聚合物膜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚合物膜，更具体地，涉及一种即使在薄厚度下也可以实现优异 的气体阻隔性能的聚合物膜，且因此，当该聚合物膜用作内衬层时可以减轻轮胎的重量，提 高汽车的燃料效率并在轮胎的制造过程或在汽车的行驶过程中确保优异的耐久性和抗疲 劳性。
【背景技术】
[0002] 轮胎承受汽车的重量，减少来自道路的冲击，并将汽车的驱动力或制动力转移至 地面。通常，轮胎是纤维/钢/橡胶的复合体，并具有如图1所示的结构。
[0003] 胎面（1):接触道路的部分。它应当提供行驶所需的摩擦力，具有良好的耐磨性， 承受外部冲击以及具有低生热性。
[0004] 胎体层或胎体（6):轮胎中的帘线层。它应当支撑车辆重量、承受冲击并对行驶时 的弯曲和拉伸具有高抗疲劳性。
[0005] 带束（5):位于胎体层之间，在大多数情况下由钢丝组成，减少外部冲击，并保持 较宽的胎面以提供优异的车辆行驶稳定性。
[0006] 胎壁（3):胎肩（2)下方部分与胎圈（9)之间的橡胶层。它保护内部的胎体层（6)。
[0007] 内衬层（7):代替内胎位于轮胎内部，并防止漏气，以便能够形成充气轮胎。
[0008] 胎圈（9):由涂布了橡胶的钢丝形成的方形或六边形线束。它用于将轮胎安置并 固定到轮圈上。
[0009] 冠带层（4):位于某些汽车的子午线轮胎上的带束层上的特殊帘线。它在行驶过 程中使带束层的移动降低至最低限度。
[0010] 三角胶条（8):三角形橡胶填料，用于使胎圈的分散降低至最低限度，缓和外部冲 击以保护胎圈，并防止成型时进气。
[0011] 近来，通常使用没有内胎的无内胎轮胎，其中注入有30psi至40psi的高压空气， 并且为了防止在汽车行驶中的漏气，放置具有高气体阻隔性能的内衬层作为胎体的内衬 层。
[0012] 此前，使用包含例如丁基橡胶、卤化丁基橡胶等透气性相对较低的橡胶作为主要 成分的轮胎内衬层，但为了使内衬层获得足够的气体阻隔性能，必须增加橡胶含量或内衬 层的厚度。但是，如果增加橡胶含量或内衬层的厚度，轮胎的总重量会增加，而且汽车的燃 料效率会降低。
[0013] 进一步地，由于橡胶成分的耐热性相对较低，因此在高温下反复发生变形的轮胎 硫化过程或汽车行驶过程中，胎体层内表面中的橡胶与内衬层之间可能产生气穴，或者可 能使内衬层的形状或物理性能发生变化。为了将橡胶成分结合至轮胎的胎体层上，应当使 用硫化剂或实施硫化过程，但由此不能确保足够的粘合性。
[0014] 此前所知的方法在充分减少内衬层的厚度和重量的同时保持轮胎优异的透气性 和成形性方面存在局限。由此前所知的方法制造的内衬层在高温下反复发生变形的轮胎制 造过程或在反复发生变形并产生高热量的汽车行驶过程中显示出例如性能退化、裂缝产生 等的很多问题。
[0015] 随着近来油价上涨，对能够提高汽车燃油效率的生态环境友好型轮胎的兴趣渐 增，并且已经尝试着通过以轮胎化合物的改性或胎面设计的改变等来减少轮胎重量或接触 面积。但是，根据此前所知的方法，在提升轮胎的形状稳定性的同时减轻轮胎重量并提升汽 车的燃料效率方面存在局限。
【发明内容】
[0016] 技术问题
[0017] 本发明提供了一种聚合物膜，该聚合物膜即使厚度薄也可以获得优异的气体阻隔 性能，且因此，当该聚合物膜用作内衬层时可以减少轮胎的重量，提高汽车的燃料效率并在 轮胎的制造过程或在汽车的行驶过程中确保优异的耐久性和抗疲劳性。
[0018] 本发明还提供了一种用所述聚合物作为内衬层的充气轮胎。
[0019] 技术方案
[0020] 本发明提供了一种聚合物膜，包括：基膜，该基膜包含，含有两种以上不同种类的 重复单元的聚酰胺类树脂；以及包含聚酰胺类链段和聚醚类链段的共聚物。
[0021] 本发明还提供了一种用所述聚合物作为内衬层的充气轮胎。
[0022] 在下文中，将会详细说明根据本发明的具体实施方案的聚合物膜和充气轮胎。
[0023] 如此处所用，'亚烷基'是指由烷烃衍生而来的二价官能团，'亚芳基'是指由芳烃 衍生而来的二价官能团，以及'亚芳烷基'是指由包含芳烃和烷烃的化合物衍生而来的二价 官能团。
[0024] 根据本发明的一个实施方案，提供了一种聚合物膜，包括：基膜，该基膜包含，含有 两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂；以及包含聚酰胺类链段和聚醚类链段的共 聚物。
[0025] 作为本发明者的研究结果，可以证实，包括由包含两种以上不同种类的重复单元 的聚酰胺类树脂和上述具体的共聚物形成的基膜的聚合物膜即使在薄厚度下也可以实现 优异的气体阻隔性能，且因此，可以减轻轮胎的重量，提高轮胎的燃料效率并在轮胎的制造 过程或在汽车的行驶过程中确保优异的耐久性和抗疲劳性，而且可以在不进行额外的硫化 过程或明显地增加粘合层的厚度的情况下将该聚合物膜强力地结合至轮胎上。
[0026] 具体地，通过包括所述包含两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂，所述 基膜和聚合物膜可以在确保高气体阻隔性能的同时具有低模量以及高弹性和耐久性，并且 可以在高温下展现大幅度降低的结晶度。
[0027] 具体地，所述包含两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂可以使用两种以 上的单体合成，或可以通过共聚两种以上的聚酰胺类聚合物来获得。
[0028] 包含在基膜中的聚酰胺类树脂由于其独特的分子链性能，展现出优异的气体阻隔 性能，例如，在相同厚度下，比通常使用于轮胎中的丁基橡胶高约10至20倍的气体阻隔性 能，并且展现出与其它树脂相比不太高的模量。
[0029] 具体地，与只包含一种单体（例如，己内酰胺）或一种重复单元的聚酰胺类树脂相 比，所述包含两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂具有较高的相对粘度，因此提 升了所制备的基膜和聚合物膜的气体阻隔性能以及例如耐久性等的机械性能。
[0030] 所述包含两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂展现出低模量和低结晶 度，因此，即使在高温条件下发生严重变形的轮胎制造过程或连续施加反复变形的汽车行 驶过程中也能够防止膜自身结晶或膜内部例如裂纹等损坏的产生。
[0031] 所述包含聚酰胺类链段、聚醚类链段的共聚物与聚酰胺类树脂，包含在所述基膜 中，可以形成交联。在形成基膜的过程中，共聚物和聚酰胺类树脂可以超过特定温度（例 如，100°C以上）混合或挤出，在此过程中，所述共聚物和聚酰胺类树脂可以反应以形成交 联。所述交联可以通过将所述共聚物与聚酰胺类树脂结合来形成聚合物或共聚物。
[0032] 除了包含聚酰胺类链段、聚醚类链段的共聚物与聚酰胺类树脂的交联产品以外， 所述基膜还可以包含分散在基膜中的包含聚酰胺类链段、聚醚类链段的共聚物和聚酰胺类 树脂。
[0033] 也就是，所述基膜可以包含共聚物与聚酰胺类树脂的交联产品，也可以包含交联 产品以及与该交联产品混合的共聚物和聚酰胺类树脂。
[0034] 所述基膜通过使用包含提供弹性性能的聚醚类链段的共聚物以及含有两种以上 不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂可以具有优异的气体阻隔性能和相对较低的模量。所 述包含在共聚物中的聚醚类链段可以被结合或分散在聚酰胺类链段或聚酰胺类树脂之间， 从而进一步地降低基膜的模量，抑制基膜脆性的增大并防止在高温下结晶。
[0035] 具体地，包含在基膜中的聚酰胺类树脂可以包含两种以上不同种类的重复单元， 而且该聚酰胺类树脂中的至少一种重复单元可以包含下面化学式1的重复单元。
[0036]
[0037] 除了化学式1的重复单元以外，所述聚酰胺类树脂还可以包含下面化学式2或化 学式3的重复单元。
[0038]
[0039] 1 在化学式2中，札为具有2个至4个或6个至15个碳原子的直链或支链亚烷基、 具有6个至20个碳原子的亚芳基或具有7个至20个碳原子的直链或支链亚芳烷基。
[0041 ]
[0042] 在化学式3中，R2为具有1个至20个碳原子的直链或支链亚烷基，以及R3为具有 1个至20个碳原子的直链或支链亚烷基、具有6个至20个碳原子的亚芳基或具有7个至 20个碳原子的直链或支链亚芳烷基。
[0043] 如果除了化学式1的重复单元以外，所述聚酰胺类树脂还包含化学式2或化学式 3的重复单元，在形成基膜的过程中，聚酰胺类树脂的酰胺基之间的氢键会被抑制且形成的 键会不规则。因此，包含聚酰胺类树脂的基膜在高温下具有相对较低的结晶速率，而且由结 晶的脆性带来的性能下降小，因此可以具有高耐久性和低模量性能。
[0044] 所述聚酰胺类树脂可以包含0. 5wt%至20wt%或lwt%至18wt%的化学式2的重 复单元。
[0045] 所述聚酰胺类树脂可以包含0. 5wt%至20wt%或lwt%至18wt%的化学式3的重 复单元。
[0046] 如果在聚酰胺类树脂中的化学式2或化学式3的重复单元的含量过少，会难以达 到上面说明的通过延迟结晶来抑制结晶的效果或通过控制基膜的脆性来抑制性能下降的 效果。如果在所述聚酰胺类树脂中的化学式2或化学式3的重复单元的含量过高，基膜的 热稳定性会降低，且因此，聚合物膜的机械性能或耐久性会下降。
[0047] 所述包含两种以上不同种类的重复单元的聚酰胺类树脂可以使用两种以上的单 体合成，或可以通过共聚两种以上的聚酰胺类聚合物来获得。
[0048] 具体地，除了用ε-己内酰胺作为单体以外，所述包含两种以上不同种类的重复 单元的聚酰胺类树脂还可以使用2-氮杂环丁酮、2-吡咯烷酮、δ-戊内酸胺、1-氮杂-2-环 辛酮、2-氮杂环壬酮、10-氨基癸酸、11-氨基十一烷酸、十二内酰胺或它们的混合物来合 成，而且可以有选择地使用二羧酸或二胺化合物合成。
[0049] 可以使用的二羧酸可以包括丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬 二酸、癸二酸、十二烷二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸或它们的混