CN1908061A - 轮胎胎面用橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

能够制备一种可以改善轮胎在高温情况下抓地性能的轮胎胎面用橡胶组合物。一种轮胎胎面用橡胶组合物包含(A)二烯橡胶、(B)乙酸镁、乙酸钙、丙酸镁和丙酸钙中的至少一种有机金属盐、以及(C)金属化合物。

Description

轮胎胎面用橡胶组合物
                               技术领域
本发明涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物。
                               背景技术
充气轮胎有这样一些问题：随着车辆行驶，其胎面部分容易发热，因此在高温条件下，其抓地性能较低。
为了解决这些问题，人们通常将一种具有高玻璃态转化温度的树脂掺入到轮胎胎面用橡胶组合物中，并将一种咪唑化合物掺入到轮胎胎面用橡胶组合物中，但是在高温条件下其抓地性能未能充分改善。
JP-A-2003-213045公开了一种掺入了有机金属化合物比如甲基丙烯酸镁或甲基丙烯酸锌的轮胎用橡胶组合物。然而，由于在捏合有机金属化合物时甲基丙烯酸的离析会造成交联抑制，这就产生一个问题：在高温条件下的抓地性能无法改善。
                               发明内容
本发明的目的在于提供一种轮胎胎面用橡胶组合物，利用该组合物能够制备一种改善在高温条件下抓地性能的轮胎。
本发明涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物，包含：(A)二烯橡胶、(B)至少一种选自乙酸镁、乙酸钙、丙酸镁和丙酸钙的有机金属盐、以及(C)金属化合物。
在上述轮胎胎面用橡胶组合物中，有机金属盐(B)和金属化合物(C)优选具有同一种金属离子。
                             具体实施方式
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物包含：(A)二烯橡胶、(B)至少一种选自乙酸镁、乙酸钙、丙酸镁和丙酸钙的有机金属盐、以及(C)金属化合物。
二烯橡胶(A)的例子有天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶、丁腈橡胶(NBR)、乙烯丙稀橡胶(EPDM)、和氯丁橡胶(CR)。其中，从具有充分的强度并且显示了出色的耐磨性考虑，轮胎胎面用橡胶优选为SBR、NR或BR，进一步优选为SBR。
有机金属盐(B)为选自乙酸镁、乙酸钙、丙酸镁和丙酸钙中的至少一种。它们不包含如丙烯酸盐和甲基丙烯酸盐所具有的双键之类的重键(multiple bond)。由于不包含重键，能够抑制不均匀的交联，并且能够提高交联密度。其中，从提高高温条件下tanδ的效果考虑，优选乙酸镁或乙酸钙，并且进一步优选乙酸镁。
以100重量份的二烯橡胶为基准，有机金属盐(B)的量优选至少为0.1重量份，并且进一步优选至少为1重量份。当有机金属盐(B)的量小于0.1重量份时，几乎得不到掺入有机金属盐(B)的效果。以100重量份的二烯橡胶为基准，有机金属盐(B)的量优选至多为20重量份，并且进一步优选至多为10重量份。当有机金属盐(B)的量超过20重量份时，橡胶的加工性能有下降的趋势。
金属化合物(C)的例子有金属氧化物和碳酸化合物。
当金属氧化物被作为金属化合物(C)使用时，金属氧化物的例子有氧化镁和氧化钙。
当碳酸化合物被作为金属化合物(C)使用时，碳酸化合物的例子有碳酸钙和碳酸镁。碳酸化合物根据下列公式产生金属氧化物。
                             
因为直接关系到平衡，金属氧化物用作金属化合物(C)特别有效。金属化合物(C)不包括有机金属盐(B)。
金属化合物(C)含有离子键。因为较高温度和较大的键张力能够产生介损(产生tanδ)，这是由于离子键具有比氢键(例如氮化合物和酸之间的键)更强的键合力，从而能够改善轮胎在高温下的抓地性能。此外，通过掺入金属化合物(C)，橡胶组合物的玻璃态转化温度的变化变小，并且脆化断裂的危险减少。
以100重量份的二烯橡胶为基准，金属化合物(C)的量优选至少为1重量份，并且进一步优选至少为3重量份。当金属化合物(C)的量低于1重量份时，几乎得不到掺入有机金属盐(B)的效果。以100重量份的二烯橡胶为基准，金属化合物(C)的量优选至多为10重量份，并且进一步优选最多为5重量份。当金属化合物(C)的量超过10重量份时，橡胶变硬并且磨损程度有变差的趋势。
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物，通过同时包含有机金属盐(B)和金属化合物(C)，可以抑制酸的产生。因此交联抑制得以减少。
例如，当乙酸镁作为有机金属盐(B)而氧化镁作为金属化合物(C)同时掺入时，存在如下列公式所示的平衡关系：
如上述平衡关系公式显示，因为MgO的存在，该平衡关系易于从右向左转变，可以防止因加热和刺激引起的离子键断裂，并且有效地提高高温下的tanδ。
特别优选有机金属盐(B)和金属化合物(C)具有同一种金属离子。例如，当乙酸镁作为有机金属盐(B)时，优选用具有相同金属离子的氧化镁作为金属化合物(C)。
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物能够减少碱性抗氧化剂例如芳香仲胺抗氧化剂、胺-酮抗氧化剂、苯并咪唑抗氧化剂，和硫脲抗氧化剂的量，这是因为，通过包含有机金属盐(B)和金属化合物(C)从而抑制酸的产生，所以能够抑制酸的中和。因为这些抗氧化剂通常替代油使用，轮胎在低温条件下的抓力有下降的趋势。然而，如同在本发明中使用的软化剂例如油的量能够通过抑制酸的产生而增加，因而轮胎在低温条件下的抓力得以提高，并且轮胎在高温条件下的抓力也能够进一步得以提高。
在本发明中，那些通常用于轮胎工业中的油例如芳香油能够作为软化剂使用。
本发明的轮胎胎面用橡胶组合物中，除了二烯橡胶(A)、有机金属盐(B)、金属化合物(C)和软化剂以外，还能够适当加入通常用于橡胶工业的添加剂，例如炭黑和二氧化硅等增强剂，硬脂酸、氧化锌、硫等硫化剂，以及硫化促进剂等。
使用本发明的轮胎胎面用橡胶组合物作为轮胎胎面，通过传统方法制备充气轮胎。即，通过在未硫化阶段将上述橡胶组合物挤出形成轮胎胎面部分的形状，并且通过传统工艺在轮胎塑模机上将其粘贴在一起，从而塑模出生胶轮胎。在硫化器中将生胶轮胎加热加压以制得充气轮胎。
                                实施例
下面结合实施例，对本发明进行详细的介绍，但本发明并不局限于此。
实施例中使用的各种化学品明确描述如下。
丁苯橡胶：TOUGHDEN 4350(键合的苯乙烯含量：39％，以100重量份的橡胶固相含量为基准，包含50重量份的含油量)，购自Asahi Kasei公司。
炭黑：DIABLACK A(N110)，购自Mitsubishi化学公司。
抗氧化剂6C：SANTOFLEX 13，购自Flexsis K.K。
抗氧化剂224：NOCRAC 224，购自OUCHI SHINKO化学工业有限公司。
硬脂酸：硬脂酸，购自NOF公司。
氧化锌：氧化锌No.2，购自Mitsui Mining And Smelting有限公司。
芳香油：PROCESS X-260，购自Japan Energy公司。
乙酸镁：购自Kishida化学有限公司。
氧化镁：KYOWAMAG，购自Kyowa化学工业有限公司。
硫：硫粉末，购自Tsurumi化学工业有限公司。
硫化促进剂：NOCCELER NS，购自OUCHI SHINKO化学工业有限公司。
                          实施例1～2和对照例1
               (实施例1和2以及对照例1和2橡胶样品的制备工艺)
将丁苯橡胶、炭黑、抗氧化剂6C、抗氧化剂224、硬脂酸、氧化锌、芳香油、离子化合物和氧化镁，按照表1中所示的掺入量进行碱性捏合(base-knead)3分钟至达到150℃，并且在150℃时卸下，从而得到捏合好的物品。向捏合好的物品中加入硫和硫化促进剂，并且使用开放式辊压机将混合物捏合大约5分钟，从而得到生胶组合物。将得到的生胶组合物制成片状，并且通过用特定的模子在170℃下硫化12分钟，从而制得实施例1和2以及对照例1和2的橡胶样品。使用制得的橡胶样品进行下列测试。
<交联度(SWELL)>
用甲苯萃取橡胶样品。萃取前后的体积变化率称作SWELL。测定值越大，表示交联的不均匀性越大，这是不希望的。
<粘弹性>
使用Iwamoto Seisakusyo K.K.制造的粘弹性分光计，在初始应变为10％、动态应变为2％、频率为5Hz、并且温度为100℃的条件下测试粘弹性(复合弹性模量E’和损失系数，tanδ)。tanδ越大，表示轮胎的抓力越大，并且抓地性能就越出色。
<张力测试>
根据日本工业标准(JIS)的K6251张力试验法，在70℃下利用No.3哑铃测试样品进行测试，并且以对照例1的数值为100作基准，将各个数值以系数的方式表示。M300(在300％伸长时的应力)越大，耐磨性提高得越多。
                 (实施例1和2以及对照例1和2的轮胎制备工艺)
将在实施例1和2以及对照例1和2的橡胶样品制备工艺中得到的生胶组合物制成片状，通过将其粘贴一起形成特定形状获得的生胶轮胎在170℃下硫化12分钟，从而制成11×7.10-5规格的货车轮胎。
将获得的货车轮胎装配于汽车上，进行下列实际行驶评估。
<抓地性试验>
将上述轮胎装配于货车上，在一个每圈大约2千米的车道上行驶8圈以评估抓地感觉。以对照例1的抓地感觉为3分作基准，以5分为满分进行抓地感觉的评估。在第一到第四圈测量初始抓力，并且在第五到第八圈测量后半程抓力。
<磨损程度>
将上述轮胎装配于货车上，在一个每圈大约2千米的车道上行驶8圈以评估磨损程度。以对照例1的磨损程度为3分作基准，以5分为满分相应地进行磨损程度的评估。
各个试验结果如表1所示。
                             表1
        实施例         对照例
  1   2   1   2
  含量(重量份)丁苯橡胶炭黑抗氧化剂6C抗氧化剂224硬脂酸氧化锌芳香油乙酸镁氧化镁硫硫化促进剂 1501007.51.524455512.5 1501002.51.524505512.5 1501002.51.524550012.5 1501007.51.524455012.5
  评估结果SWELL粘弹性E’Tanδ张力测试M300实际行驶评估初始抓力评估后半程抓力评估磨损程度 2213.10.36982.543.5 2232.90.3695343 22330.31100333 2302.60.34902.542.5
根据本发明，通过抑制在捏合有机金属盐(B)和金属化合物(C)时由产生的酸所引起的交联抑制，能够提供一种在高温条件下显示出色抓地性能的轮胎胎面用橡胶组合物。

Claims (2)

1.一种轮胎胎面用橡胶组合物，包含：
(A)二烯橡胶，
(B)至少一种选自乙酸镁、乙酸钙、丙酸镁和丙酸钙的有机金属盐，以及
(C)金属化合物。
2.如权利要求1所述的轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述有机金属盐(B)和所述金属化合物(C)具有相同的金属离子。
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