橡胶组合物和充气轮胎的制作方法_2

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据聚氧化烯胺是单胺、双胺还是三 胺,各个化合物可以分别包含一个、两个或三个氨基,例如伯氨基,其中各个基团连接至聚 醚主链的末端。因此,一个或多个聚醚主链必须可以容纳末端氨基的数目。聚氧化烯胺及 其用途的进一步描述如US 7, 714, 051中所公开的,在此通过引用将US 7, 714, 051完全并 入。合适的聚氧化稀胺包括可购自Huntsman Chemical of The Woodlands, Tex.,以商标 名JEFFAMINE?出售的聚氧化烯单胺、双胺和三胺。
[0037] 聚合物胺可以以0. 15至0.45 phr的量使用。在一个实施方案中,聚合物胺以0.2 至0. 4 phr的量使用。在一个实施方案中,聚合物胺以0. 2至0. 3 phr的量使用。
[0038] 橡胶组合物还包含芳族羧酸或芳族酸酐。合适的芳族羧酸包括但不限于苯甲酸和 羟基苯甲酸,例如2-羟基苯甲酸(水杨酸)、3-羟基苯甲酸和4-羟基苯甲酸、其取代形式 等。合适的芳族酸酐包括邻苯二甲酸酐、苯甲酸酐、其取代形式等。
[0039] 在一个实施方案中,芳族羧酸或芳族酸酐可以以大于或超过聚合物胺的用量的量 使用。在一个实施方案中,芳族羧酸或芳族酸酐与聚合物胺的重量比至少为1。在一个实施 方案中,芳族羧酸或芳族酸酐与聚合物胺的重量比至少为2。在一个实施方案中,芳族羧酸 或芳族酸酐与聚合物胺的重量比至少为3。在一个实施方案中,芳族羧酸或芳族酸酐与聚合 物胺的重量比为1. 5至2. 5,即每1重量份的聚合物胺,1. 5至2. 5重量份的芳族羧酸或芳 族酸酐。在一个实施方案中,芳族羧酸或芳族酸酐的量为1. 8至2. 2重量份,每1重量份的 聚合物胺。
[0040] 橡胶组合物还可以包含至多70 phr的加工油。加工油可以作为通常用于增量弹性 体的增量油包含在橡胶组合物中。还可以通过在橡胶配混期间直接添加油将加工油包含在 橡胶组合物中。使用的加工油可以包括存在于弹性体中的增量油和在配混期间添加的加工 油两者。合适的加工油包括本领域内已知的各种油,包括芳族油、石蜡油、环烷油、植物油和 低PCA油,例如MES、TDAE、SRAE和重质环烷油。合适的低PCA油包括由IP346法测定的多 环芳经含量小于3 wt%的那些。IP346法的步骤可见于Institute of Petroleum,United Kingdom出版的Standard Methods for Analysis & Testing of Petroleum and Related Products和 British Standard 2000 Parts, 2003 年,第 62 版。
[0041] 橡胶组合物可以包含约50至约150 phr的二氧化硅。在另一实施方案中,可以使 用60至120 phr的二氧化娃。
[0042] 通常使用的可用于胶料中的硅质颜料包括常规热解和沉淀硅质颜料(二氧化 硅)。在一个实施方案中,使用沉淀二氧化硅。本发明中使用的常规硅质颜料是沉淀二氧化 娃,例如通过可溶性硅酸盐,例如硅酸钠酸化得到的那些。
[0043] 这样的常规二氧化硅可以表征为例如具有使用氮气测定的BET表面积。在一个实 施方案中,BET表面积可以为约40至约600平方米/克。在另一实施方案中,BET表面积可 以为约80至约300平方米/克。测量表面积的BET法记载在Tournal of the American Chemical Society,卷 60,第 304 页(1930 年)中。
[0044] 常规二氧化硅也可以表征为具有约100至约400,或者约150至约300的邻苯二甲 酸二丁酯(DBP)吸收值。
[0045] 可以预期常规二氧化硅具有由电子显微镜测定的例如0. 01至0. 05微米的平均最 终粒度,尽管二氧化硅颗粒在尺寸上可以甚至更小或可能更大。
[0046] 可以使用各种市售的二氧化硅,在此仅用于举例而非限制,例如可从PPG Industries以Hi-Sil商标以及牌号210、243等商购的二氧化硅;购自Rhodia,例如牌号为 Z1165MP和Z165GR的二氧化硅,以及购自Degussa AG,例如牌号为VN2和VN3的二氧化硅 等。
[0047] 通常使用的炭黑可以以1至150 phr的量用作常规填料。在另一实施方案中,可 以使用20至80 phr的炭黑。这样的炭黑的代表性实例包括N110、N121、N134、N220、N231、 N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、 N550、N582、N630、N642、N650、N683、N754、N762、N765、N774、N787、N907、N908、N990 和 N991。 这些炭黑具有9至145 g/kg的碘吸收和34至150 cm3/100g的DBP数。
[0048] 其它填料可以用于橡胶组合物,包括但不限于粒状填料,包括超高分子量聚乙 烯(UHMWPE),交联的粒状聚合物凝胶,包括但不限于在美国专利6, 242, 534 ;6, 207, 757 ; 6, 133, 364 ;6, 372, 857 ;5, 395, 891或6, 127, 488中公开的那些,和增塑淀粉复合填料,包括 但不限于美国专利5, 672, 639中公开的那些。这样的其它填料可以以1至30 phr的量使 用。
[0049] 在一个实施方案中,橡胶组合物可以包含常规含硫有机硅化合物。在一个实施方 案中,含硫有机硅化合物是二(三烷氧基甲硅烷基烷基)多硫化物,包括3, 3'-二(三甲氧 基或三乙氧基甲硅烷基丙基)多硫化物。在一个实施方案中,含硫有机硅化合物是3, 3' -二 (三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物和/或3, 3'-二(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。
[0050] 在另一实施方案中,合适的含硫有机硅化合物包括美国专利6, 608, 125中公开 的化合物。在一个实施方案中,含硫有机硅化合物包括3-(辛酰基硫代)-1-丙基三乙 氧基硅烷,CH3(CH2)6C(=0) - S - CH2CH2CH2Si (0CH2CH3)3,其可以作为 NXT?购自 Momentive Performance Materials。
[0051] 在另一实施方案中,合适的含硫有机硅化合物包括美国专利公布2003/0130535 中公开的那些。在一个实施方案中,含硫有机硅化合物是来自Degussa的Si-363。
[0052] 橡胶组合物中含硫有机硅化合物的量将根据使用的其它添加剂的水平而变化。一 般而言,化合物的量将为0. 5至20 phr。在一个实施方案中,所述量将为1至10 phr。
[0053] 本领域技术人员容易理解的是,橡胶组合物将由橡胶配混领域中通常已知的方法 配混,例如将各种硫可硫化组分橡胶与各种通常使用的添加剂材料混合,所述添加剂材料 例如为硫给体、固化助剂,例如活化剂和延迟剂,和加工助剂,例如油、树脂,包括增粘树脂 和增塑剂,填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡、抗氧剂和抗臭氧剂以及塑解剂。如本领域技术人 员已知的,根据硫可硫化和硫已硫化的材料(橡胶)的预定用途,选择并通常以常规的量使 用上述添加剂。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 稀经加成物。在一个实施方案中,硫-硫化剂是元素硫。硫-硫化剂可以以0.5至8 phr, 或者1.5至6 phr的量使用。如果使用,增粘剂树脂的典型量包括约0.5至约10 phr,通 常为约1至约5 phr。加工助剂的典型量包括约1至约50 phr。抗氧剂的典型量包括约1 至约5 phr。代表性抗氧剂可以例如是二苯基-对苯二胺等,例如The Vanderbilt Rubber Handbook (1978),第344至346页中公开的那些。抗臭氧剂的典型量包括约1至5 phr。 如果使用,其可包括硬脂酸的脂肪酸的典型量包括约〇. 5至约3 phr。氧化锌的典型量包括 约2至约5 phr。蜡的典型量包括约1至约5 phr。通常使用微晶蜡。塑解剂的典型量包 括约0. 1至约1 phr。典型的塑解剂可以是例如五氯硫酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫。
[0054] 促进剂用来控制硫化所需的时间和/或温度,以及改善硫化橡胶的性能。在一个 实施方案中,可以使用单一促进剂体系,即主促进剂。一种或多种主促进剂可以以约〇. 5至 约4 phr,或者约0. 8至约1. 5 phr的总量使用。在另一实施方案中,可以使用主促进剂和 助促进剂的组合,其中助促进剂以例如约〇. 05至约3 phr的较少量使用,以活化和改善硫 化橡胶的性能。这些促进剂的组合可以预期对最终性能产生协同作用,并且略微比单独使 用任一种促进剂产生的那些效果更好。此外,可以使用不受普通加工温度影响,但在普通硫 化温度下产生满意固化的延迟作用促进剂。也可以使用硫化延迟剂。可以用于本发明的合 适类型的促进剂为胺、二硫化物、胍、硫脲、噻唑、秋兰姆、亚磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯和黄 原酸酯。在一个实施方案中,主促进剂为亚磺酰胺。如果使用助促进剂,则助促进剂可以为 胍、二硫代氨基甲酸酯或秋兰姆化合物。
[0055] 可以通过橡胶混合领域技术人员已知的方法完成橡胶组合物的混合。例如,各成 分通常在至少两个阶段中混合,即至少一个非生产阶段,接着是生产混合阶段。包含硫-硫 化剂的最终固化剂通常在传统上称为"生产"混合阶段的最后阶段混入,其中混合通常在低 于先前一个或多个非生产混合阶段的一个或多个混合温度的温度或最终温度下发生。术语 "非生产"和"生产"混合阶段是橡胶混合领域的技术人员公知的。橡胶组合物可以进行热 机混合步骤。热机混合步骤通常包括在混合器或挤出机中机械运行一段适当的时间,以便 产生介
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