CN113950503B - 橡胶组合物和轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了橡胶组合物和轮胎，其提供了湿地性能和干地性能方面的改善的整体性能。本发明涉及橡胶组合物，其包含至少一种聚丁二烯橡胶和/或至少一种苯乙烯‑丁二烯橡胶，该橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并且满足以下关系式1)至3)：1)被水润湿时的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤98，其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*；2)99≤被水润湿并脱水后的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤100，其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*；3)99≤被水润湿时的体积/被水润湿前的体积×100≤100，其中体积表示橡胶组合物在23℃下的体积。

Description

橡胶组合物和轮胎
技术领域
本发明涉及橡胶组合物和轮胎。
背景技术
近年来，对于所有车辆来说，安全已成为越来越重要的问题。这产生了进一步改善湿地抓地性能的需要。迄今为止，为了提高湿地抓地性能已进行了各种研究，并报告了各种涉及含二氧化硅的橡胶组合物的发明(例如专利文献1)。接触路面的胎面部分的橡胶组合物的特性会极大影响湿地抓地性能。因此，已经对用于轮胎部件(例如胎面)的橡胶组合物提出了广泛的技术改进并投入实际应用。
专利文献
对比文件
专利文献1：JP 2008-285524A
发明内容
技术问题
本发明人经过深入研究发现，虽然随着用于胎面的含二氧化硅的橡胶组合物的技术改进，轮胎的湿地抓地性能有了很大的提高，但仍然存在主要技术问题，例如道路情况从干路变为湿路或从湿路变为干路引起的抓地性能变化，因此存在改善的空间。
发明人对这个问题进行了广泛的研究，发现当传统的橡胶配合物从不被水润湿的干燥状态变为被水润湿的所谓湿状态时，它们的硬度不会发生变化或会由于水的冷却而愈发硬化。因此，路面接触面积可能减少，因此相比于干地抓地性能，湿地抓地性能趋于降低。本发明人还发现，由于与上述相同的原因，在潮湿条件下的操纵稳定性趋于降低。还发现，虽然已知的改善湿地性能的方法是加入软化剂以软化橡胶，但软化的橡胶可能引起在干燥路面上滚动阻力变差的问题。
因此，已经发现，传统技术在提高湿地性能(例如，湿地抓地性能)和干地性能(例如，干地抓地性能、干地滚动阻力)方面的整体性能还有改进的余地。
本发明旨在解决上述问题并提供橡胶组合物和轮胎，它们在湿地性能和干地性能方面提供了整体性能的改善。
问题的解决方案
本发明涉及橡胶组合物，其包含选自聚丁二烯橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶中的至少一种，橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并满足以下关系式1)至3)：
1)被水润湿时的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤98
其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*；
2)99≤被水润湿并脱水后的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤100
其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*；
3)99≤被水润湿时的体积/被水润湿前的体积×100≤100
其中体积表示橡胶组合物在23℃下的体积。
优选地，至少一种橡胶成分的橡胶分子通过离子键部分交联或完全交联。
优选地，相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物包含至少1.0质量份的选自炭黑和二氧化硅中的至少一种。
优选地，相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物包含15至70质量份的二氧化硅。
优选地，所述橡胶组合物包含：选自羧酸改性的苯乙烯-丁二烯橡胶和羧酸改性的聚丁二烯橡胶中的至少一种；以及至少一种化合物，所述化合物含有选自金属元素、类金属(metalloid)元素和氮元素中的至少一种。
优选地，相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物包含1至50质量份的至少一种树脂。
优选地，相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物包含至少15质量份的至少一种增塑剂。
优选地，各自相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物中的二氧化硅含量和增塑剂含量满足以下关系式：
增塑剂含量/二氧化硅含量＜1.0。
优选地，各自相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，橡胶组合物中的二氧化硅含量和树脂含量满足以下关系式：
树脂含量/二氧化硅含量＜1.0。
优选地，橡胶组合物用于胎面。
本发明还涉及轮胎，轮胎具有轮胎部件，所述轮胎部件至少部分地包含所述橡胶组合物。
有益效果
本发明的橡胶组合物含有至少一种聚丁二烯橡胶和/或苯乙烯-丁二烯橡胶，所述橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并满足关系式1)～3)。这种橡胶组合物在湿地性能和干地性能方面提供改善的整体性能。
具体实施方式
本发明的橡胶组合物含有至少一种聚丁二烯橡胶和/或苯乙烯-丁二烯橡胶，所述橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并满足以下关系式1)～3)。因此，可以改善湿地性能和干地性能方面的整体性能。
1)被水润湿时的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤98
其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*
2)99≤被水润湿并脱水后的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤100
其中E*表示橡胶组合物在23℃下的E*
3)99≤被水润湿时的体积/被水润湿前的体积×100≤100
其中体积表示橡胶组合物在23℃下的体积。
本发明的问题(目的)是改善湿地性能(例如，湿地抓地性能)和干地性能(例如，干地抓地性能、干地滚动阻力)方面的整体性能。解决该问题的方法是形成橡胶组合物，该橡胶组合物含有至少一种苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和/或聚丁二烯橡胶(BR)，使得具有随水可逆变化的复数模量E*，并满足关系式1)至3)。换言之，本发明的基本特征是形成橡胶组合物，该橡胶组合物包含SBR和/或BR以具有随水可逆变化的复数模量E*并满足关系式1)至3)。
橡胶组合物提供上述效果。这种有益效果的原因尚不完全清楚，但被认为如下。
本发明的橡胶组合物含有SBR和/或BR作为橡胶成分，具有随水可逆变化的复数模量E*，并满足关系式1)和2)。此处，关系式1)表明相对于被水润湿前的橡胶组合物(被水润湿前的初始干燥橡胶组合物)的E*(100％)，被水润湿时的橡胶组合物的E*降低至98％以下。此外，关系式2)表明相对于被水润湿前的橡胶组合物的E*(100％)，将被水润湿的橡胶组合物进一步再干燥后得到的橡胶组合物的E*回复至99％至100％的范围内。换言之，“本发明的橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并满足关系式1)和2)”，是指与被水润湿前的初始干燥组合物的复数模量(E*)相比，用水溶胀的组合物的复数模量(E*)发生降低，并且进一步再干燥的组合物的复数模量(E*)可大致恢复到初始的E*，因此E*在水的存在下发生可逆变化。
因此，当道路情况由干变湿时，橡胶组合物被水润湿，从而具有降低的复数模量E*，这使得可以减少湿地抓地性能的降低，从而获得良好的湿地性能。这被认为是因为如果E*仍然保持适用于干燥路面，则在更容易发生打滑的湿路面上无法获得足够的抓地性能；相比之下，E*的降低导致路面接触面积增加，这使得可以减少湿地抓地性能的下降，从而获得良好的湿地性能(例如，湿地抓地性能)。
另一方面，当道路情况由湿变干时，被水润湿的橡胶组合物变干燥，从而增加(回到)E*，这使得在干燥路面上行驶时可以保持滚动阻力，以确保良好的燃料效率。还可以减少干地抓地性能的下降，从而获得良好的干地抓地性能。这被认为是因为如果E*仍然保持适用于湿路，则在打滑发生概率小的干燥路面上无法获得足够的抓地性能；相比之下，适合干燥路面的增加的E*可以减少干地抓地性能的下降，从而获得良好的干地抓地性能。
因此，包含SBR和/或BR、具有随水可逆变化的复数模量E*，并满足关系式1)和2)的橡胶组合物可根据道路情况(湿路面或干路面)提供适当的复数模量(E*)和滚动阻力，使得可以改善湿地性能和干地性能。
此外，橡胶组合物满足关系式3)，使得相对于被水润湿前的橡胶组合物(被水润湿前的初始干燥橡胶组合物)的体积(100％)，被水润湿时的橡胶组合物的体积为99-100％。因此，由于被水润湿前后的体积变化很小，因此也可以减少对其他物理性能如耐磨性、操纵稳定性和燃料效率的负面影响。
因此，包含SBR和/或BR、具有随水可逆变化的复数模量E*，并满足关系式1)至3)的橡胶组合物可提供湿地性能(例如，湿地抓地性能)和干地性能(例如干地抓地性能、干地滚动阻力)方面的改善的整体性能。
本文中，橡胶组合物的复数模量(E*)和体积分别是指硫化橡胶组合物的E*和体积。
本文中，术语“随水可逆变化的复数模量E*”是指(硫化)橡胶组合物的复数模量E*取决于水的存在而可逆地增加或减少。当橡胶组合物的状态改变时(例如如下：干燥→被水润湿→干燥)，复数模量E*发生可逆地改变即可。此处，在前者干燥状态下的橡胶组合物可以具有或可以不具有与后者干燥状态下相同的复数模量E*。
本文中，术语“被水润湿前的复数模量E*”是指(硫化)橡胶组合物在被水润湿前处于干燥状态的复数模量E*，具体是指在如实施例中所述的被水润湿前已经干燥的(硫化)橡胶组合物的复数模量E*。
本文中，术语“被水润湿时的复数模量E*”是指(硫化)橡胶组合物在被水润湿状态下的复数模量E*，具体是指如实施例中所述的被水润湿的(硫化)橡胶组合物的复数模量E*。
本文中，术语“被水润湿并脱水后的复数模量E*”是指将在水润湿状态下的(硫化)橡胶组合物再次干燥得到的(硫化)橡胶组合物的复数模量E*，具体是指如实施例中所述的通过再干燥被水润湿的(硫化)橡胶组合物获得的(硫化)橡胶组合物的复数模量E*。
本文中，术语“被水润湿前的体积”是指在被水润湿前处于干燥状态的(硫化)橡胶组合物的体积，具体是指如实施例中所述的在被水润湿之前已经干燥的(硫化)橡胶组合物的体积。
本文中，术语“被水润湿时的体积”是指处于被水润湿状态的(硫化)橡胶组合物的体积，具体是指如实施例中所述的已被水润湿的(硫化)橡胶组合物的体积。
本文中，(硫化)橡胶组合物的复数模量E*是在试验硫化橡胶片上使用RSA-GII(TA仪器公司)在0.25％的应变、10Hz的频率和23℃的温度下测量的。
本文中，(硫化)橡胶组合物的体积是指在长方体形状的情况下，在23℃的气氛中由长、宽、厚计算得出的体积。
如关系式1)所示，“被水润湿时的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100”的值[((硫化)橡胶组合物被水润湿时的E*)/((硫化)橡胶组合物被水润湿前的E*)×100]为98以下，优选96以下，更优选94以下，进一步优选93以下，特别优选92以下，最优选91以下，并且可以为90以下。当该值不低于下限时，路面接触面积趋于提高，从而可以减少抓地性能的降低。下限没有限制，但优选为50以上，更优选为70以上，进一步优选为75以上。当该值在上述范围内时，可以合适地实现有益效果。
如关系式2)所示，“被水润湿并脱水后的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100”的值[(硫化)橡胶组合物被水润湿并脱水后的E*)/((硫化)橡胶组合物被水润湿前的E*)×100]为至少99以上，但不高于100。当该值在上述范围内时，可以合适地实现有益效果。
被水润湿前的复数模量E*(MPa)优选为4.0MPa以上，更优选为4.5MPa以上，进一步优选为5.0MPa以上，特别优选为5.4MPa以上，最优选为5.5MPa以上，并且可以为5.9MPa以上、6.1MPa以上、6.5MPa以上、6.7MPa以上、7.3MPa以上、7.5MPa以上、7.8MPa以上、7.9MPa以上、8.3MPa以上、10.2MPa以上、或11.0MPa以上。上限没有限制，但优选为20.0MPa以下，更优选为17.0MPa以下，进一步优选为15.2MPa以下，特别优选为15.1MPa以下，还可以为15.0MPa以下。当硬度在上述范围内时，可以合适地实现有益效果。
如关系式3)所示，“被水润湿时的体积/被水润湿前的体积×100”的值[((硫化)橡胶组合物被水润湿时的体积)/((硫化)橡胶组合物被水润湿前的体积)×100]至少为99但不高于100。被水润湿前后体积的大幅变化将对其他物理性能如耐磨性、操纵稳定性和燃料效率产生负面影响。因此，为了保持轮胎性能的平衡，被水润湿前后基本上没有体积变化是十分重要的。
复数模量E*如关系式1)和2)所示变化且复数模量E*随水可逆变化的橡胶组合物可通过以下实现：例如，加入能够通过添加水或将水干燥可逆地破坏或重新形成橡胶分子之间的离子键的物质。更具体地，例如，当橡胶组合物包含改性BR或改性SBR(例如，羧酸改性BR或羧酸改性SBR)与含有金属、类金属或氮的化合物的组合时，它可以实现变化如关系式1)和2)所示且随水可逆变化的复数模量E*。这是因为，由于这种组合，源自金属、类金属或氮的阳离子和源自羧酸的阴离子可以在橡胶分子之间形成离子键，然后离子键可以通过加水断裂并通过将水干燥重新形成，使得E*在水润湿时减小，在干燥时增加(被水润湿前、再干燥后)。
干燥时(被水润湿前、再干燥后)的E*可以通过掺入橡胶组合物中的化学品的类型和数量(特别是橡胶成分、填料、软化剂如油)来控制。例如，较低的软化剂含量趋于增加干燥时的E*，较高的填料含量趋于增加干燥时的E*。此外，干燥时的E*可以通过例如改性BR或改性SBR(例如羧酸改性BR或羧酸改性SBR)的羧酸改性程度(羧酸基团含量)来控制。较高的羧酸基团含量趋于增加干燥时的E*。
与干燥时的E*相比，被水润湿时的E*可通过如下降低：例如，通过离子键将橡胶组合物交联，使得橡胶成分的橡胶分子通过离子键部分交联或完全交联。因此，可以控制干燥时或被水润湿时的E*。更具体地，当橡胶组合物包含改性BR或改性SBR(例如，羧酸改性BR或羧酸改性SBR)与含有金属、类金属或氮的化合物的组合时，橡胶组合物可通过离子键交联，因此被水润湿时的E*与干燥时的E*相比降低。此外，被水润湿时的E*可以通过掺入橡胶组合物中的化学品的类型和量(特别是橡胶成分、填料、软化剂如油)来控制。例如，较高的填料含量在被水润湿时趋于增加E*，较低的软化剂含量在被水润湿时趋于增加E*。
更具体地，当干燥时(被水润湿前、再干燥后)的E*被调整在所需范围内，并且进一步将改性BR或改性SBR(例如，羧酸改性BR或羧酸改性SBR)与含有金属、类金属或氮的化合物组合时，橡胶组合物可实现如关系式1)和2)所示变化并随水可逆变化的E*，并且还可以实现如上所述的被水润湿前的E*。
具有如关系式3)所示的体积略微变化的橡胶组合物也可通过以下实现：例如，加入能够通过添加水或将水干燥可逆地破坏或重新形成橡胶分子之间的离子键的物质。更具体地，当橡胶组合物包含改性BR或改性SBR(例如，羧酸改性BR或羧酸改性SBR)与含有金属元素、类金属元素或氮元素的化合物的组合时，它可以实现如关系式3)所示略微变化的体积。这是因为源自金属、类金属或氮的阳离子与改性BR或改性SBR(例如，羧酸改性BR或羧酸改性SBR)可在橡胶分子之间形成离子键，然后离子键可通过加入水而断裂，但水加入的程度极小，使体积不受聚合物吸水的影响，之后离子键通过将水干燥而重新形成，但水干燥的程度极小，使体积不受聚合物脱水的影响，由此可以减少橡胶组合物的体积变化。此外，即使是不含上述物质的橡胶组合物，例如，包含常规SBR或BR(例如，未改性SBR或BR)、填料等的橡胶组合物也可以实现如关系式3)所示的略微变化的体积。
可用的化学品如下所述。
橡胶组合物包含SBR和/或BR作为橡胶成分。此外，在橡胶组合物中，橡胶成分的橡胶分子优选通过离子键部分交联或完全交联。由于非共价离子键的可逆性，聚合物成分(橡胶成分)的交联中离子键的存在使得E*仅在被水润湿时才降低。此外，由于离子键在非共价键中具有最高的键合强度，因此它们在干燥时可以保持足够的键合强度。
在橡胶组合物中，以总交联为100％计，经由离子键的交联的比例优选为0.1％以上，更优选为0.5％以上，进一步优选为1％以上。当该比例不低于下限时，趋于获得良好的湿地性能和良好的干地性能。上限没有限制，可以为100％，但优选为10％以下，更优选为5％以下。
通过离子键交联的比例可以如后面实施例中所述测量。
橡胶分子之间的离子键没有限制，实例包括源自金属元素、类金属元素和氮元素中至少一种的阳离子与源自羧酸改性的SBR和羧酸改性的BR中至少一种的阴离子之间的离子键。具体地，它可以包括金属元素、类金属元素和氮元素中的至少一种与羧酸改性的SBR和羧酸改性的BR中的至少一种的任意组合，例如金属元素作为阳离子和羧酸改性的SBR作为阴离子的组合、金属元素作为阳离子和羧酸改性的BR作为阴离子的组合、类金属元素作为阳离子和羧酸改性的SBR作为阴离子的组合、类金属元素作为阳离子和羧酸改性的BR作为阴离子的组合、氮元素作为阳离子和羧酸改性的SBR作为阴离子的组合、以及氮元素作为阳离子和羧酸改性的BR作为阴离子的组合。
作为阳离子的金属元素的实例包括碱金属(例如，锂、钠、钾)和碱土金属(例如，镁、钙、锶)。作为阳离子的类金属元素的实例包括硅、硼和锗。
作为离子键的阳离子的金属元素、类金属元素或氮元素可以适当地由含有金属元素、类金属元素和氮元素中至少一种的化合物提供。在这种情况下，化合物中的金属元素、类金属元素或氮元素构成了离子键的阳离子。其中，优选含氮元素化合物，实例包括能够形成阳离子(例如季铵盐)的含氮元素化合物(例如氨、胺)。
含氮元素化合物(包含氮元素的化合物)的具体实例包括1,2-二甲基咪唑、N-丁基咪唑、N-(三甲基甲硅烷基)咪唑、N-癸基-2-甲基咪唑、N-羟乙基咪唑、N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)咪唑、N-乙烯基咪唑和1-丁基苯并咪唑；三甲胺、三乙胺、三异丙胺、三正丁胺、三甲基膦、三乙基膦、三异丙基膦、三正丁基膦和三苯基膦。这些可以单独使用或两种以上组合使用。其中，优选咪唑化合物例如N-丁基咪唑。
相对于100质量份的橡胶成分，“含有金属元素、类金属元素和氮元素中至少一种的化合物”的量优选为0.5质量份以上，更优选为1质量份以上，进一步优选2质量份以上，特别优选3质量份以上，但优选30质量份以下，更优选10质量份以下，再更优选7质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于很好地实现有益效果。含氮元素化合物的量理想地在上述范围内。
作为离子键的阴离子的羧酸改性SBR和羧酸改性BR的实例包括含有羧酸(羧基)基团的SBR和含有羧酸(羧基)基团的BR。在这种情况下，羧酸改性SBR或羧酸改性BR的羧酸基团构成了离子键的阴离子。
分别作为SBR和BR的羧酸改性SBR和羧酸改性BR可以是含有羧酸(羧基)基团的任何SBR或BR。实例包括链端改性SBR或链端改性BR，其通过用含有羧酸基团的化合物(改性剂)对SBR或BR的至少一个链端进行改性获得(即，以羧酸基团封端的链端改性SBR或链端改性BR)；主链中含有羧酸基团的主链改性SBR或主链改性BR；以及主链和链端均含有羧酸基团的主链改性和链端改性的SBR或BR(例如，主链具有羧酸基团且至少一个链端被羧酸基团改性的主链改性和链端改性的SBR或BR)。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
以橡胶成分为100质量％计，“包含羧酸改性SBR和羧酸改性BR中至少一种的橡胶成分”的量优选为50质量％以上，更优选70质量％以上，还更优选80质量％以上。当该量不小于下限时，趋于获得良好的湿地性能和良好的干地性能。上限没有限制并且可以是100质量％。羧酸改性SBR或羧酸改性BR的量理想地在上述范围内。
其他橡胶成分的实例包括二烯橡胶例如异戊二烯类橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶(SIBR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)和氯丁橡胶(CR)。橡胶成分可以单独使用或两种以上组合使用。
为了很好地实现有益效果，橡胶组合物优选包含炭黑和二氧化硅中的至少一种。其中，为了更合适地提供良好的湿地性能和良好的干地性能，橡胶组合物优选包含二氧化硅。此类橡胶组合物的合适实例包括如下所述的橡胶组合物：该橡胶组合物含有一种以上的橡胶成分以及炭黑和二氧化硅中的至少一种，该橡胶成分满足上述列出的关于离子键的阳离子和阴离子的任何组合；以及如下所述的橡胶组合物：该橡胶组合物含有一种以上橡胶成分和至少二氧化硅。
相对于100质量份的橡胶成分，“炭黑和二氧化硅中的至少一种”的量(总量)优选为1.0质量份以上，更优选为10质量份以上，还更优选为15质量份以上，特别优选为30质量份以上，但优选为100质量份以下，更优选为70质量份以下，进一步优选为60质量份以下，并且可以为50质量份以下，或35质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于良好地实现有益效果。
二氧化硅的实例包括干式二氧化硅(硅酸酐)和湿式二氧化硅(水合硅酸)。湿式二氧化硅是优选的，因为它含有大量的硅烷醇基团。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
二氧化硅的氮吸附比表面积(N2SA)优选为60m2/g以上，更优选为80m2/g以上，进一步优选为160m2/g以上，特别优选为170m2/g或以上。N2SA还优选600m2/g以下，更优选300m2/g以下，还更优选250m2/g以下，特别优选200m2/g以下。当N2SA在上述范围内时，趋于适当地获得有益效果。
二氧化硅的N2SA根据ASTM D3037-81通过BET方法测定。
二氧化硅可以从德固赛、罗迪亚、东曹硅化工株式会社、索尔维日本、德山株式会社等商购获得。
相对于100质量份的橡胶成分，二氧化硅的量优选为1.0质量份以上，更优选为10质量份以上，还更优选为15质量份以上，特别优选为30质量份以上，但优选100质量份以下，更优选为70质量份以下，再更优选为50质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于很好地实现有益效果。
含有二氧化硅的橡胶组合物优选进一步含有一种以上硅烷偶联剂。
可以使用任何硅烷偶联剂，并且实例包括：硫化物系硅烷偶联剂，例如双(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-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物和3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸一硫化物；巯基系硅烷偶联剂，例如3-巯基丙基三甲氧基硅烷和2-巯基乙基三乙氧基硅烷；乙烯基系硅烷偶联剂，例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，例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷；环氧丙氧基系硅烷偶联剂，例如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，例如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷；以及氯基系硅烷偶联剂，例如3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷。可使用从德固赛、迈图、信越有机硅株式会社、东京化学工业株式会社、AZmax公司、道康宁东丽株式会社商购获得的产品。它们可以单独使用或两种以上组合使用。其中，优选硫化物系硅烷偶联剂和巯基系硅烷偶联剂，更优选具有二硫键的二硫化物硅烷偶联剂(例如，双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，因为这样趋于更好地实现有益效果。
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，但优选为20质量份以下，更优选为15质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于良好地实现有益效果。
可使用炭黑的实例包括轮胎工业中常用的那些，例如GPF、HAF、ISAF和SAF。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
炭黑的BET比表面积优选为50m2/g以上，更优选为100m2/g以上，进一步优选为110m2/g以上，特别优选为120m2/g以上。当BET比表面积不小于下限时，趋于获得足够的湿地性能和耐磨性。上限优选为200m2/g以下，更优选为180m2/g以下。当BET比表面积不高于上限时，趋于得到良好的分散性和优异的耐磨性。
炭黑的BET比表面积根据ASTM D6556通过BET法测定。
炭黑的邻苯二甲酸二丁酯吸油量(DBP)优选为50ml/100g以上，更优选为100ml/100g以上，进一步优选为110ml/100g以上。DBP不低于下限时，趋于获得充分的湿地性能和耐磨性。炭黑的DBP还优选为220ml/100g以下，更优选为180ml/100g以下。DBP不高于上限时，趋于获得良好的分散性和优异的耐磨性。
炭黑的DBP根据JIS K6217-4:2001测量。
炭黑可从旭碳株式会社、卡博特日本株式会社、东海炭素株式会社、三菱化工株式会社、狮王株式会社、新日化碳株式会社、哥伦比亚碳素有限公司等商购获得。
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3.0质量份以上，还更优选5.0质量份以上，但优选为50质量份以下，更优选30质量份以下，进一步优选15质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于良好地实现有益效果。
以橡胶组合物中炭黑和二氧化硅的总量为100质量％计，二氧化硅的比例优选为10质量％以上，更优选为20质量％以上，还更优选为30质量％以上，特别优选60质量％以上，最优选80质量％以上。上限没有限制并且可以为100质量％。当该比例在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
橡胶组合物可包含一种以上的增塑剂。术语“增塑剂”是指赋予橡胶成分可塑性的材料，实例包括液体增塑剂(在室温(25℃)下为液体的增塑剂)和树脂(在室温(25℃)下为固体的树脂)。
相对于100质量份的橡胶成分，增塑剂的量(增塑剂的总量)优选为50质量份以下，更优选30质量份以下，还更优选20质量份以下。下限没有限制，可以为0质量份，但优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上，进一步优选为10质量份以上，特别优选为15质量份以上。当该量在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
可以使用任何液体增塑剂(在室温(25℃)下为液体的增塑剂)。实例包括油和液体聚合物(例如，液体树脂、液体二烯聚合物、液体金合欢烯(farnesene)聚合物)。这些可以单独使用或两种以上组合使用。
为了良好地实现有益效果，相对于100质量份的橡胶成分，液体增塑剂的量优选为30质量份以下，更优选20质量份以下，还更优选10质量份以下。液体增塑剂可以不存在(0质量份)。之后描述的油的量优选在上述范围内(如果使用增量油，则油的量包括增量油中所含的油的量)。
油的实例包括操作油、植物油及它们的混合物。操作油的实例包括石蜡操作油、芳香族操作油和环烷操作油。植物油的实例包括蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松树油、松焦油、妥尔油、玉米油、米糠油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花油、棕榈仁油、山茶油、荷荷巴油、澳洲坚果油和桐油。其中优选操作油(例如石蜡操作油、芳香族操作油、环烷操作油)和植物油。
液体树脂的实例包括萜烯树脂(包括萜烯酚树脂和芳香族改性萜烯树脂)、松香树脂、苯乙烯树脂、C5树脂、C9树脂、C5/C9树脂、双环戊二烯(DCPD)树脂、香豆酮-茚树脂(包括仅香豆酮系树脂或仅茚系树脂)、酚醛树脂、烯烃树脂、聚氨酯树脂和丙烯酸树脂。也可以使用上述树脂的氢化产物。
液体二烯聚合物的实例包括液体苯乙烯-丁二烯共聚物(液体SBR)、液体聚丁二烯聚合物(液体BR)、液体聚异戊二烯聚合物(液体IR)、液体苯乙烯-异戊二烯共聚物(液体SIR)、液体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(液体SBS嵌段聚合物)、液体苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(液体SIS嵌段聚合物)、液体金合欢烯聚合物和液体金合欢烯-丁二烯共聚物，所有这些聚合物在25℃时都是液体。上述聚合物的链端或主链可以用极性基团改性。还可以使用上述聚合物的氢化产物。
可用的树脂(在室温(25℃)下为固体的树脂)的实例包括芳香族乙烯基聚合物、香豆酮-茚树脂、香豆酮树脂、茚树脂、酚醛树脂、松香树脂、石油树脂、萜烯树脂和丙烯酸树脂，所有这些树脂在室温(25℃)下都是固体。树脂也可以被氢化。这些可以单独使用或两种以上组合使用。其中优选芳香族乙烯基聚合物、石油树脂和萜烯树脂。
相对于100质量份的橡胶成分，树脂的量优选为50质量份以下，更优选30质量份以下，还更优选20质量份以下。下限没有限制，可以为0质量份，但优选为1质量份以上，更优选为5质量份以上，还更优选为10质量份以上，特别优选为15质量份以上。当该量在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
树脂的软化点优选为60℃以上，更优选为70℃以上，进一步优选为80℃以上。上限优选为160℃以下，更优选为130℃以下，进一步优选为115℃以下。当软化点在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
树脂的软化点是根据JIS K 6220-1:2001使用环和球软化点测量装置测定的，并定义为球落下的温度。
术语“芳香族乙烯基聚合物”是指含有芳香族乙烯基单体作为结构单元的聚合物，例如通过聚合α-甲基苯乙烯和/或苯乙烯制备的树脂。具体实例包括苯乙烯均聚物(苯乙烯树脂)、α-甲基苯乙烯均聚物(α-甲基苯乙烯树脂)、α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物、以及苯乙烯与其它单体的共聚物。
术语“香豆酮-茚树脂”是指包含香豆酮和茚的树脂，其中香豆酮和茚作为形成树脂骨架(主链)的主要单体成分。除了香豆酮和茚之外，主链中还可以包含的单体成分的实例包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基茚和乙烯基甲苯。
术语“香豆酮树脂”是指包含香豆酮的树脂，其中香豆酮作为形成树脂的骨架(主链)的主要单体成分。
术语“茚树脂”是指包含茚的树脂，其中茚作为形成树脂骨架(主链)的主要单体成分。
可用的酚醛树脂的实例包括通过苯酚与醛类(如甲醛、乙醛或糠醛)在酸或碱催化剂存在下反应制备的已知聚合物。其中，优选通过使用酸催化剂的反应制造的酚醛树脂(例如，酚醛清漆型酚醛树脂)。
松香树脂的实例包括松香系树脂，例如典型的天然松香、聚合松香、改性松香、它们的酯化化合物和它们的氢化产物。
石油树脂的实例包括C5树脂、C9树脂、C5/C9树脂和双环戊二烯(DCPD)树脂，以及前述树脂的氢化产物。其中优选DCPD树脂或氢化DCPD树脂。
术语“萜烯树脂”是指含有萜烯作为结构单元的聚合物。实例包括通过萜烯化合物聚合制备的多萜树脂，以及通过萜烯化合物和芳香族化合物聚合制备的芳香族改性萜烯树脂。芳香族改性萜烯树脂的实例包括由萜烯化合物和酚类化合物制成的萜烯酚树脂，由萜烯化合物和苯乙烯化合物制备的萜烯苯乙烯树脂，以及由萜烯化合物、酚类化合物和苯乙烯化合物制成的萜烯苯酚苯乙烯树脂。萜烯化合物的实例包括α-蒎烯和β-蒎烯。酚类化合物的实例包括苯酚和双酚A。芳香族化合物的实例包括苯乙烯化合物(例如，苯乙烯、α-甲基苯乙烯)。
术语“丙烯酸树脂”是指包含丙烯酸单体作为结构单元的聚合物。实例包括苯乙烯丙烯酸树脂，例如含有羧基并且可通过芳香族乙烯基单体成分和丙烯酸单体成分共聚产生的苯乙烯丙烯酸树脂。其中，无溶剂、含羧基的苯乙烯丙烯酸树脂是合适的。
增塑剂可商购自出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、日本能源株式会社、欧丽松(Olisoy)、H&R、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社、日清奥利友集团株式会社、丸善石油化学株式会社、住友电木有限公司、安原化学株式会社、东曹株式会社、罗格斯化学、巴斯夫、亚利桑那化学品公司、日涂化学株式会社、日本触媒株式会社、ENEOS株式会社、荒川化学株式会社、田冈化学工业株式会社等。
橡胶组合物可包含一种以上的蜡。
可以使用任何蜡。实例包括石油蜡，例如石蜡和微晶蜡；天然存在的蜡，例如植物蜡和动物蜡；和合成蜡，例如乙烯、丙烯或其他类似单体的聚合物。这些可以单独使用或两种以上组合使用。其中，优选石油蜡，更优选石蜡。
蜡可以从大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等商购获得。
如果存在蜡，则相对于100质量份的橡胶成分，蜡的量优选为0.3质量份以上，更优选0.5质量份以上，但优选为20质量份以下，更优选10质量份以下。橡胶组合物可以不含蜡。
橡胶组合物可包含一种以上的抗氧化剂。
抗氧化剂的实例包含，萘胺系抗氧化剂，例如苯基-α-萘胺；二苯胺系抗氧化剂，例如辛基化二苯胺、4,4'-双(α,α'-二甲基苄基)二苯胺；对苯二胺系抗氧化剂，例如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，例如2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物；单酚系抗氧化剂，例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚；和双酚系抗氧化剂、三酚系抗氧化剂或多酚系抗氧化剂，例如四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷。它们可以单独使用或两种以上组合使用。其中优选对苯二胺系抗氧化剂或喹啉系抗氧化剂。
抗氧化剂可以从精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、富莱克斯(Flexsys)公司等商购获得。
如果存在抗氧化剂，则相对于100质量份的橡胶成分，抗氧化剂的量优选为0.5质量份以上，更优选1质量份以上，但优选10质量份以下，更多优选5质量份以下。橡胶组合物可以不含抗氧化剂。
橡胶组合物可包含硬脂酸。
硬脂酸可以是常规的硬脂酸，例如，可从日油株式会社、花王株式会社、和光纯药株式会社或千叶脂肪酸株式会社获得。
如果存在硬脂酸，则相对于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1质量份以上，但优选为10质量份以下，更优选5质量份以下。橡胶组合物可以不含硬脂酸。
橡胶组合物可包含氧化锌。
氧化锌可以是常规的氧化锌，例如可从三井金属矿业冶炼株式会社、东邦锌业株式会社、白水科技株式会社、正同化学工业株式会社或堺化学工业株式会社获得。
如果存在氧化锌，则相对于100质量份的橡胶成分，氧化锌的量优选为0.5质量份以上，更优选为1质量份以上，但优选为10质量份以下，更优选5质量份以下。当该量在上述范围内时，趋于更好地实现有益效果。橡胶组合物可以不含氧化锌。
橡胶组合物可包含硫。
硫的实例包括橡胶工业中常用的那些，例如粉状硫、沉淀硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫和可溶性硫。这些可以单独使用或以两种以上的组合使用。
硫可以从鹤见化学工业株式会社、轻井泽硫磺株式会社、四国化学株式会社、富莱克斯(Flexsys)公司、日本乾溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等商购获得。
如果存在硫，则相对于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0.5质量份以上，但优选10质量份以下，更优选为5质量份以下，还更优选为3质量份以下。橡胶组合物可以不含硫。
橡胶组合物可包含一种以上的硫化促进剂。
硫化促进剂的实例包括噻唑系硫化促进剂，例如2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫化物和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；秋兰姆系硫化促进剂，例如四甲基秋兰姆二硫化物(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫化物(TBzTD)和四(2-乙基己基)秋兰姆二硫化物(TOT-N)；次磺酰胺系硫化促进剂，例如N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺和N,N'-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺；胍系硫化促进剂，例如二苯胍、二邻甲苯胍和邻甲苯双胍。它们可以单独使用或两种以上组合使用。其中，为了更合适地实现有益效果，优选次磺酰胺系硫化促进剂和/或胍系硫化促进剂。
硫化促进剂可商购自川口化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社等。
如果存在硫化促进剂，则相对于100质量份的橡胶成分，硫化促进剂的量优选为1质量份以上，更优选2质量份以上，但优选为10质量份以下，更优选7质量份以下。橡胶组合物可以不含硫化促进剂。
为了适当地实现有益效果，对于相对于100质量份橡胶成分的二氧化硅含量(质量份)以及相对于100质量份橡胶成分的增塑剂含量(质量份)，橡胶组合物优选满足以下关系式：
增塑剂含量/二氧化硅含量<1.0。
“增塑剂含量/二氧化硅含量”之比优选为0.9以下，更优选为0.8以下，还更优选为0.7以下，特别优选为0.6以下。下限没有限制，但优选为0.1以上，更优选为0.2以上，还更优选为0.3以上，特别优选为0.4以上。当下限在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
为了适当地获得有益效果，对于相对于100质量份橡胶成分的二氧化硅含量(质量份)和相对于100质量份橡胶成分的树脂含量(在室温(25℃)下为固体的树脂)，橡胶组合物优选满足以下关系式：
树脂含量/二氧化硅含量<1.0。
“树脂含量/二氧化硅含量”之比优选为0.9以下，更优选为0.8以下，仍更优选为0.7以下，特别优选为0.6以下。下限没有限制，但优选为0.1以上，更优选为0.2以上，仍更优选为0.3以上，特别优选为0.4以上。当下限在上述范围内时，趋于合适地获得有益效果。
除了上述组分外，橡胶组合物还可含有轮胎工业中常用的添加剂，包括有机过氧化物和填料，如碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝和云母。相对于100质量份的橡胶成分，这些添加剂的量优选为0.1至200质量份。橡胶组合物可以不含这些添加剂。
可以例如通过在橡胶捏合机例如开炼机或班伯里密炼机中捏合成分，并且硫化捏合的混合物来制备橡胶组合物。
捏合条件如下:在捏合除硫化剂和硫化促进剂之外的添加剂的基础捏合步骤中，捏合温度通常为100-180℃，优选120-170℃，而在捏合硫化剂和硫化促进剂的最终捏合步骤中，捏合温度通常为120℃以下，优选80-110℃。此外，通过捏合硫化剂和硫化促进剂获得的组合物通常例如通过加压硫化来硫化。硫化温度通常为140～190℃，优选为150～185℃。硫化时间通常为5～15分钟。
橡胶组合物可用于轮胎部件(即，轮胎用橡胶组合物)，例如胎面(胎面行驶面)、胎侧、胎面基部、胎底面、胎肩、搭接部(clinch)、胎圈三角胶、缓冲层垫层橡胶、胎体帘线贴胶橡胶、隔离层、胎圈包布和内衬层，以及缺气保用轮胎的侧加强层。在这些之中，为了减少由从干路到湿路的道路情况变化引起的抓地性能的变化，橡胶组合物可适合用于轮胎的胎面或胎肩，特别是胎面行驶面。为了提高湿地操纵稳定性，橡胶组合物也可适用于胎侧。
本发明的轮胎(例如，充气轮胎)可以通过常规方法由上述橡胶组合物生产。具体地，可以将根据需要含有添加剂的未硫化橡胶组合物挤出为轮胎部件(例如胎面或胎侧)的形状，然后在轮胎成型机上以通常的方式成型并与其他轮胎部件组装以构建未硫化轮胎，然后该未硫化轮胎可以在硫化机中加热加压以生产轮胎。
轮胎的轮胎部件(例如，胎面或胎侧)至少部分地包括橡胶组合物即可。整个轮胎部件可包含橡胶组合物。
该轮胎适合用作例如乘用车轮胎、大型乘用车轮胎、大型SUV轮胎、卡车和公共汽车轮胎或两轮车轮胎，或用作赛车轮胎、无钉防滑冬胎(冬季轮胎)、全季轮胎、缺气保用轮胎、航空轮胎或矿用轮胎。
实施例
参考实施例具体描述本发明，但本发明不限于实施例。
以下列出了实施例和比较例中使用的化学品。
羧酸改性BR：Nanoprene B M750H VP，从朗盛获得
羧酸改性SBR：Nipol LX426(苯乙烯-丁二烯胶乳，橡胶固体含量50％)，从瑞翁株式会社获得
此处所用的羧酸改性SBR是通过对Nipol LX426进行以下步骤制备的凝固橡胶：
1)称取12kg的EKINEN(一种以酒精为主剂的混合溶剂)放入25L的桶中，机械搅拌；
2)称取6.5kg乳液(Nipol LX426)倒入1)中；
3)称取1.5kg的0.5％硫酸水溶液，倒入2)中；
4)混合物过筛过滤(湿聚合物，约6.5kg)；
5)产物在步入式通风室中通过空气吹干；和
6)在真空烘箱中干燥至干燥失重0.5％(干聚合物，约3.1kg)。
BR：BR150B，从宇部兴产株式会社获得
SBR：Nipol 1502(E-SBR)，从瑞翁株式会社获得
1,2-二甲基咪唑：CUREZOL 1.2DMZ，从四国化成株式会社获得
1-丁基咪唑：市售品
二氧化硅1：Ultrasil VN3(N2SA 175m2/g)，从赢创德固赛获得
二氧化硅2：9000GR(N2SA 235m2/g)，从赢创德固赛获得
炭黑：Seast 9H(DBP吸油量115mL/g、BET比表面积110m2/g)，从东海炭素株式会社获得
树脂：SYLVARES SA85(α-甲基苯乙烯和苯乙烯的共聚物，Tg 43℃，软化点85℃)，从亚利桑那化学品公司获得
硬脂酸：硬脂酸“TSUBAKI”，从日油株式会社获得
氧化锌：氧化锌#2，从三井金属矿业株式会社获得
硫化促进剂1：NOCCELER NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)，从大内新兴化学工业株式会社获得
硫化促进剂2：NOCCELER D(1,3-二苯胍)，从大内新兴化学工业株式会社获得
硫：粉状硫，从鹤见化学工业株式会社获得。
(实施例和比较例)
根据表中所示的每种配方，使用1.7L班伯里密炼机(神户制钢株式会社)在160℃下将除硫和硫化促进剂以外的化学品捏合四分钟，得到捏合混合物。然后，在开炼机中在80℃下将捏合的混合物与硫和硫化促进剂捏合四分钟，得到未硫化橡胶组合物。
将该未硫化橡胶组合物在170℃下加压硫化12分钟，得到硫化橡胶组合物。
分别地，将如上制备的未硫化橡胶组合物形成胎面形状并在轮胎成型机上与其他轮胎部件组装，构建未硫化轮胎。未硫化轮胎在170℃下硫化12分钟，制备测试轮胎(尺寸：195/65R15)。
应当注意，比较例1-1和3-1分别用作表1和3中的比较标准。在表2中，比较例2-2、2-4和2-1分别用作湿地抓地性能、干地抓地性能和燃料效率的比较标准。
如下所述评价如上制备的硫化橡胶组合物和测试轮胎。表格示出了结果。
<复数模量E*的测量>
橡胶块(硫化橡胶组合物)的复数模量E*使用可从TA仪器公司获得的RSA-GII测量(E*值是五次测量的平均值)。
(测量条件)
测量方式：伸长
频率：10赫兹
应变：0.25％
温度：23℃
样品尺寸：L 10mm×W 3mm×T 0.5mm(L：夹具之间的距离)
(被水润湿前的复数模量E*)
将上述样品尺寸的硫化橡胶组合物在室温常压下干燥至恒重。如上所述测量所得硫化橡胶组合物(橡胶块)被水润湿前的复数模量E*，并用作被水润湿前的E*。
(被水润湿时的复数模量E*)
将上述样品尺寸的硫化橡胶组合物在23℃的100mL水中浸没2小时，得到被水润湿的硫化橡胶组合物。如上所述测量硫化橡胶组合物(橡胶块)被水润湿时的复数模量E*，并用作被水润湿时的E*。
(被水润湿并脱水后的复数模量E*)
将被水润湿的硫化橡胶组合物在室温常压下干燥至恒重，得到被水润湿并脱水后的硫化橡胶组合物。在被水润湿并脱水后的硫化橡胶组合物的温度恢复到23℃后，如上所述测量硫化橡胶组合物(橡胶块)被水润湿并脱水后的复数模量E*，并用作被水润湿并脱水后的E*。
<体积变化的测量>
使用立体显微镜莱卡M205C(23℃下)测量具有长方体形状(长30.0mm×宽30.0mm×厚0.50mm)的每个橡胶块的体积。
被水润湿前的体积的测定如下：将长方体橡胶块在室温常压下干燥至恒重，然后将所得硫化橡胶组合物的温度调节至23℃。然后，如上所述测量所得硫化橡胶组合物在被水润湿前的体积(被水润湿前的体积)。
将长方体橡胶块在23℃的100mL水中浸没2小时，得到被水润湿的硫化橡胶组合物，然后将硫化橡胶组合物调整至23℃。然后，如上所述测量所得硫化橡胶组合物在被水润湿时的体积(被水润湿时的体积)。
<湿地抓地性能>
将测试轮胎安装在车辆(前置发动机，日本产2000cc排量的前轮驱动汽车)的每个车轮上，测定车辆以100km/h的初始速度在湿沥青路面上的制动距离。各配方例的制动距离表示为相对于设定为100的标准比较例的指数。指数越高表示湿地抓地性能越好。
<干地抓地性能>
将测试轮胎安装在车辆(前置发动机，日本产2000cc排量的前轮驱动汽车)的每个车轮上，测定车辆以100km/h的初始速度在干柏油路面上的制动距离。各配方例的制动距离表示为相对于标准比较例(设定为100)的指数。指数越高表示干地抓地性能越好。需要注意的是，如果指数为97以上，则没有实际问题。
(燃料效率(滚动阻力))
使用滚动阻力测试仪测量在内压为230kPa、载荷为3.43kN、速度为80km/h、15×6JJ的轮辋上行驶的测试轮胎的滚动阻力，并将其表示为相对于标准比较例(设定为100)的指数。更高的指数表明在干燥道路上更好的燃料效率。需要注意的是，如果指数为85以上，则没有实际问题。
[表1]
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[表3]
可以将各表中湿地抓地性能(湿地性能)、干地抓地性能(干地性能)和燃料效率中的两个或多个指数相加，以评估整体性能(例如，湿地抓地性能指数和干地抓地性能指数的总和，用于评估湿地性能和干地性能方面的整体性能；或湿地抓地性能指数、干地抓地性能指数和燃料效率指数的总和，用于评估湿地性能、干地性能和燃料效率方面的整体性能)。结果表明，复数模量E*随水可逆变化且满足关系式1)至3)的实施例的整体性能优异。

Claims (10)

1.橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物包含选自聚丁二烯橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶中的至少一种，
所述橡胶组合物的复数模量E*随水可逆变化，并且满足以下关系式1)至3)：
1)被水润湿时的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤98
其中E*表示所述橡胶组合物在23℃下的E*；
2)99≤被水润湿并脱水后的复数模量E*/被水润湿前的复数模量E*×100≤100
其中E*表示所述橡胶组合物在23℃下的E*；
3)99≤被水润湿时的体积/被水润湿前的体积×100≤100
其中体积表示所述橡胶组合物在23℃下的体积；
至少一种橡胶成分的橡胶分子通过离子键部分交联或完全交联。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，相对于所述橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，所述橡胶组合物包含至少1.0质量份的选自炭黑和二氧化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，相对于所述橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，所述橡胶组合物包含15至70质量份的二氧化硅。
4.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物包含：选自羧酸改性的苯乙烯-丁二烯橡胶和羧酸改性的聚丁二烯橡胶中的至少一种；以及
至少一种化合物，所述化合物含有选自金属元素、类金属元素和氮元素中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，相对于所述橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，所述橡胶组合物包含1至50质量份的至少一种树脂。
6.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，相对于所述橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分，所述橡胶组合物包含至少15质量份的至少一种增塑剂。
7.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物中各自相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分的二氧化硅含量和增塑剂含量满足以下关系式：
增塑剂含量/二氧化硅含量＜1.0。
8.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物中各自相对于橡胶组合物中100质量份的至少一种橡胶成分的二氧化硅含量和树脂含量满足以下关系式：
树脂含量/二氧化硅含量＜1.0。
9.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物用于胎面。
10.轮胎，其中，所述轮胎具有轮胎部件，所述轮胎部件至少部分地包含权利要求1至8中任一项所述的橡胶组合物。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023130062A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物及びタイヤ
JP2023130061A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 住友ゴム工業株式会社 タイヤ
JP2023130060A (ja) * 2022-03-07 2023-09-20 住友ゴム工業株式会社 タイヤ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6310645A (ja) * 1986-02-26 1988-01-18 Bridgestone Corp ゴム組成物
US5356994A (en) * 1991-07-10 1994-10-18 Bostik, Inc. Adhesive/sealant composition comprising a rubber component

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3348998B2 (ja) * 1994-11-28 2002-11-20 住友ゴム工業株式会社 トレッド用ゴム組成物
JP4268923B2 (ja) * 2004-10-26 2009-05-27 住友ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物およびそれからなる空気入りタイヤ
JP5220285B2 (ja) * 2006-06-05 2013-06-26 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
JP5288727B2 (ja) * 2007-05-15 2013-09-11 住友ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤ
DE102008052116A1 (de) * 2008-10-20 2010-04-22 Lanxess Deutschland Gmbh Kautschukmischungen mit funktionalisierten Dienkautschuken und Mikrogelen, ein Verfahren zur Herstellung und deren Verwendung
EP2311907A1 (de) * 2009-10-19 2011-04-20 LANXESS Deutschland GmbH Neue Kautschukmischungen
JP2012207109A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Sumitomo Rubber Ind Ltd タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5097862B1 (ja) * 2011-05-25 2012-12-12 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5616395B2 (ja) * 2011-10-17 2014-10-29 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5486054B2 (ja) * 2012-08-21 2014-05-07 住友ゴム工業株式会社 パンクシーリング剤
JP6888286B2 (ja) * 2016-12-08 2021-06-16 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
EP3345775B1 (en) * 2017-01-04 2019-08-07 Sumitomo Rubber Industries, Ltd. Rubber composition for tread and pneumatic tire
JP6958064B2 (ja) * 2017-07-26 2021-11-02 住友ゴム工業株式会社 タイヤ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6310645A (ja) * 1986-02-26 1988-01-18 Bridgestone Corp ゴム組成物
US5356994A (en) * 1991-07-10 1994-10-18 Bostik, Inc. Adhesive/sealant composition comprising a rubber component

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