轮胎用橡胶组合物、轮胎部件以及充气轮胎的制作方法_4

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植物组织(如,茎、叶、根、花)并使其经过例如利用适当地溶剂、加热和/或超声 波照射萃取挥发的组分,然后纯化。
[0172] 可选地,苯己締可通过如下获取;培养植物组织,使其经过,例如,利用适当的溶 剂,加热和/或超声波照射提取挥发的组分。
[0173] 用于培养的植物组织没有特别地限定,并且优选为由植物组织中生成的愈伤组 织,因为其之后可有效地获得苯己締。目P,优选由植物组织部分生成愈伤组织然后培养该生 成的愈伤组织。
[0174] 上述愈伤组织可通过任意方法生成。例如,愈伤组织可通过在含植物生长激素 (如,植物生长素(如,二氯苯氧己酸))和/或细胞分裂素(如,苯甲基腺嚷岭)培养植物 组织部分(如,芽、叶或茎)而生成。
[0175] 其它由生物质资源制备苯己締的优选方法包括,使用选自微生物,植物,动物或它 们的组织培养物(尤其是微生物,植物和它们的组织培养物)中的至少一种由生物质资源 中制备能够用于合成苯己締的中间体(尤其是苯丙氨酸和/或肉桂酸),然后使制得的中间 体(尤其是苯丙氨酸和/或肉桂酸)经过例如上述任何一种生物处理、上述的化学性处理 如催化反应、上述的物理处理、上述的体外酶反应、W及该些方法的组合来制备苯己締。该 些方法中优选的是使制得的中间体(尤其是苯丙氨酸/肉桂酸)经过上述任何一种生物处 理。
[0176] 将中间体转化为苯己締的微生物,植物和动物中的至少一种可W是或不是基因工 程的。
[0177] 通过对制得的中间体(尤其是苯丙氨酸和/或肉桂酸)进行生物处理来制备苯己 締的方法可通过如下方法实现,例如,通过将苯丙氨酸和/肉桂酸加入用于培养微生物等 的培养基中(包括用于培养植物的±壤),并且如上所述在培养基中培养微生物等。因此, 苯己締可通过微生物等由加入的苯丙氨酸和/或肉桂酸使用生物学方法合成。
[0178] 作为通过对制得中间体(苯丙氨酸)进行化学处理如催化反应来制备苯己締的方 法,可W由如下方法制造;例如,将苯丙氨酸与氨裂解酶如苯丙氨酸氨裂解酶反应,然后转 化为肉桂酸,然后使用脱駿酶、过度金属催化剂沸石等脱去駿基来制备苯己締的方法;W及 一种直接用沸石和氧化侣等处理苯丙氨酸来制备苯己締的方法。
[0179] 作为对制得的中间体(肉桂酸)进行化学处理如催化反应的方法,可W由如下方 法制造:例如,将肉桂酸与含过渡金属等、沸石、氧化侣等的金属催化剂在高温下反应用W 脱去駿基来制备苯己締的方法。
[0180] 苯己締可通过上述方法由生物质资源中获得。
[0181] 通过任一种上述方法由生物质资源中获得的了二締和苯己締来聚合了苯橡胶 (生物质了苯橡胶炬SBR))的方法可类似于、但不限于任一种本领域技术人员已知的由源 自石油的了二締和苯己締制备了苯橡胶的方法。
[0182] 考虑到可行性的便利,制得的BSBR的性能等,由生物质资源获得的了二締可适当 地选源于烷基醇(优选为己醇或了醇(更优选为了醇))的了二締、源于締姪(优选为己 締)的了二締、或源于不饱和駿酸(优选为惕格酸)的了二締。其也可为适当地为该些了 二締的组合。
[018引考虑到易于可行性和制得的BSBR的性能,由生物质资源获得的苯己締可适当地 选由植物(优选为金缕梅科、安息香科、或夹竹桃科的植物,更优选为胶皮糖香树属、安息 香属或长春花属的植物,更加优选的为胶皮糖香树、银叶野莱莉或长春花)生产的苯己締 或由微生物(优选为青霉菌属或埃希氏菌属,而更优选的是枯霉菌或转化的大肠杆菌)产 生的苯己締。其也可适当地为上述苯己締的混合物。
[0184] 取决于所期望的轮胎性能,制得的BSBR的分子量、可根据常规的已知方法通过改 变聚合条件来适当地选择支化和微观结构。
[01化]目前,存在一些研发主要用于生物己醇、生物己締等的生物质工业络合物的计划。 生物己醇和生物己締主要由由作为生物质资源的糖类和/或纤维素类生产,并且还没有实 现对其它生物质资源如蛋白质、脂类和氨基酸的有效利用。另外,使用糖类导致与食物需求 的竞争,并且对纤维素的过度收割会导致森林的采伐;因此会导致不一定的对环境友好的 情形。
[0186] 因此,取决于综合环境的需要,源自生物质的单体组分W最佳调节比混合的形式 优选使用各种源自生物质的单体组合的形式、或源自生物质的单体组分与石油来源的单体 组分组合的形式,综合环境的需要包括供给各种生物质资源的情况、石油资源的供给情况、 W及市场需求(例如,与生物质资源用作食物的需求竞争的趋势)。该允许有效地利用各种 各样的生物质资源,例如糖类、蛋白质和脂类,而不依赖于单个生物质资源,因此导致源自 生物质的橡胶的稳定供给和根据制造时的情况关注环境。例如,源自生物质的了二締可由 上述多种物质例如生物己醇、生物了醇和祗締制备。同样,源自生物质的苯己締可使用多种 植物或微生物来制备。
[0187] 在源自生物质的单体组分是多种类型的组合的情况下,源自生物质的单体组分优 选为源于不同生物种类的单体的组合,换句话说,由不同种生物质资源获得的单体的组合。 具体地,源自生物质的了二締优选为多个衍生源不同的源自生物质的了二締的混合物。该 要允许有效地利用多种生物质资源,因此能够更适当地满足上述综合环境需求。
[0188] 将由生物质资源获得的了二締或苯己締转化为BSBR的另一种优选方法设及一种 酶反应。已知包含于橡胶乳液中的一些酶(含异戊二締基的长链延长酶)有促进二締聚合 反应的效果。该些酶可用于体内或体外的聚合反应。
[0189] 该含异戊二締基的长链延长酶可W是任一种常规已知酶。
[0190] BSBR可通过例如如下方法直接由生物质资源制备;对选自能够进行二締聚合的 微生物、植物、动物和其组织培养物构成的组中的至少一种培养(组织培养)来直接将生物 质资源转化为BSBR的方法,或者通过在含了二締(优选由生物质资源获得的)和苯己締 (优选由生物质资源获得的)的培养基中培养选自微生物、植物、动物和其组织培养物构成 的组中的至少一种来聚合BSBR。
[0191] 能够进行二締聚合的微生物等的适合例子包括植物例如=叶橡胶树、橡皮树、蒲 公英属、无花果、苦宦菜属、加拿大一枝黄花(金椿草)、灰白银胶菊、人屯、果、和杜仲,W及 其组织培养物。
[0192] 在培养微生物等中,糖类如葡萄糖通常用作碳源。因此,所有由微生物等产生的化 合物均对应于源自生物质的材料。
[0193] 如上所述,BSBR由苯己締和了二締聚合,倘若了二締初始材料(了二締单体)和 苯己締初始材料(苯己締单体)中的至少一部分通过由生物质开始的反应而获得(由生物 质资源制备了二締和/或苯己締的一步反应(由生物质资源直接产生了二締和/或苯己締 的反应))或通过通过一系列由生物质开始的反应获得(一系列用生物质资源作为初始材 料产生了二締和/或苯己締的反应)。
[0194] W 100质量%橡胶组分为基准,源自生物质的橡胶(优选BSBR)的含量优选为20 质量% ^上,更优选为30质量% ^上。此外,该含量的上限没有特别地限定,并且优选为80 质量%^下,更优选为70质量%^下。在上述范围内使用源自生物质的橡胶(优选BSBR) 能够提供良好的燃料经济性、湿抓地性能和加工性(尤其是良好的湿抓地性能和加工性), 同时满足良好的物质循环型社会的要求。
[01巧]除源自生物质的橡胶之外,可用作轮胎用橡胶组合物中橡胶组分的例子包括:天 然橡胶(NR)、环氧化天然橡胶巧NR)、二締合成橡胶(聚异戊二締橡胶(1时、聚了二締橡胶 炬时、了苯橡胶(SBR)、苯己締-异戊二締-了二締橡胶(SIBR)、氯了橡胶(CR)、了膳橡胶 (NBR)、S元己丙橡胶巧PDM)、了基橡胶(IIR)和面代了基橡胶狂-IIR)。该些橡胶可单独 使用或两种W上组合使用。在该些中,NR是优选的,该是由于其与源自生物质的橡胶和混 合使用可W提供良好的燃料经济性、湿抓地性能、加工性、耐磨性和抗提曲疲劳性,同时可 满足可靠的物质循环社会的要求。
[0196] W 100质量%橡胶组分为基准,NR的含量优选为20质量% ^上,更优选为30质 量% W上。NR的含量也优选为80质量% ^下,更优选为70质量% ^下。在上述范围内使 用NR能够提供良好的燃料经济性、湿抓地性能、加工性、耐磨性和抗提曲疲劳性,同时可满 足可靠的物质循环型社会的要求。
[0197] 本发明的橡胶组合物中含填料。该填料可W是常规的已知的用于轮胎中的任一 种。填料的例子包括二氧化娃、炭黑、氨氧化侣、粘上、碳酸巧、蒙脱上、纤维素、玻璃球和各 种短纤维。从轮胎的物理性能角度看,填料优选为二氧化娃、炭黑或氨氧化侣。该些填料可 单独使用或两种W上组合使用。
[0198] 相对于每100质量份的橡胶组分,填料的量优选为10至200质量份,更优选为20 至180质量份,更加优选为30至150质量份。低于10质量份的量趋于不能为橡胶组合物 提供足够的强度,导致耐磨性和抗提曲疲劳性的降低。相反地,如果该含量超过200质量 份,填料趋于在橡胶中不充分地分散,导致橡胶物理性能(燃料经济性、耐磨性和抗提曲疲 劳性)的降低。
[0199] 从提高制得的轮胎的燃料经济性的角度考虑,该些填料中二氧化娃为优选。
[0200] 二氧化娃由邸T法测定的氮吸附比表面积(NsSA)优选为50mVg W上,更优选为 lOOmVg W上。如果NsSA低于50mVg,橡胶的强度趋于降低并且耐磨性和抗提曲疲劳性趋 于降低。NgSA也优选为250m2/gW下,更优选为200m 2/gW下。如果NgSA超过250mVg,加 工性趋于劣化并且燃料经济性、耐磨性和抗提曲疲劳性趋于劣化。
[020U 二氧化娃的N2SA根据ASTM D3037-93通过邸T法测定。
[0202] 相对于每100质量份橡胶组分中,二氧化娃的含量优选为5质量份W上,更优选为 15质量份W上。二氧化娃的含量也优选为200质量份W下,更优选为150质量份W下,更 加优选为100质量份W下,并且特别优选为50质量份W下。在上述范围内使用二氧化娃不 仅可提供良好的燃料经济性,而且也能提供良好的增强效果(良好的耐磨性和抗提曲疲劳 性)。
[0203] 从提高制得的轮胎的抓地性能、耐磨性和抗提曲疲劳性的角度考虑,在填料中炭 黑为优选。
[0204] 炭黑的氮吸附比表面积(NsSA)优选为50mVg W上,更优选为90mVg W上。如果 NsSA低于50mVg,增强性可能不足,导致抓地性能、耐磨性和抗提曲疲劳性的不足。该NsSA 也优选为180mVg W下,更优选为130mVg W下。N2SA超过ISOmVg的炭黑趋于难W分散, 导致燃料经济性、耐磨性和抗提曲疲劳性较差。
[0205] 炭黑的 NsSA 根据 JIS K6217-2:2001 测定。
[0206] 相对于每100质量份橡胶组分中,炭黑的含量优选为5质量份W上,更优选为15 质量份W上。该含量低于5质量份不能够提供足够的抓地性能、耐磨性和抗提曲疲劳性。炭 黑的含量也有选为100质量份W下,更优选为70质量份W下,更加优选为50质量份W下。 该含量超过100质量份趋于出现较差的分散性,因此燃料经济性、耐磨性和抗提曲疲劳性 劣化。
[0207] 除上述组分之外,轮胎用橡胶组合物可适当地含通常用于橡胶组合物制备的其它 配合剂,例如硅烷偶联剂、油、硬脂酸、氧化锋、蜡、抗氧化剂、硫化剂和硫化促进剂。
[0208] 本发明的橡胶组合物可通过常规的已知方法制备。例如,橡胶组合物可通过如下 方法制备;使用橡胶捏合机例如开放式漉轴机、班伯里密炼机、或密闭式漉轴机捏合组分, 然后硫化混合物。
[0209] 此外,源自生物质的单体组分和源自石油的单体组分之间的比值根据橡胶组合物 制备时的综合环境需求(包括生物质资源的供给情况、石油资源(例如源自石油的单体组 分)供给情况,和/或市场需求(例如与生物质资源作为食物的需求的竞争趋势))适当地 选择,并且源自生物质的单体组分、或源自生物质与源自石油的单体组分的组合可W适当 的选择比进行聚合W形成源自生物质的橡胶,由此可制得性能与使用传统合成橡胶时相当 的源自生物质的橡胶。
[0210] 本发明中的轮胎部件可使用上述橡胶组合物W通常方法制造。具体地,可选地与 各种添加剂混合的未硫化的橡胶根据轮胎部件(如,胎面、胎侧壁,胎圈=角胶、胎圈包布、 或搭接部)的形状进行挤压、成型,然后在硫化器中加热加压W制造轮胎部件。
[0211] 本发明的充气轮胎可使用上述橡胶组合物由通常方法制造。具体地,可选地与各 种添加剂混合的未硫化的橡胶根据轮胎部件如胎面的形状进行挤压,在轮胎成型机W常规 方法上成型并与其它的轮胎部件组装W制造未硫化轮胎,然后在硫化机中对该硫化轮胎加 热、加压形成轮胎。
[0212] 本发明的充气轮胎可适当地作乘用车用轮胎、用于卡车和公交车的轮胎、双轮车 用轮胎、赛车用轮胎等。
[0213] 实施例
[0214] 本发明将参考下文的实施(但不限于实施例)例更详细地进行描述。
[0215] 在下文将要提到的制造例中制备的了二締、苯己締和了苯橡胶通过下列方法评 估。(了二締、苯己締和了苯橡胶的pMC)
[0216] 了二締、苯己締和了苯橡胶的pMC通过下列方法根据ASTM D 6866-10测定。
[0217] 燃烧样品(了二締、苯己締和了苯橡胶)W生成二氧化碳(C〇2),然后其通过真空 管纯化。接下来,纯化后的二氧化碳在铁催化剂的存在下被氨气还原W生成石墨(C)。然 后,用手压机将获得的石墨装入阴极(内径;lmm)。将阴极放置在轮子上然后安装在测定系 统上(用于"C AMS的基于串列式加速器的系统(NEC公司))。该测量系统测定"C含量和 "C的含量。使用来自美国国家标准局(美国国家标准与技术研究院(NIST))的草酸作为 标准样品,表明生物质含量的pMC(%)通过测定的数值计算。在pMC计算中,该数值 的含量值进行校正。 悦1引 (了苯橡胶中苯己締的含量)
[0219] 苯己締的含量使用NMR测量仪AV400和数据分析软件TOP SPIN2. 1 (均由BRUKER 公司制造)测定。
[0220] ( 了苯橡胶的玻璃态转化温度(Tg))
[0221] 玻璃态转化温度(Tg)根据JIS-K 7121使用由SHIMADZU公司制造的自动差示扫 描量热计W 10°C /min的升温率进行测定。
[0222] (了苯橡胶的重均分子量(Mw)和分子量分布(Mw/Mn))
[0223] 重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)通过凝胶渗透色谱法在下列(1)至(8)的条 件下测定。然后聚合物的分子量分布(Mw/Mn)根据测定的Mw和Mn的数值计算。
[0224] (1)仪器;TOSOH 公司制造的 HLC-8020
[0225] (2)分离柱;TOSOH公司制造的GMH-化(2串联柱)
[0226] 做测定温度;4
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