橡胶组合物及充气轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种可平衡性良好地改善低燃耗性、湿地抓地性能及耐磨性的橡胶组合物，以及使用它的充气轮胎。本发明涉及橡胶组合物，该橡胶组合物含有橡胶成分、二氧化硅及硅烷偶联剂，上述橡胶成分100质量％之中，由特定的化合物对聚合物的至少一端进行改性而得的共轭二烯系聚合物的含量在5质量％以上，所述共轭二烯系聚合物具有基于共轭二烯的结构单元和下式(I)所示的结构单元，相对于上述橡胶成分100质量份，上述二氧化硅的含量为5～150质量份，上述硅烷偶联剂具有巯基。[化1]
【专利说明】橡胶组合物及充气轮胎
【技术领域】
[0001]本发明涉及橡胶组合物及使用其制造而成的充气轮胎。
【背景技术】
[0002]近年来，由于对环境问题的关心渐涨，对汽车的低燃耗化的要求也渐渐增强，对于汽车用轮胎中使用的橡胶组合物，同样也要求其具有优异的低燃耗性。作为汽车轮胎用的橡胶组合物，使用有含有聚丁二烯或丁二烯-苯乙烯共聚物等共轭二烯系聚合物和碳黑或二氧化硅等填充剂的橡胶组合物等。
[0003]作为改善低燃耗性的方法，例如专利文献I中，提出了一种使用经由含有氨基及烷氧基的有机硅化合物改性而得的二烯系橡胶的方法。但是，近年来，要求着低燃耗性的进一步改善。此外，汽车轮胎用的橡胶组合物所要求的性能可列举湿地抓地性能和耐磨性，这些性能一般都与低燃耗性为相悖的关系，想要平衡性良好地分别更高级别地获得这些性能非常困难。
[0004]此外，基于低燃耗化的要求，现今已发展为不仅胎面，连各种构件也使用混合二氧化硅的橡胶组合物。但是，由于二氧化硅的表面存在亲水性硅烷醇基，与碳黑相比，其与橡胶(尤其是轮胎用中经常使用的天然橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶等)的亲和性低，耐磨性或力学强度(拉伸强度或断裂伸长率)方面差的情况较多。
[0005]为了改善这方面，有使用硅烷偶联剂的方法，或使用微粒二氧化硅等补强性高的二氧化硅的方法。
[0006]但是，由于补强性高的二氧化硅一般在橡胶组合物中的分散性低，故存在耐磨性或力学强度无法充分被改善的情况，或使这些特性恶化的情况。
[0007]此外，现有的轮胎用橡胶组合物中通用的、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫醚、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫醚这类的硅烷偶联剂，可大大改善二氧化硅的分散性，赋予良好的力学特性。但是，为了使补强性高的二氧化硅良好地分散，需要大量的硅烷偶联剂，故不仅导致成本提高，还存在即使添加充分，仍不能获得良好分散的情况。
[0008]作为比现有使用的上述偶联剂反应性更高的偶联剂，有人提出具有巯基的硅烷偶联剂(例如参照专利文献2)。该硅烷偶联剂虽反应性高，为高性能，但由于焦烧时间相当短，在轮胎工业中上的实用化困难，现今几乎没有被使用。
[0009]此外，专利文献3中，公开了混合二氧化硅，在不使滚动阻力、耐磨性恶化的前提下，能提高湿地抓地性能的轮胎用橡胶组合物，但在均衡改善这些性能方面，还有改善的余地。
现有技术文献【专利文献】
[0010]【专利文献I】日本专利特开2000-344955号公报【专利文献2】日本专利特开2009-126907号公报【专利文献3】日本专利特开2008-31244号公报
【发明内容】
[0011 ] 本发明的目的在于，提供一种能解决上述课题，可平衡性良好地改善低燃耗性、湿地抓地性能及耐磨性的橡胶组合物，以及使用它的充气轮胎。
[0012] 本发明涉及橡胶组合物，其含有橡胶成分、二氧化硅及硅烷偶联剂，上述橡胶成分100质量％之中，经由选自以下化合物群中的至少I种化合物对聚合物的至少一端进行改性而得的共轭二烯系聚合物的含量在5质量％以上，该共轭二烯系聚合物具有基于共轭二烯的结构单元和下式(I)所示的结构单元，所述化合物群是由下式(II )所示的化合物、具有下式(III)所示基团的化合物、下式(IV)所示的化合物、具有下式(V)所示基团及/或下式(VI)所示基团的硅化合物，以及具有下式(VII)所示基团的化合物所构成的群，相对于上述橡胶成分100质量份，上述二氧化硅的含量为5-150质量份，上述硅烷偶联剂具有疏基。
【化I】
【权利要求】
1.一种橡胶组合物，其特征在于，含有橡胶成分、二氧化硅及硅烷偶联剂，上述橡胶成分100质量％之中，经由选自以下化合物群中的至少I种化合物对聚合物的至少一端进行改性而得的共轭二烯系聚合物的含量在5质量％以上，该共轭二烯系聚合物具有基于共轭二烯的结构单元和下式(I)所示的结构单元，所述化合物群是由下式(II)所示的化合物、具有下式(III)所示基团的化合物、下式(IV)所示的化合物、具有下式(V)所示基团及/或下式(VI)所示基团的硅化合物、以及具有下式(VII)所示基团的化合物所构成的群，相对于上述橡胶成分100质量份,上述二氧化娃的含量为5-150质量份，上述硅烷偶联剂具有巯基，【化I】
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，式(Ia)的R1及R2为碳原子数I?6的烃基。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其特征在于，式⑴的X\X2及X3中的2个为式(Ia)所示的基团或羟基。
4.根据权利要求1?3的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，式(II)的A1是下式(IIa)所示的基团， 【化8】
5.根据权利要求1?4的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，式(III)所示的基团是下式(IIIa)所示的基团。 【化9】
6.根据权利要求5所述的橡胶组合物，其特征在于，具有式(III)所示基团的化合物是选自下式(IIIa-1)所示的化合物、下式(IIIa-2)所示的化合物及下式(IIIa_3)所示的化合物构成的化合物群中的至少I种化合物， 【化10】
7.根据权利要求1?4的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，具有式(III)所示基团的化合物是下式(IIIb-1)所示的化合物， 【化13】
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其特征在于，式(IIIb-1)所示的化合物是选自下式(IIIb-1-1)所示的化合物及下式(IIIb-1-2)所示的化合物构成的化合物群中的至少I种的化合物，【化14】
9.根据权利要求1?8的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，式(IV)的A4是下式(IVa)所示的基团或羟基，【化16】
10.根据权利要求1?9的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，硅化合物具有下式(VIII)所示的基团，【化17】
11.根据权利要求1?10的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，硅化合物具有下式(Va)所示的基团， 【化18】
12.根据权利要求1?11的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，具有式(VII)所示基团的化合物是下式(VI1-1)所示的化合物， 【化19】
13.根据权利要求12所述的橡胶组合物，其特征在于，式(VI1-1)的R74及R75的其中一个为氢原子。
14.根据权利要求1?13的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，将基于共轭二烯的结构单元的含量设为100摩尔％时，共轭二烯系聚合物的乙烯基结合量在10摩尔％以上80摩尔％以下。
15.根据权利要求1?14的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，含有天然橡胶及/或丁二烯橡胶。
16.根据权利要求1?15的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，二氧化硅的氮吸附比表面积为40?400m2/g。
17.根据权利要求1?16的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，硅烷偶联剂是下式(I)所示的化合物、及/或含有下式(2)所示的结合单元A和下式(3)所示的结合单元B的化合物，【化20】
18.根据权利要求1?17的任意一项所述的橡胶组合物，其特征在于，作为胎面用橡胶组合物使用。
19.一种充气轮胎， 使用权利要求1?18的任意一项所述的橡胶组合物制造而成。
【文档编号】C08L15/00GK103443191SQ201280015296
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年3月22日 优先权日:2011年3月23日
【发明者】国泽铁也, 土田刚史, 上坂宪市, 津森勇, 大竹铃可, 冈部升, 大村直也, 田中健宏, 田口隆文, 渡边显哉, 饭塚融 申请人:住友橡胶工业株式会社