CN1705711B - 用于充气轮胎的橡胶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于充气轮胎的橡胶组合物，其包含100重量份基于二烯的橡胶和5-120重量份粒度为15-40nm、氮吸附法比表面积N2SA为60-200m2/g及pH为1-5或8.5-13的炭黑，所述橡胶组合物可以改进轮胎的湿性能而不在生产率和电导率上引起问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于充气轮胎的橡胶组合物，更具体涉及一种用于充气轮胎的可以改进充气轮胎湿性能而不在生产率和电导率上引起问题的橡胶组合物。
背景技术
作为用于轮胎的橡胶组合物，已知将二氧化硅混入橡胶组合物的技术可得到充气轮胎的湿性能和低燃料消耗(参见例如Akimasa Doi，NipponGomu Kyokaishi，第71卷，第588页(1998))。混入二氧化硅的橡胶在低应变区具有低模量被提到是二氧化硅表现这些特性的原因。然而，存在的问题是当混入二氧化硅时，硫化速率变得更慢且电阻变得更大，因此不能混入大量的二氧化硅。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于充气轮胎的橡胶组合物，该组合物可以解决上述混入二氧化硅的橡胶组合物中的现有技术问题并可以改进轮胎的湿性能而不会引起其生产率和电导率的损失。
按照本发明，提供了一种用于充气轮胎的橡胶组合物，其包含(i)100重量份基于二烯的橡胶和(ii)5-120重量份粒度为15-40nm、氮吸附法比表面积N2SA为60-200m2/g及pH为1-5或8.5-13的炭黑。
实施本发明的最佳方式
根据本发明混入橡胶组合物的基于二烯的橡胶例如包括任何可以用作轮胎的原料橡胶的基于二烯的橡胶。作为典型的基于二烯的橡胶，可以提及天然橡胶(NR)、聚异戊二烯橡胶(IR)、各类聚丁二烯橡胶(BR)、各类苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶(EPDM)等。这些橡胶可以单独或以其任意共混物使用。
本发明的轮胎用橡胶组合物包含5-120重量份具有15-40nm、优选18-35nm的粒度，60-200m2/g、优选70-180m2/g的氮吸附法比表面积(N2SA)及1-5或8.5-13、优选2-4.5或9-12的pH的炭黑。
本发明中所用炭黑的粒度是指根据ASTM D 3849方法测量的平均粒度。如果该值太小，则炭黑在橡胶中的分散性不优选地降低。相反，如果该值太大，则炭黑的增强能力不优选地变得不足。
氮吸附法比表面积N2SA(m2/g)是代表炭黑粒度的炭黑的比表面积值且根据JIS-K 6217方法测量。如果本发明中所用炭黑的N2SA值太小，则炭黑的增强能力不优选地变得不足。相反，如果N2SA值太大，则炭黑在橡胶中的分散性不优选地降低。
本发明中所用炭黑如上所述应该具有1-5或8.5-13的pH。当该值在这些范围内时，由于所述炭黑的表面活性不同于例如pH为约6-8且常用于橡胶的炉法炭黑，没有形成紧密结合的橡胶且几乎没有强受限橡胶分子，因此低应变区的模量如二氧化硅的情况那样变得更低且，且因此可以改进轮胎的湿性能。
本发明中所用炭黑优选具有30-80ml/100g，更优选35-75ml/100g的邻苯二甲酸二丁酯吸收DBPA。当使用具有该范围DBPA的炭黑时，摩擦力优选进一步增加。注意还可以将二氧化硅在不引起任何生产率问题的范围内与炭黑结合使用以进一步改进湿性能。
根据本发明的橡胶组合物除上述基本组分外还可以包括各类通常混入用于轮胎的添加剂，如硫化或交联剂、硫化或交联促进剂、各类油、防老剂、增塑剂。通过将它们以一般方法混合可以将该配方作为组合物用于硫化或交联。只要不违反本发明的目的，这些混入的添加剂的量可以为常用的常规量。
实施例
现在将使用实施例以进一步解释本发明，但不言而喻的是本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1-4和对比例1-6
样品的制备
根据表I所示配方(重量份)，使用1.7升Bambury密炼机将橡胶、炭黑和除硫和硫化促进剂外的其他组分混合5分钟以得到母炼胶，然后使用开放式炼胶机将硫化促进剂和硫混合以得到橡胶组合物。使用15×15×0.2cm的模具在160℃下将由此得到的橡胶组合物硫化30分钟以得到硫化橡胶板。
然后，进行流变性试验并测量所得硫化橡胶板的粘弹性(tanδ)。结果列于表I中。
表I的脚注
Nipol 9528R：由Zeon Corporation生产的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(充油37.5phr，Tg＝-35℃)。
Nipsil AQ：由Nippon Silica Industrial生产的湿二氧化硅。
Si-69：由Degussa生产的硅烷偶联剂。
Diablack N234：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
#44：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
#33：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
MA11：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
#7400SB：由Tokai Carbon生产的炭黑。
Ravem 1035：由Columbian Carbon生产的炭黑。
Black Pearls L：由Cabot生产的炭黑。
#950：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
Santoflex 6PPD：由Flexsys生产的抗氧化剂。
氧化锌No.3：由Seido Chemical生产。
硬脂酸：由Noppon Oil和Fat Co.生产。
芳香油：由Fuji Kosan生产。
Santocure NS：由Flexsys生产的硫化促进剂。
硫：由Tsurumi Chemical生产。
评价和试验方法
1)粘弹性试验(tanδ/E′)
使用粘弹能谱仪(由日本Toyo Seiki Seisakusho制造)在0℃和初始静应变为10％，动态应变为±2％和频率为20Hz的条件下测量该值。将对比例1的值作为100，结果以相对值表示。该值越大，轮胎的湿性能越优异。
2)流变性试验(T95)
根据JIS K6300，测量在160℃下达到95％硫化的时间。该时间越短，生产率越好。
实施例5-8和对比例1-6
根据表II所示配方(重量份)，以与实施例1-4相同的程序制备样品并以上述试验方法评价它们。结果列于表II中。注意表II所示对比例1-6与表I的那些相同。
表II的脚注
Nipol 9528R：由Zeon Corporation生产的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(充油37.5phr，Tg＝-35℃)。
Nipsil AQ：由Japan Silica生产的湿二氧化硅。
Si-69：由Degussa生产的硅烷偶联剂。
Diablack N234：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
#44：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
#33：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
Printex 300：由Degussa生产的炭黑。
#7400SB：由Tokai Carbon生产的炭黑。
Ravem 1000：由Columbian Carbon生产的炭黑。
Reagal 660：由Cabot生产的炭黑。
#950：由Mitsubishi Chemical生产的炭黑。
Santoflex 6PPD：由Flexsys生产的抗氧化剂。
氧化锌No.3：由Seido Chemical生产。
硬脂酸：由Noppon Oil和Fat Co.生产。
芳香油：由Fuji Kosan生产。
Santocure NS：由Flexsys生产的硫化促进剂。
硫：由Tsurumi Chemical生产。
工业实用性
本发明所用炭黑具有1-5或8.5-13的pH或表面活性不同于用于橡胶的普通炉法炭黑(pH：约6-8)，不形成紧密结合的橡胶且具有极少强受限橡胶分子，因此低应变区的模量如共混二氧化硅的情况那样降低。如果粒度小于15nm，由于在橡胶中的分散变差，则不优选本发明中所用炭黑并且如果粒度大于40nm，则所述炭黑的增强能力不足。另外，当炭黑的结构太小时，填料难以在橡胶中形成网络且低应变区的弹性模量将会下降。因此，如N.Amino，Y.Uchiyama：轮胎科学和技术(Tire Science andTechnol.)，第28卷，第178页(2000)所述，根据本发明的轮胎用橡胶组合物改进了与湿摩擦力高度相关的tanδ/E′，且呈现与二氧化硅相同或比其更好的湿摩擦力。根据本发明，不像二氧化硅的情况那样，没有了电导率变差的问题且硫化速度快，因此具有大大改进生产率的优点。因此，本发明组合物可用于充气轮胎的胎面部分。
Claims (2)
1.一种用于充气轮胎的橡胶组合物，其包含(i)100重量份基于二烯的橡胶和(ii)5-120重量份粒度为18-35nm、氮吸附法比表面积N2SA为70-180m2/g、邻苯二甲酸二丁酯吸收DBPA为35-75ml/100g及pH为2-4.5或9-12的作为增强填料的炭黑。
2.如权利要求1所要求的橡胶组合物，其中所述基于二烯的橡胶是选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶和乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100526 Termination date: 20220210 |