如精工化学株式会社(Seiko Chemical Co.,Ltd.)、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社或者富莱克斯(Flexsys)公司的制品。
如果存在抗氧化剂的话,相对于100质量份的橡胶成分,抗氧化剂的量优选为1.0质量份以上,更优选为1.5质量份以上,但优选为10质量份以下,更优选为7质量份以下。
优选地,所述橡胶组合物含有蜡。
蜡的非限定例子包括:石油蜡,比如石蜡和微晶蜡;天然存在的蜡,比如植物蜡和动物蜡;以及合成蜡,比如乙烯、丙烯或类似物的聚合物。这些蜡可单独使用,或者两种以上组合使用。
蜡可以为例如大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、或者精工化学株式会社的制品。
如果存在蜡的话,相对于100质量份的橡胶成分,蜡的量优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上,但优选为10质量份以下,更优选为7质量份以下。
除了上述成分之外,橡胶组合物还可含有轮胎工业中通常使用的添加剂,比如除硫外的硫化剂(例如,有机交联剂、有机过氧化物)。
所述橡胶组合物可通过常规方法制得。具体地,其可例如通过使用捏和机(比如班伯里密炼机、捏合机或者开式辊磨机)捏合所述各成分,然后对捏合混合物进行硫化来制造。
在添加除硫化剂和含硫原子的硫化促进剂外的添加剂时的捏合条件包括:捏合温度,其通常为50℃~200℃,优选为80℃~190℃;和捏合时间,其通常为30秒~30分钟,优选为1分钟~30分钟。
当添加硫化剂和/或含硫原子的硫化促进剂时,捏合温度通常为100℃以下,优选在室温~80℃的范围内。含有硫化剂和/或含硫原子的硫化促进剂的组合物通常通过例如加压硫化来进行硫化。硫化温度通常为120℃~200℃,优选为140℃~180℃。
所述含硫原子的硫化促进剂和所述具有式(I)的基团的化合物可在捏合橡胶成分和硫的步骤中连同硫一起添加捏合,或者可在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中添加捏合。为了更加合适地实现上述效果,优选地,在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中添加并捏合含硫原子的硫化促进剂和所述具有式(I)的基团的化合物。
所述微粒锌载体可在捏合橡胶成分和硫的步骤中连同硫一起添加捏合,或者所述微粒锌载体可以在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中添加捏合。为了更加合适地实现上述效果,优选地,在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中添加和捏合所述微粒锌载体。
所述橡胶组合物可用于例如轮胎、鞋底、工业带束、包装、隔振器或者医用塞子,并且特别适用于轮胎。
所述橡胶组合物适用于胎面(胎面行驶面),但是它还可用于除胎面外的轮胎部件,比如胎侧壁、胎面基部、底胎面、搭接部三角胶(clinch apex)、胎圈三角胶(beadapexes)、缓冲垫橡胶(breaker cushion rubber)、用于胎体帘线贴胶的橡胶、绝缘体(insulation)、胎圈包布和内衬层,以及缺气保用轮胎的侧补强层。
本发明的充气轮胎可通过常规方法由所述橡胶组合物形成。
具体地,将含有上述各成分的未硫化橡胶组合物挤出为轮胎部件(比如胎面)的形状,以常规方法在轮胎成型机上与其它轮胎部件组装在一起从而成形为未硫化轮胎,然后在硫化器中将其加热加压以制备轮胎。因此,在所述橡胶组合物被用来制造轮胎时,所述轮胎包括由所述橡胶组合物形成的轮胎部件。
所述充气轮胎可以合适地用作乘用车用轮胎、大型乘用车用轮胎、大型SUV用轮胎、重载车(比如卡车和公共汽车)用轮胎、轻型卡车用轮胎、或者摩托车用轮胎,或者可以合适地用作缺气保用轮胎或者赛车用轮胎,特别适用于乘用车用轮胎。
虽然如上所述所述橡胶组合物可通过通常方法制备,但是所述橡胶组合物按照下述制造时会提供更好的耐磨性和实用的硫化时间。
优选的用于制造所述橡胶组合物的方法(制造方法1)包括:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂;然后将捏合混合物与硫捏合。由于在添加和捏合硫之前将橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂捏合,故而会良好地将含硫原子的硫化促进剂分散在橡胶成分中,从而获得均一的交联密度和良好的耐磨性。此外,由于在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中将含硫原子的硫化促进剂与橡胶成分进行捏合,故而会提高硫化速度,从而可以获得实用的硫化时间。
在制造方法1中,在捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂时,优选进一步捏合具有式(I)的基团的化合物。尽管该化合物的存在会产生硫化速度可能降低的新问题,但是可以通过在与任何硫捏合之前实施的捏合步骤中将橡胶成分与含硫原子的硫化促进剂和该化合物捏合来获得适当的硫化速度。
在制造方法1中,在将橡胶成分与任何硫捏合之前,将橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物捏合。只要满足这些条件,就可在任何步骤中添加任何材料。例如,在捏合工序由包括步骤X(基础捏合)和步骤F(最终捏合)的两个步骤组成的情况下,它可通过在步骤X的初期开始捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和具有式(I)的基团的化合物,随后实施步骤F来进行。在捏合工序由包括步骤X(基础捏合1)、步骤Y(基础捏合2)和步骤F(最终捏合)的三个步骤组成的情况下,它可通过在步骤X中开始捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂,随后在步骤Y中添加并捏合具有式(I)的基团的化合物,随后实施步骤F来进行。可在上述各步骤之间实施再炼(remill)。
在制造方法1中,在捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物的步骤中的捏合温度优选为150℃以下,更优选为120℃以下,还更优选为100℃以下。其下限并无特别限定,但是为了改善分散性,其优选为50℃以上,更优选为60℃以上,还更优选为70℃以上。为了改善分散性,该步骤中的捏合时间优选为10秒以上,更优选为2分钟以上,还更优选为3分钟以上。其上限并无特别限定,但优选为12分钟以下,更优选为10分钟以下,还更优选为8分钟以下。
在制造方法1中,在捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物之后,优选实施将捏合混合物与上述微粒锌载体捏合的步骤。该步骤中的捏合温度优选为160℃以下,更优选为150℃以下。其下限并无特别限定,但是为了改善分散性,其优选为80℃以上,更优选为100℃以上,还更优选为120℃以上。为了改善分散性,该步骤中的捏合时间优选为10秒以上,更优选为1分钟以上,还更优选为2分钟以上。其上限并无特别限定,优选为12分钟以下,更优选为10分钟以下,还更优选为6分钟以下。
另一合适的用于制造所述橡胶组合物的方法(制造方法2)包括:在将橡胶成分与任何填料捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物;然后在120℃以上的捏合温度下将捏合混合物与填料捏合。
具体地,制造方法2的合适例子包括下述工序:
在将橡胶成分与任何硫和任何填料捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,然后在120℃以上的捏合温度下将捏合混合物与填料捏合;以及
将含有填料的捏合混合物与硫捏合。
在制造方法2中,优选将所述微粒锌载体连同填料一起添加和捏合。另外,优选将所述微粒锌载体连同硫一起添加和捏合。
含硫原子的硫化促进剂倾向于吸附到填料上。考虑到这方面,在将橡胶成分与含硫原子的硫化促进剂进行捏合,然后与填料捏合时,将所述填料与其中含硫原子的硫化促进剂被更好地分散的橡胶成分进行捏合。因此,可以减少含硫原子的硫化促进剂吸附到填料上,并且在与填料捏合之后更好地维持含硫原子的硫化促进剂更好地分散在橡胶成分中。此外,在将含有填料的捏合混合物与硫进行捏合时,将硫捏合入其中含硫原子的硫化促进剂被更好地分散的橡胶成分中,从而获得更均一的交联密度和更好的耐磨性。
在制造方法2中,在120℃以上的捏合温度下与填料捏合的步骤中,优选在硫供体的存在下实施捏合。硫供体可在捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂期间一起捏合,或者可连同填料一起添加。
在制造方法2中,一旦在120℃以上的捏合温度下捏合橡胶成分、硫供体、含硫原子的硫化促进剂、填料和可选的具有式(I)的基团的化合物,硫供体就会释放活性硫。活性硫与含硫原子的硫化促进剂和橡胶成分反应,进而将含硫原子的硫化促进剂的全部或者一部分(以下称为“硫化促进剂残基”)键合到橡胶成分,或者换言之进而形成其中“-S-硫化促进剂残基”键合到橡胶成分的悬挂型结构(pendant structure)。本反应的机理推测如下:释放的活性硫与含硫原子的硫化促进剂的硫原子反应,进而形成具有两个以上硫原子连结在一起的结构,并且该结构与橡胶成分的双键反应。在悬挂型结构的存在下实施捏合时,由于硫化促进剂残基随橡胶成分移动,故而改善硫化促进剂残基在全部橡胶组合物中的分散均一性,从而在硫化期间可以获得更均一的交联密度,从而获得更好的耐磨性。
捏合温度是指在捏和机中捏合混合物的实测温度,并且可使用例如非接触式温度传感器测量。
在制造方法2中,在与任何填料捏合之前开始捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,然后在120℃以上的捏合温度下添加并捏合填料。只满足这些条件,就可在任何步骤中添加任何材料。例如,在捏合工序由包括步骤X(基础捏合)和步骤F(最终捏合)的两步组成的情况下,可通过在步骤X的初期开始捏合橡胶成分、硫供体、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,然后在步骤X期间在120℃以上的捏合温度下添加捏合填料,随后实施步骤F来进行。在捏合工序由包括步骤X(基础捏合1)、步骤Y(基础捏合2)和步骤F(最终捏合)的三步组成的情况下,可通过在步骤X中开始捏合橡胶成分、硫供体、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,随后在步骤Y中在120℃以上的捏合温度下添加捏合填料,随后实施步骤F来进行。三步捏合工序的另一例子可通过下述进行:在步骤X的初期开始捏合橡胶成分、硫供体、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,然后在步骤X期间在120℃以上的捏合温度下添加捏合填料,随后实施步骤Y和步骤F。或者,可通过如下进行:在步骤X的初期开始捏合橡胶成分、硫供体、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物,然后在步骤X期间添加填料,随后在步骤Y中在120℃以上的捏合温度下进一步添加并捏合填料,随后实施步骤F。可在上述各步骤之间实施再炼。
在制造方法2中,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物的温度并无特别限定。在将硫供体一起捏合的情况下,为了抑制由硫供体和含硫原子的硫化促进剂引起的交联反应的进行,捏合温度优选小于160℃,更优选为150℃以下。其下限并无特别限定,优选为60℃以上。
在制造方法2中,在将填料添加到橡胶成分中之前捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和可选的具有式(I)的基团的化合物的时间并无特别限定。为了改善含硫原子的硫化促进剂的分散性,捏合时间为例如10秒以上。其上限并无特别限定,但优选为8分钟以下。
在制造方法2中,在添加填料之后的捏合温度可为不低于120℃的任何温度。为了防止交联反应的过度进行,捏合温度优选为170℃以下。
在制造方法2中,从在将填料添加到橡胶成分中之后捏合温度到达120℃时开始的捏合时间并无特别限定,但为了改善硫供体和含硫原子的硫化促进剂的分散性,其优选为2分钟以上。其上限并无特别限定,优选为10分钟以下。捏合时间是指,从将填料添加到橡胶成分中之后捏合温度到达120℃时的时间点到捏合工序中所有步骤完成时的时间点的时间周期。例如,在步骤X中将填料添加到橡胶成分中的情况下,捏合时间是从添加之后捏合温度到达120℃时的时间点到步骤F(最终捏合步骤)结束时的时间点的时间周期。
硫供体是元素硫或者在硫化条件下(例如,在150℃、1.5MPa下)或者在更低的温度或者压力下可以释放活性硫的硫化合物,或者换言之,其是在硫化条件下(例如,在150℃、1.5MPa下)或者在更低的温度或者压力下发挥通常作为硫化剂功能的化合物。释放的活性硫将会形成上述悬挂型结构的一部分。
硫供体可为元素硫和/或如上所述可以释放活性硫的硫化合物。元素硫的例子包括:粉末硫、沉淀硫、胶体硫、经表面处理的硫以及不溶性硫。
添加过多元素硫作为硫供体可能会产生在捏合工序中硫化反应的过度进行。由此,当橡胶组合物含有元素硫作为硫供体时,相对于100质量份的橡胶成分(所有步骤中使用的橡胶成分的总量),在将橡胶成分与任何填料捏合之前待引入的元素硫的量优选为0.1质量份以下。从拉伸强度考虑,该量还优选为0.05质量份以上。
起到作为硫供体的功能的硫化合物的例子包括:式:-(-M-S-C-)n-所示的高分子多硫化物,以及含有具有两个以上单键合的硫原子的结构:-Sn-(n≥2)的可以释放活性硫的化合物。这种化合物的例子包括:烷基酚二硫化物、吗啉二硫化物、含有-Sn-(n≥2)的秋兰姆系硫化促进剂(例如,二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、二硫化四乙基秋兰姆(TETD)、二硫化四丁基秋兰姆(TBTD)、四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT))、2-(4’-吗啉代二硫代)苯并噻唑(MDB)、和多硫化物系硅烷偶联剂(例如,购自德固赛(Degussa)的Si69(双(3-三乙氧基甲硅烷基-丙基)四硫化物)。这些化合物可单独使用,或者两种以上组合使用。在这些中,优选含有-Sn-(n≥2)的秋兰姆系硫化促进剂,其中更优选四硫化双五亚甲基秋兰姆(DPTT)。
当橡胶组合物含有硫化合物作为硫供体时,为了促进悬挂型结构的形成,相对于100质量份的橡胶成分(所有步骤中使用的橡胶成分的总量),在将橡胶成分与任何填料捏合之前待引入的硫化合物的量优选为0.1质量份以上,更优选为0.2质量份以上。另外,为了抑制捏合期间的凝胶化,该量还优选为5质量份以下,更优选为3质量份以下,还更优选为2质量份以下。
某些含硫原子的硫化促进剂发挥作为硫供体的功能(例如,经由单键与另一分子键合的含硫原子的硫化促进剂)。因此,悬挂型结构还可以通过大量添加起到硫供体功能的单种含硫原子的硫化促进剂或者通过组合两种以上的这样的硫化促进剂来形成。然而,大量添加起到作为硫供体的功能的含硫原子的硫化促进剂可能会引起捏合期间交联反应过度进行,而其少量添加则可能不太可能提供交联密度-均一化效果。因此,在添加填料之前待捏合的硫供体和含硫原子的硫化促进剂优选作为硫供体(起到作为硫供体的功能的含硫原子的硫化促进剂,和/或其它硫供体)和硫非释放性的含硫原子的硫化促进剂(不起到作为硫供体的功能的含硫原子的硫化促进剂)的组合被提供。
在制造方法2中,为了在硫化步骤期间使硫化反应高效进行,相对于100质量份的橡胶成分(所有步骤中使用的橡胶成分的总量),在将橡胶成分与任何填料捏合之前待引入的含硫原子的硫化促进剂的量优选为1.0质量份以上,更优选为1.5质量份以上。另外,从焦烧性和抑制喷霜到表面考虑,该量还优选为5.0质量份以下,更优选为3.0质量份以下。
优选地,制造方法2在除了将橡胶成分与任何填料捏合之前实施的步骤外的步骤中进一步包括捏合追加的硫供体(特别是硫)。追加的硫供体的添加可以使得在硫化期间充分地进行交联反应,同时可以防止捏合期间交联反应过度进行。
追加的硫供体可例如在步骤X的后期或者在步骤Y(其中,在120℃以上的捏合温度下将橡胶成分与填料捏合)中,或者在步骤F(其在120℃以上的捏合温度下将橡胶成分与填料捏合之后实施)中引入。追加的硫供体可与在将填料添加到橡胶成分中之前添加的硫供体相同或者不同。例如,其优选为元素硫,比如粉末硫、沉淀硫、胶体硫、经表面处理的硫或者不溶性硫。
所述橡胶组合物中,相对于100质量份的橡胶成分(所有步骤中使用的橡胶成分的总量),追加的硫供体的量并无特别限定,但是为了在硫化步骤期间使硫化反应高效进行,其优选为0.5质量份以上,更优选为0.8质量份以上。此外,为了获得优异的耐磨性,追加的硫供体的量还优选为3.0质量份以下,更优选为2.5质量份以下,还更优选为2.0质量份以下。
追加的硫供体可连同追加的硫化促进剂一起添加。追加的硫化促进剂的例子包括:含硫原子的硫化促进剂,比如秋兰姆系二硫化物或者多硫化物;和不含硫原子的硫化促进剂,比如胍系硫化促进剂、醛-胺系硫化促进剂、醛-氨系硫化促进剂和咪唑啉系硫化促进剂。
所述橡胶组合物中,相对于100质量份的橡胶成分(所有步骤中使用的橡胶成分的总量),追加的硫化促进剂的量并无特别限定,但优选为0.1质量份以上,更优选为1.0质量份以上。此外,该量还优选为5.0质量份以下,更优选为3.0质量份以下。
通常,可向在步骤X和Y(基础捏合)之后获得的捏合混合物中,添加硫化剂和含硫原子的硫化促进剂,以实施步骤F(最终捏合)。步骤F(最终捏合)中的捏合温度通常为100℃以下,优选在室温~80℃的范围内。
在步骤F之后获得的未硫化橡胶组合物可通过通常的方法硫化,以获得硫化橡胶组合物。硫化温度通常为120℃~200℃,优选为140℃~180℃。
通过任何上述用于制造所述橡胶组合物的方法来获得的橡胶组合物具有更好的耐磨性。此外,它还会提供实用的硫化时间。
实施例
本发明通过结合实施例进行具体说明,但不限于这些实施例。
合成例1(微粒锌载体1的合成)
将91.5g的量的氧化锌添加入847mL的5.5质量%的煅烧黏土的水悬浊液中,然后将它们充分搅拌。向混合物中,添加330g的10质量%的碳酸钠水溶液和340g的10质量%的氯化锌水溶液,然后搅拌。随后,将30质量%的二氧化碳气体注入到所获得的混合物之中,直到pH到达7以下,从而使得碱式碳酸锌沉淀在煅烧黏土表面上,从而合成微粒锌载体。使微粒锌载体经过脱水、干燥和粉碎步骤,以获得粉末。由此,制造微粒锌载体1。
微粒锌载体1的BET比表面积为50m2/g。微粒锌载体1中,将45质量%(作为金属锌计算)的碱式碳酸锌负载在煅烧黏土上。由此,负载的碱式碳酸锌的BET比表面积为60m2/g。
合成例2(微粒锌载体2的合成)
将25.5g的量的氧化锌添加入847mL的7.3质量%的煅烧黏土的水悬浊液中,然后将它们充分搅拌。向混合物中,添加330g的10质量%的碳酸钠水溶液和340g的10质量%的氯化锌水溶液,然后搅拌。随后,将30质量%的二氧化碳气体注入到所获得的混合物之中,直到pH到达7以下,从而使得碱式碳酸锌沉淀在煅烧黏土表面上,从而合成微粒锌载体。使微粒锌载体经过脱水、干燥和粉碎步骤,以获得粉末。由此,制造微粒锌载体2。
微粒锌载体2的BET比表面积为38m2/g。微粒锌载体2中,将30质量%(作为金属锌计算)的碱式碳酸锌负载在煅烧黏土上。由此,负载的碱式碳酸锌的BET比表面积为59m2/g。
实施例和比较例中使用的化学品如下所列。
SBR:购自日本瑞翁株式会社的NS616(非充油的SBR,苯乙烯含量:20质量%,乙烯基含量:66质量%,Tg:-23℃,Mw:240,000)
BR:购自日本合成橡胶公司的BR730(高顺式BR,使用Nd催化剂合成的BR,顺式含量:97质量%,门尼粘度(100℃时):55,Mw/Mn:2.51,乙烯基含量:0.9质量%)
NR:TSR20(天然橡胶)
炭黑:购自东海碳素株式会社的Seast 9H(N2SA:142m2/g,DBP吸油量:130mL/100g)
二氧化硅:购自德固赛(Degussa)的Ultrasil VN3(N2SA:175m2/g)
硅烷偶联剂:购自德固赛(Degussa)的Si266(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)
蜡:购自大内新兴化学工业株式会社的Sunnoc蜡
油:购自出光兴产株式会社的Diana Process AH-24
抗氧化剂:购自精工化学株式会社(Seiko Chemical Co.,Ltd.)的OZONONE 6C(N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺)
硬脂酸:购自日油株式会社(NOF CORPORATION)的硬脂酸“TSUBAKI”
硫:购自鹤见化学工业株式会社的粉末硫(油含量:5%)
氧化锌:购自三井金属矿业株式会社的氧化锌
微粒锌载体1:合成例1中制备的微粒锌载体1
微粒锌载体2:合成例2中制备的微粒锌载体2
化合物1:2,2-双(4,6-二甲基嘧啶基)二硫化物(2,2′-二硫烷二基双(4,6-二甲基嘧啶),如JP 2004-500471 T(其以全文引用的方式并入本文中)中所述的所述式(I-1)的化合物)
化合物2:N-环己基(4,6-二甲基-2-嘧啶)-次磺酰胺(所述式(I-2)的化合物)
硫化促进剂CZ:购自大内新兴化学工业株式会社的NOCCELER CZ(CBS,N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)
硫化促进剂DPG:购自大内新兴化学工业株式会社的NOCCELER D(DPG,1,3-二苯基胍)
<实施例和比较例>
根据下表中所示的各配方,使用1.7L班伯里密炼机,在80℃的捏合温度下,将列于基础捏合步骤1区段中的化学品捏合5分钟(基础捏合步骤1)。然后,使用1.7L班伯里密炼机,在140℃的捏合温度下,将基础捏合步骤1中获得的捏合混合物与列于基础捏合步骤2区段中的化学品捏合3分钟(基础捏合步骤2)。随后,使用开式辊磨机,在大约80℃下,将基础捏合步骤2中获得的捏合混合物与列于最终捏合步骤区段中的化学品捏合3分钟(最终捏合步骤),以获得未硫化橡胶组合物。然后,在170℃下将该未硫化橡胶组合物进行加压硫化12分钟,以获得硫化橡胶组合物。
对如上制备的硫化橡胶组合物进行如下评价。结果如下表所示。表1中,将比较例1-1作为基准比较例;表2中,将比较例2-1作为基准比较例;表3中,将比较例3-1作为基准比较例。
(耐磨性指数)
使用兰伯恩(Lambourn)磨耗试验机,在20℃的温度、20%的滑移率和2分钟的测试时间的条件下,测定硫化橡胶组合物的兰伯恩(Lambourn)磨耗损失。然后,由Lambourn磨耗损失算出容积损失量。将配方实施例的容积损失量表示为指数(Lambourn磨耗指数),其中将基准比较例设定为100。指数越高,表示耐磨性越高。
(耐热性)
将橡胶试样(硫化橡胶组合物)在烘箱中,在80℃条件下热老化200小时。根据JISK6251“硫化橡胶或热塑性橡胶-拉伸应力应变性能的测量”,使由热老化样品制得的3号哑铃形试样经过拉伸试验,以测量最大伸长率(EB)和断裂拉伸应力(TB)。断裂能(TB×EB/2)由测量值算出。将结果表示为指数,其中,参考比较例被设定为100。指数越高,表示耐热性越高。
(耐热性指数)=[各配方实施例的(TB×EB)/2]/[基准比较例的(TB×EB/2)]×100
(耐挠曲裂纹生长性试验)
由硫化橡胶片(硫化橡胶组合物)制造试样,并且根据JIS K6260“硫化橡胶或热塑性橡胶-挠曲裂纹和裂纹生长的测定(德墨西亚式(De Mattia type))”,经过挠曲裂纹生长试验。试验中,以70%伸长率,将橡胶片反复挠曲一百万次,然后测定所生成的裂纹的长度。将测量值(长度)的倒数表示为指数,其中,基准比较例被设定为100。指数越高,表示裂纹的生长越多地受到抑制,表明耐裂纹生长性越高。
[表1]
[表2]
胎面用橡胶组合物
[表3]
胎侧壁用橡胶组合物
如表1~表3所示,实施例的橡胶组合物(其含有:具有式(I)的基团的化合物、含硫原子的硫化促进剂、以及具有负载在硅酸盐颗粒表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌的微粒锌载体)显示出良好的耐磨性、耐热性以及耐裂纹生长性。此外,实施例1-1与比较例1-1~比较例1-3之间的比较表明:所述化合物与所述微粒锌载体的组合协同地改善了所述性能。此外,实施例中确保了实用的硫化时间。

Claims (13)

1.一种橡胶组合物,包含:
具有下式(I)所示基团的化合物:
式中,R11和R12相同或不同,各自表示氢原子或者可含杂原子的取代的或未取代的一价烃基;以及
含硫原子的硫化促进剂。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物,
其中,所述橡胶组合物通过如下方式获得:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂,然后将捏合混合物与硫捏合。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物,
其中,所述橡胶组合物通过如下方式获得:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述化合物,然后将捏合混合物与硫捏合。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,
其中,相对于100质量份的橡胶组合物的橡胶成分,所述橡胶组合物含有0.1~5.0质量份的所述化合物。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,其中,相对于100质量份的橡胶成分,所述橡胶组合物含有0.1-3.0质量份的所述硫。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,其中,相对于100质量份的橡胶成分,所述橡胶组合物含有0.2-12.0质量份的所述含硫原子的硫化促进剂。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,其中,相对于100质量份的橡胶成分,所述橡胶组合物还包含0.3-2.0质量份的微粒锌载体。
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物,其中,所述微粒锌载体包括硅酸盐颗粒和被负载在所述硅酸盐颗粒的表面上的细分散的氧化锌或者细分散的碱式碳酸锌。
9.根据权利要求7所述的橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物通过如下方式获得:在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述化合物,然后将捏合混合物与硫连同微粒锌载体一起捏合。
10.根据权利要求1~3中任一项所述的橡胶组合物,其中,所述橡胶组合物为轮胎用橡胶组合物。
11.一种用于制造权利要求1~10中任一项所述的橡胶组合物的方法,所述方法包括:
在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分和含硫原子的硫化促进剂;以及
然后将捏合混合物与硫捏合。
12.一种用于制造权利要求1~10中任一项所述的橡胶组合物的方法,所述方法包括:
在将橡胶成分与任何硫捏合之前,捏合橡胶成分、含硫原子的硫化促进剂和所述化合物;以及
然后将捏合混合物与硫捏合。
13.一种充气轮胎,其具有由权利要求1~10中任一项所述的橡胶组合物形成的轮胎部件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3839303A (en) * 1971-01-18 1974-10-01 Monsanto Co Inhibiting premature vulcanization with aminothiopyrimidines
US4414370A (en) 1981-01-09 1983-11-08 S. C. Johnson & Son, Inc. Process for continuous bulk copolymerization of vinyl monomers
US4529787A (en) 1982-06-15 1985-07-16 S. C. Johnson & Son, Inc. Bulk polymerization process for preparing high solids and uniform copolymers
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US4988763A (en) 1988-04-26 1991-01-29 S. C. Johnson & Son, Inc. Catalyzed bulk process for producing cyclic ester-modified acrylic polymers
AU2001245931A1 (en) * 2000-03-21 2001-10-03 Flexsys America L.P. Pyrimidine derivatives as hardness stabilizers
JP2004263134A (ja) * 2003-03-04 2004-09-24 Yokohama Rubber Co Ltd:The 重荷重タイヤトレッド用ゴム組成物
JP2009079077A (ja) 2007-09-25 2009-04-16 Sumitomo Rubber Ind Ltd タイヤ用ゴム組成物、キャップトレッドおよびタイヤ
CN106519365A (zh) * 2016-11-09 2017-03-22 扬州市维纳复合材料科技有限公司 一种减震齿轮包胶用的生胶
JP6926629B2 (ja) * 2017-04-24 2021-08-25 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物及び空気入りタイヤ

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