有一种含有n,n′-间亚苯基二马来酰胺酸的橡胶成分的充气轮胎的制作方法

文档序号:3633727
专利名称:有一种含有n,n′-间亚苯基二马来酰胺酸的橡胶成分的充气轮胎的制作方法
技术领域
本发明涉及N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸在用于充气轮胎的橡胶组合物中的用途。
背景技术
美国专利公报No.5,696,188涉及含有二柠康酰胺酸、包括N,N′-间亚苯基二柠康酰胺酸的胶料 在只含有炭黑作为填料的胶料中,显示出N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的性能不如N,N′-间亚苯基二柠康酰胺酸的性能。

发明内容
本发明涉及有一种含有N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的橡胶成分的充气轮胎。
公开的是一种有一个包含下列的橡胶成分的充气轮胎(a)100重量份至少一种含有烯烃不饱和的弹性体;(b)10~120phr炭黑;(c)10~120phr二氧化硅;和(d)0.1~10phr N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸。
本发明涉及一种有橡胶成分的充气轮胎,该橡胶成分含有一种有烯烃不饱和的弹性体。“含有烯烃不饱和的橡胶或单性体”这一短语意在包括天然橡胶及其各种原始形式和再生形式以及各种合成橡胶。在本发明的描述中,“橡胶”和“弹性体”这些术语可以互换地使用,除非另有说明。“橡胶组合物”、“混炼胶”和“胶料”这些术语互换地用来指已经与各种组分和材料掺合或混合的橡胶,这样的术语是橡胶混合或橡胶配混业内技术人员众所周知的。代表性合成聚合物是丁二烯及其同系物和衍生物例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯的均聚产物以及共聚物例如从丁二烯或其同系物或衍生物与其它不饱和单体生成的那些。后者包括乙炔类例如乙烯基乙炔;烯烃例如异丁烯,后者与异戊二烯共聚生成丁基橡胶;乙烯基化合物例如丙烯酸、丙烯腈(后者与丁二烯聚合生成NBR)、甲基丙烯酸和苯乙烯,后一种化合物与丁二烯聚合生成SBR,以及乙烯酯和各种不饱和的醛、酮和醚,例如丙烯醛、甲基·异丙烯酮和乙烯基·乙醚。合成橡胶的具体例包括氯丁橡胶(聚氯丁二烯),聚丁二烯(包括顺式-1,4-聚丁二烯),聚异戊二烯(包括顺式-1,4-聚异戊二烯),丁基橡胶,苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶,1,3-丁二烯或异戊二烯与苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等单体的共聚物,以及乙烯/丙烯三元共聚物,也称为乙烯/丙烯/二烯单体(EPDM)尤其乙烯/丙烯/二聚环戊二烯三元共聚物。较好的橡胶或弹性体是天然橡胶、聚丁二烯和SBR。
一方面,该橡胶较好有双烯系橡胶中至少两种。例如,两种或更多种橡胶的组合是较好的,如顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶(天然的或合成的,尽管天然的是较好的)、3,4-聚异戊二烯橡胶、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、乳液聚合和溶液聚合衍生的苯乙烯/丁二烯橡胶、顺式-1,4-聚丁二烯橡胶和乳液聚合制备的丁二烯/丙烯腈共聚物。
本发明的一个方面,可以使用乳液聚合衍生的苯乙烯/丁二烯(E-SBR),其相对惯常的苯乙烯含量为约10~约28%结合苯乙烯,或对于某些应用来说,E-SBR有中间至相对高的结合苯乙烯含量,即,结合的苯乙烯含量为约30~约45%。
E-SBR的约30~约45%的相对高苯乙烯含量可以认为有益于达到提高胎面的抓地力或抗滑性之目的。E-SBR的存在本身被认为有益于达到提高未硫化弹性体组合物混合物的可加工性之目的,与溶液聚合制备的SBR(S-SBR)的利用比较时尤其如此。
所谓乳液聚合制备的E-SBR系指苯乙烯与1,3-丁二烯共聚成为一种水性乳状液。这是业内技术人员众所周知的。结合的苯乙烯含量可以,例如,从约5%~约50%不等。一方面,该E-SBR也可以含有丙烯腈以生成作为E-SBAR的三元共聚物,其数量为例如该三元共聚物中约2~约30wt%结合丙烯腈。
该共聚物中含有约2~约40wt%结合丙烯腈的乳液聚合制备苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物橡胶也期待作为双烯系橡胶用于本发明。
溶液聚合制备的SBR(S-SBR)典型地具有在约5~约50%、较好约9~约36%范围内的结合苯乙烯含量。该S-SBR可以方便地诸如在一种有机烃类溶剂的存在下用有机锂催化制备。
使用S-SBR的目的是要作为当它用于胎面组合物中时较低滞后的结果而改善轮胎滚动阻力。
3,4-聚异戊二烯橡胶(3,4-PI)被认为有益于达到当它用于胎面组合物中时提高轮胎抓地力的目的。该3,4-PI及其用途的更充分描述见列为本文参考文献的美国专利公报No.5,087,668。Tg系指玻璃化温度,可以方便地用差示扫描量热计以10℃/min的加热速度测定。
顺式-1,4-聚丁二烯橡胶(BR)被认为有益于达到提高胎面磨耗之目的。这样的BR可以诸如通过1,3-丁二烯的有机溶液聚合来制备。该BR可以方便地诸如用具有至少90%顺式-1,4-含量来表征。
顺式-1,4-聚异戊二烯和顺式-1,4-聚异戊二烯天然橡胶是橡胶业内技术人员众所周知的。
本文中使用的“phr”这一术语,按照惯例,系指“每100重量份橡胶或弹性体的各材料重量份额”。
本发明的充气轮胎有惯常设计,包含(a)用斜交或径向延伸帘线增强的胎体、两个轴向间隔胎圈部分、两个轴向间隔胎侧部分、一个毗邻每个胎圈部分和一个介于胎侧之间的胎冠部分,(b)胎体的胎冠部分轴向朝外的周向延伸胶带结构,和(c)该胶带结构的径向朝外胎面段。含有N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的本发明轮胎橡胶成分可以位于胎体、胶带结构的一部分和/或胎面中。例如,作为胎体的一部分,该成分可以是三角胶芯、金属丝包胶、帘布层包胶、隔离胶料、油皮胶、胎圈包布、补强胎侧插入物或裸露胎侧。作为胎面段的一部分,该成分可以是胎面基部或胎冠。该胶料也可以是内衬层(气密层)。
用于本发明轮胎橡胶成分的橡胶组合物含有N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸
本发明中使用的N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸可以以不同水平存在于本发明的胶料中。例如,N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的水平可以在约0.1~10.0重量份/100重量份橡胶(也称为“phr”)范围内。较好,N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的水平在约0.5~约5.0phr范围内。
该橡胶组合物有炭黑和二氧化硅,以对该橡胶成分的所希望性能做出贡献。组合的炭黑和二氧化硅填料可以以20~240phr范围内的惯常数量使用。例如,当使用时,该二氧化硅填料可以以10~120phr范围内的数量添加。较好,该二氧化硅是以20~80phr范围内的数量存在的。
橡胶配合应用中使用的常用硅质颜料可以作为本发明中的二氧化硅使用,包括火成的和沉淀的硅质颜料(二氧化硅)和硅铝酸盐,尽管沉淀二氧化硅是较好的。本发明中较好采用的硅质颜料是沉淀二氧化硅,例如,通过可溶性硅酸盐如硅酸钠的酸化得到的那些。
这样的二氧化硅可以用,例如,以氮气测定的、较好在约40~约600m2/g范围内、更通常在约50~约300m2/g范围内的BET表面积来表征。BET表面积测定方法详见Journal of the American ChemicalSociety,Vol.60,p304(1938)。
该二氧化硅也可以用约100~约400、更通常约150~约300范围内的邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸收值来表征。
进而,还可以期待该二氧化硅以及上述氧化铝和硅铝酸盐有约100~约220范围内的CTAB表面积。CTAB表面积是用pH9的溴化鲸蜡基三甲铵评估的外表面积。装置和评估方法描述于ASTM D3849中。CTAB表面积是众所周知的二氧化硅表征手段。
汞表面积/孔隙率是水银孔隙率检测法测定的比表面积。对于这样的技术来说,在(样品)热处理以除去挥发物之后,使汞渗透到该样品的孔隙中。装置条件可以适当地描述为使用100mg样品;在105℃和周围大气压力下用2小时时间脱除挥发物;测定压力范围为常压~2000bar。这样的评估可以按照Winslow,Shapiro,ASTM Bulletin,p39(1959)中所述的方法或按照DIN 66133进行。为了这样的评估,可以使用CARLO-ERBA Porosimeter 2000。
二氧化硅的平均汞孔隙率比表面积应当在约100~300m2/g范围内。
本文中认为,按照这样的汞孔隙率评估的二氧化硅、氧化铝和硅铝酸盐的适当孔度分布是其孔的5%或以下有小于约10nm的直径;其孔的60~90%有约10~约100nm的直径;其孔的10~30%有约100~约1000nm的直径;且其孔的5~20%有大于约1000nm的直径。
可以期待该二氧化硅有诸如用电子显微镜测定的、在0.01~0.05μm范围内的平均最终粒度,尽管该二氧化硅微粒的粒度可以甚至更小、也可能更大。
可以认为各种商业上可得的二氧化硅可用于本发明,例如,仅就本文而言且无限制地是,可在Hi-Sil商标下以210、243等名称购自PPGIndustries公司的二氧化硅;可在诸如Z1165MP和Z165GR的名称下购自Rhodia公司的二氧化硅;可在诸如YN2、YN3、BV3380GR等名称下购自Degussa AG公司的二氧化硅;和可购自Huber公司的二氧化硅例如Huber Sil 8745。
如同业内技术人员可以知道的,向含二氧化硅胶料中添加一种含硫有机硅化合物可能是理想的。适用含硫有机硅化合物的实例有下式Z-Alk-Sn-Alk-Z II式中Z选自下式组成的一组
和 式中R1是1~4碳原子的烷基、环己基或苯基;R2是1~8碳原子的烷氧基、或5~8碳原子的环烷氧基;Alk是1~8碳原子的二价烃基,和n是2~8的整数。
可以按照本发明使用的式II的含硫有机硅化合物的具体实例包括3,3′-二硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基,3,3′-八硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基丙基),2,2′-四硫化二(三乙氧基甲硅烷基乙基),3,3′-三硫化二(三甲氧基甲硅烷基丙基),3,3′-三硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(三丁氧基甲硅烷基丙基),3,3′-六硫化二(三甲氧基甲硅烷基丙基),3,3′-八硫化二(三甲氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(三辛氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(三己氧基甲硅烷基丙基),3,3′-三硫化二(三-2″-乙基己氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(三异辛氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(三叔丁氧基甲硅烷基丙基),2,2′-四硫化二(甲氧基二乙氧基甲硅烷基乙基),2,2′-五硫化二(三丙氧基甲硅烷基乙基),3,3′-四硫化二(三环己氧基甲硅烷基丙基),3,3′-三硫化二(三环戊氧基甲硅烷基丙基),2,2′-四硫化二(三-2″-甲基环己氧基甲硅烷基乙基),四硫化二(三甲氧基甲硅烷基甲基),四硫化-3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基-3′-二乙氧基丁氧基甲硅烷基丙基,2,2′-二硫化物二(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基),2,2′-三硫化二(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基),3,3′-四硫化二(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基),2,2′-三硫化二(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基),3,3′-四硫化二(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(二甲基乙硫基甲硅烷基丙基),2,2′-三硫化二(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基),2,2′-四硫化二(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基),3,3′-四硫化二(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(乙基二叔丁氧基甲硅烷基丙基),3,3′-二硫化二(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基),3,3′-三硫化二(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基),3,3′-四硫化二(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基),四硫化-3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基-3′-三甲氧基甲硅烷基丙基,4,4′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基丁基),6,6′-四硫化二(三乙氧基甲硅烷基己基),12,12′-二硫化二(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基),18,18′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基十八烷基),18,18′-四硫化二(三丙氧基甲硅烷基十八烯基),4,4′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基丁烯-2-基),4,4′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基环己烯基),5,5′-三硫化二(二甲氧基甲基甲硅烷基苯基)、3,3′-四硫化二(三甲氧基甲硅烷基-2-甲基丙基),3,3′-二硫化二(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)。
式II的较好含硫有机硅化合物是3,3′-硫化二(三甲氧基或三乙氧基甲硅烷基丙基)。最好的化合物是3,3′-四硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基)和3,3′-二硫化二(三乙氧基甲硅烷基丙基)。较好,Z是 式中R2是2~4碳原子的烷氧基,较好的是有2原子者;Alk是2~4碳原子的二价烃基,特别好的是有3碳原子者;且n是2~4的整数。
橡胶组合物中上述式II的含硫有机硅化合物的数量将因所使用的二氧化硅的水平而异。一般来说,式II化合物的数量范围是0~1.0重量份/重量份二氧化硅。较好,该数量范围为0~0.4重量份/重量份二氧化硅。
本发明的组合物中可以使用橡胶配混应用中使用的常用和商业上可得炭黑。这样的炭黑的代表性实例包括由下列ASTM名称得知的那些N110,N121,N134,N205,N220,N231,N234,N242,N293,N299,S315,N326,N330,N332,N339,N343,N347,N351,N358,N375,N472,N539,N550,N582,N630,N642,N650,N660,N683,N754,N762,N765,N774,N787,N907,N908,N990和N991。当使用炭黑时,其数量可以改变。一般来说,炭黑数量可以从10~120phr不等。较好,炭黑数量范围为20~80phr。要知道的是,二氧化硅偶合剂可以与炭黑配合使用(即,在添加到该橡胶组合物中之前与炭黑预混),而且这样的炭黑要包括在上述橡胶组合物配方的炭黑数量中。
业内技术人员容易理解的是,该橡胶组合物会用橡胶配混业内普遍知道的方法配混,例如,使各种可硫磺硫化组分橡胶与各种常用添加剂材料例如硫给体、硫化助剂如活化剂和阻滞剂以及加工添加剂如油、树脂包括增粘树脂和增塑剂、改性淀粉、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧剂、抗臭氧剂和塑解剂混合。如同业内技术人员已知的,因该可硫磺硫化和己硫磺硫化材料(橡胶)的意向用途而异,选择且通常以惯常数量使用以上提到的添加剂。对于本发明来说,当使用时,补强型炭黑的典型数量是本文中列举的。硫给体的代表性实例包括元素硫(游离硫)、二硫化胺、聚合多硫化物和硫磺-烯烃加合物。较好,硫磺硫化剂是元素硫。该硫磺硫化剂可以以0.5~8phr、较好0.5~6phr范围内的数量使用。增粘剂或预反应树脂的典型数量包含约0.5~约10phr、通常约1~约5phr。加工助剂的典型数量包含约1~约50phr。这样的加工助剂可以包括例如芳香族、环烷烃和/或烷属烃加工油。抗氧剂的典型数量包含约1~约5phr。代表性抗氧剂可以是,例如,单苯酚、双苯酚、硫二苯酚、多苯酚、氢醌衍生物、亚磷酸酯、硫代酸酯、萘胺、二苯胺衍生物、对苯二胺、喹啉及其它,例如The Vanderbilt RubberHandbook(1978),pp.344-346中所述的那些。抗臭氧剂的典型数量包含约1~5phr。这样的抗臭氧剂的代表性实例可以是,例如,对苯二胺如二芳基对苯二胺、二烷基对苯二胺、和烷基-芳基对苯二胺。当使用时,可以包括硬脂酸的脂肪酸的典型数量包含约0.5~约3phr。氧化锌的典型数量包含约2~约5phr。蜡的典型数量包含约1~约5phr。通常使用微晶蜡和石蜡。塑解剂的典型数量包含约0.1~约1phr。典型的塑解剂可以是,例如,五氯硫代苯酚和二硫化二苯甲酰胺基二苯基。
在本发明的一个方面,然后使该可硫磺硫化组合物进行硫磺固化或硫化。
使用促进剂来控制硫化所需要的时间和/或温度,和改善硫化胶的性能。在一种实施方案中,可以使用单一促进剂系统,即主促进剂。该主促进剂可以以约0.5~约4、较好约0.8~约3.0phr范围内的总量使用。在另一种实施方案中,可以使用主促进剂和副促进剂的组合,且副促进剂以较少的数量例如约0.05~约3phr使用,以期活化和改善该硫化胶的性能。这些促进剂的组合可望对最终性能产生协同效应,而且略优于由其中任意一种促进剂单独使用所产生的性能。此外,还可以使用不受正常加工温度影响但能在通常硫化温度下产生令人满意硫化的迟效性促进剂。也可以使用硫化迟延剂。本发明中可以使用的促进剂的适用类型是胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆类促进剂、次磺酰胺类促进剂、二硫代氨基甲酸酯和黄原酸酯。过氧化物硫化剂也可以存在。较好,主促进剂是一种次磺酰胺类促进剂。当使用副促进剂时,该副促进剂较好是一种胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。
本发明的橡胶组合物可以含有亚甲基给体和亚甲基受体。“亚甲基给体”这一术语意在指一种能与亚甲基受体(例如间苯二酚或其含有一个所存在羟基的等效物)反应并原位生成该树脂的化合物。适合用于本发明的亚甲基给体的实例包括六亚甲基四胺、六乙氧甲基蜜胺、六甲氧甲基蜜胺、氯化月桂氧甲基吡啶鎓、氯化乙氧甲基吡啶鎓、三噁烷六甲氧甲基蜜胺、可以酯化或部分酯化的羟基、和甲醛聚合物例如低聚甲醛。此外,亚甲基给体还可以是有N-取代羟甲基蜜胺。具体的亚甲基给体包括六(甲氧甲基)蜜胺、N,N′,N″-三甲基/N,N′,N″-三(羟甲基)蜜胺、六(羟甲基)蜜胺、N,N′,N″-三(羟甲基)蜜胺、N-(羟甲基)蜜胺、N,N′-二(羟甲基)蜜胺、N,N′,N″-三(甲氧甲基)蜜胺和N,N′,N″-三丁基-N,N′,N″-三(羟甲基)蜜胺。蜜胺的N-羟甲基衍生物是用已知方法制备的。
胶料中存在的亚甲基给体和亚甲基受体的数量可以改变。典型地,每种都存在的亚甲基给体和亚甲基受体的数量范围将是约0.1phr~10.0phr。较好,每一种都存在的亚甲基给体和亚甲基受体的数量范围为约2.0phr~5.0phr。
亚甲基给体与亚甲基受体的重量比可以改变。一般地说,该重量比的范围是约1∶10~10∶1。较好,该重量比范围是约1∶3~3∶1。
当本发明的化合物用来作为轮胎中使用的金属丝被覆或边涂层时,可以存在充当金属丝粘合促进剂的有机钴化合物。当使用时,业内已知能促进橡胶对金属的粘合的任何一种有机钴化合物均可使用。因此,可以采用的适用有机钴化合物包括脂肪酸例如硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸等的钴盐;有6~30碳原子的脂肪族或脂环族羧酸的钴盐;氯化钴,环烷酸钴;羧酸钴和可在Manobond C名称下购自Wyroughand Loser,Inc.(新泽西州特雷顿)的有机钴硼络合物。
可以采用的有机钴化合物的数量取决于所选择的有机钴化合物的具体类别、尤其该化合物中存在的钴金属的数量。由于钴金属的数量在适合于使用的有机钴化合物中有颇大差异,因而,最适当和方便的是以成品胶料组合物中所希望的钴金属数量为依据来计算所利用的有机钴化合物的数量。因此,总体上可以说,该胶料组合物中存在的有机钴化合物的数量应当足以提供以该胶料组合物总重量为基准约0.01wt%~约0.35wt%钴金属、较好的数量是以贴胶胶料组合物总重量为基准约0.03wt%~约0.2wt%钴金属。
该橡胶组合物的混合可以用橡胶混炼业内技术人员已知的方法完成。例如,各组分典型地是用至少两个阶段即至少一个非生产性阶段随后一个生产性混合阶段混合的。包括硫磺硫化剂在内的最终硫化剂典型地是在惯常称为“生产性”混合阶段的最终阶段混合的,其中,该混合典型地在一个低于前面非生产性混合阶段的混合温度的温度或最终温度进行的。橡胶、二氧化硅、式II化合物和当使用时的炭黑是在一个或更多个非生产性混合阶段混合的。“非生产性”和“生产性”混合阶段这些术语是橡胶混炼业内技术人员众所周知的。N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸可以在任何一个混合阶段添加,但较好在一个非生产性阶段添加。含有橡胶和一般地至少一部分二氧化硅以及当使用时的式II的含硫有机硅化合物的橡胶组合物应当进行一个热机械混合步骤。该热机械混合步骤一般地包含在混合机或挤塑机中一段适当时间的机械做功,以期产生140℃~190℃之间的橡胶温度。该热机械做功的恰当持续时间因运行条件和各成分的体积与种类而异。例如,该热机械做功可以持续1~20分钟。
将上述胎面橡胶组合物用来制备一种有包含所述橡胶组合物的胎面的成套轮胎。然后使这样的轮胎硫化。
因此,本发明包含一种用本文中所述的N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸制备的硫化轮胎。
本发明充气轮胎的硫化一般是在约100℃~200℃范围内的惯常温度进行的。较好,该硫化是在约110℃~180℃范围内的温度进行的。可以使用任何一种常用硫化工艺,例如在压机或模型中加热、用过热水蒸汽或热空气加热、在盐浴中加热。
本发明的充气轮胎可以是轿车轮胎、飞机轮胎、农用车轮胎、工程机械轮胎、越野车轮胎、卡车轮胎等。较好,该轮胎是一种轿车轮胎或卡车轮胎。该轮胎也可以是子午线轮胎或斜交轮胎,较好是子午线轮胎。
具体实施例方式
以下实施例进一步说明本发明。
实施例1在本实施例中,说明在有二氧化硅和炭黑的橡胶组合物中添加N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的效果。以下表1显示本实施例中使用的基本胶料。该胶料是用一台三阶段班伯里密炼机制备的。所有份额和百分率均以重量计,除非另有说明。每个样品的硫化数据以及其它物理数据列于表2、3和4中。
硫化性能是用一台在170℃温度以11赫芝频率运行的Monsanto圆盘振荡流变仪(MDR)测定的。圆盘振荡流变仪的描述可以参阅Robert O.Ohm编的The Vanderbilt Rubber Handbook(康涅狄格州诺沃克R.T.Vanderbilt Company,Inc.,1990)第554-557页。这种硫化仪的使用和从其曲线读出的标准化数值详见ASTM D-2084。在一台圆盘振荡流变仪上得到的典型硫化曲线见The Vanderbilt RubberHandbook 1990年版第555页。
粘弹性能Tanδ和G′是用一台α技术公司橡胶加工分析仪(RPA)以10%应变测定的。该RPA 2000、其能力、样品制备、试验和亚试验的描述可以在这些参考文献中找到。
H A Pawlowski and J S Dick,Rubber World,June 1992;J S Dick and H A Pawlowski,Rubber World,January 1997;和J S Dick and J A Pawlowski,Rubber & PlasticsNews,Apr.26和May 10,1993.
拉伸性能是按照ASTM-D412测定的表1胶料配方

1N205型炭黑2HuberSil 8745,可购自J.M.Huber公司3微晶石蜡4喹啉型5N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸6次磺酰胺类促进剂表2MDR,170℃

表3拉伸性能

表4RPA,170℃

如同在表2、3和4的数据中看到的,N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸显示出在含有二氧化硅的胶料中作为填料系统的一部分的效用。优点包括,与不含有N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的对照样品相比,固化劲度增大和较低的滞后。
对照样品1和对照样品2显示,在进行140℃的6小时老化期之前,当比较300%模量(见表2)或10%应变的动态模量G′时,N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸对该胶料的劲度没有影响。实际上,由这两项测定反映的劲度随N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸的添加而降低。这一点是与显示出相同趋势的先有技术(见美国专利No.5,696,188表I、II和IV样品号ctr1、ctr3)相一致的。当重新配制对照样品1,以像在对照样品3和对照样品5中那样含有代替炭黑的二氧化硅(保持总填料的vol%),随后分别像在实验样品4和实验样品6中那样添加N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸(以二氧化硅水平为基准,N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸是12.5wt%)时,注意到300%M和G′增大了。也注意到,在RPA试验中的140℃老化期期间,实验样品4和实验样品6的tanδ值均低于其对照样品,而对于所有炭黑胶料来说,均未见到tanδ方面的优势。
理想的是,有能力提高胎面胶料的劲度和降低其tanδ,以改善操纵性能和更好的燃料经济/耐久性。
虽然为了说明本发明之目的已经显示了某些代表性实施方案和细节,但对于本行业技术人员显而易见的是,只要不背离本发明的精神和范围,就可以对本文做各种改变和修饰。
权利要求
1.一种有一个以下列为特征的橡胶成分的充气轮胎(a)100重量份至少一种含有烯烃不饱和的弹性体;(b)10~120phr炭黑;(c)10~120phr二氧化硅;和(d)0.1~10phr N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸。
2.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述含有烯烃不饱和的弹性体选自下列组成的一组天然橡胶、氯丁橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物、异戊二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-异戊二烯共聚物、丙烯腈-异戊二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、EPDM及其混合物。
3.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸是以0.5~5phr范围内的含量存在的。
4.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述二氧化硅是沉淀二氧化硅。
5.权利要求1的充气轮胎,其特征在于含硫有机硅化合物存在于所述胎面中并具有下式Z-Alk-Sn-Alk-Z式中Z选自下列组成的一组 和 式中R1是1~4碳原子的烷基、环己基或苯基;R2是1~8碳原子的烷氧基、或5~8碳原子的环烷氧基;Alk是1~18碳原子的二价烃基,和n是2~8的整数。
6.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述二氧化硅是以20~80phr范围内的含量存在的。
7.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述炭黑是以20~80phr范围内的含量存在的。
8.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述轮胎有(a)以径向延伸帘线补强的胎体,(b)周向延伸的胎侧部分,和(c)胎面段。
9.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述橡胶成分是胎体的一部分。
10.权利要求1的充气轮胎,其特征在于所述橡胶成分选自下列组成的一组三角胶芯、金属丝包胶、帘布层包胶、油皮胶料、隔离胶、胎圈包布、补强胎侧插入物、裸露胎侧、内衬层和胎面。
全文摘要
本发明涉及一种有一个以下列为特征的橡胶成分的充气轮胎(a)100重量份至少一种含有烯烃不饱和的弹性体;(b)10~120phr炭黑;(c)10~120phr二氧化硅;和(d)0.1~10phr N,N′-间亚苯基二马来酰胺酸。
文档编号C08K3/00GK1712437SQ200510077988
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者R·M·德西多基, J·E·瓦纳, D·R·莱, D·J·凯思, L·A·戈顿 申请人:固特异轮胎和橡胶公司
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