橡胶组合物中的高苯乙烯含量sbr的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及橡胶组合物，并且更确切地说涉及有具有高苯乙烯含量的苯乙 烯-丁二烯共聚物的橡胶组合物、由此类橡胶组合物制成的制品和用于制造所述制品的方 法。
【背景技术】
[0002] 至少部分地由橡胶组合物制成的一些制品需要由被表征为具有高刚性和/或硬 度的橡胶组合物形成。存在所属领域的技术人员已知的不同技术以增加橡胶组合物的刚 性，其通过使用例如较高负载量的增强填充剂，使用增强树脂和/或较高负载量的硫化剂 来在橡胶组合物中产生较多交联，并且因此导致经固化橡胶组合物的刚性特性增加。
[0003] 这些相同的熟练技术人员已知轮胎设计者必须常常在其所设计的轮胎的某些特 征方面进行折衷方案。改变轮胎设计以改进一种特征将常常导致损害（compromise);即， 在另一种轮胎特征中的抵消性降低。当使用较高负载量的增强填充剂或硫化剂时或当使用 增强树脂以增加经固化橡胶组合物的刚性时存在一种此类折衷，所述折衷处于所获得的所 需刚性增加与经固化和未固化橡胶组合物的其它特性劣化之间。实际上，由于此类较高负 载量，导致未固化橡胶组合物的粘度增加和焦烧值减少并且经固化橡胶组合物的伸长率和 撕裂特性劣化。
[0004] 橡胶工业（包括轮胎工业）持续探索可以打破一些已知折衷的新材料和轮胎结 构。可以包括在橡胶组合物中以增加橡胶在一个领域中的所需特性而未如所料地对另一个 领域中的特性产生不利影响的添加剂或其它材料是打破已知折衷的材料。
【发明内容】
[0005] 本发明的特定实施例包括由基于可交联弹性体组合物的橡胶组合物制成的轮胎 组件，所述可交联弹性体组合物每100橡胶重量份（parts by weight of rubber ;phr)包 含lOOphr的实质上不饱和二稀橡胶、介于30phr与150phr之间的增强填充剂和介于2phr 与50phr之间的高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂，所述苯乙烯-丁二烯共聚物 添加剂的苯乙烯含量在50重量％与90重量％之间。橡胶组合物可以进一步包括用于使弹 性体组合物固化的硫化系统。
[0006] 在一些实施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂的苯乙烯含量可以在55重量％与 80重量％之间。因为所得经固化橡胶组合物的刚性可以被表征为高刚性，所以本发明的特 定实施例的轮胎组件可以包括围绕轮胎胎圈区域和轮胎面（包括冬季轮胎面）的组件。
[0007] 从本发明特定实施例的以下较详细描述将显而易见本发明的前述和其它目标、特 征和优势。
【具体实施方式】
[0008] 本发明的特定实施例包括含有高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物的橡胶组合 物，所述橡胶组合物适用于制造橡胶制品并且尤其适用于制造具有高刚性的橡胶制品。添 加到此类橡胶组合物中的苯乙烯-丁二烯共聚物被表征为具有高苯乙烯含量；即，苯乙烯 含量为至少50重量％。
[0009] 已经出乎意料地发现，通过向橡胶组合物中添加高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共 聚物，橡胶组合物的固化刚性增加而经固化橡胶组合物的粘结（cohesive)特性不相应降 低，所述经固化橡胶组合物的粘结特性降低典型地在通过使用增加量的增强填充剂或硫化 剂或通过添加增强树脂来增加刚性时发生。此外，橡胶组合物的未固化特性随着门尼粘度 (Mooney viscosity)减小和焦烧时间增加而改进，再次打破所述折衷。
[0010] 如本文所用，"二烯弹性体"和"橡胶"是同义的术语，并且可以互换使用。
[0011] 如本文所用，"基于"是认识到本发明的实施例是由在其组装时未固化的经硫化或 固化橡胶组合物制成的术语。因此，经固化橡胶组合物是"基于"未固化橡胶组合物。换言 之，交联橡胶组合物是基于或包含可交联橡胶组合物的成分。
[0012] 现在将详细参考通过解释和本发明实施例的实例所提供的本发明实施例。举例来 说，说明或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一个实施例一起使用以产生第三个 实施例。本发明意图包括这些和其它修改和变化。
[0013] 本文所揭示的橡胶组合物适用于由橡胶制成的许多类型的制品，包括轮胎组件、 软管、传送带等等。因为这些橡胶组合物在固化后可以被表征为具有高刚性，所以其尤其适 用于制造其中常常需要高刚性特性的轮胎组件，如在胎圈区域，例如三角胶（apex)、胎圈填 充剂和胎圈包布（chafer)中。如所属领域中已知的，胎圈是定位从胎圈延伸到胎圈的轮胎 帘线的金属丝圈。橡胶组合物也适用作用于轮胎面的材料，包括适用于翻新轮胎的经翻新 橡胶。其也适用于需要高刚性但通常不经历高温操作的胎面，如冬季或雪地轮胎和农业轮 胎。
[0014]包括在此处所揭示的橡胶组合物中的高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加 剂是苯乙烯与丁二烯的共聚物。SBR橡胶也是苯乙烯和丁二烯的共聚物，其是工业中最常使 用的橡胶之一。此类共聚物典型地通过两种工艺之一来制造，所述工艺是生产E-SBR的乳 液工艺和生产S-SBR的溶液工艺。对于适用作本文所揭示的橡胶组合物中添加剂的高苯乙 烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物而言，任一工艺都是可接受的，只要所述苯乙烯含量在所揭 示的范围内即可。
[0015]应注意，典型地用于轮胎制造中的SBR橡胶是约25重量％苯乙烯或高达45重 量％。随着苯乙烯含量（content)增加超过所述含量（level)，橡胶的"橡胶"性质开始下 降，并且弹性体变得更加刚性。因此，这些具有较高含量苯乙烯的SBR未典型地用于轮胎制 造中。
[0016]在本文所揭示的橡胶组合物中，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂的苯 乙稀含量是至少50重量％，或替代性地在50重量％与90重量％之间。在特定实施例中， 苯乙烯含量可以在55重量％与80重量％之间，在60重量％与80重量％之间或在60重 量％与75重量％之间。添加到橡胶组合物中的苯乙烯-丁二烯共聚物的量可以在2phr与 50phr之间，或替代性地在5phr与50phr之间，在10phr与40phr之间，在5phr与40phr之 间，在5phr与30phr之间或在10phr与30phr之间。
[0017]应注意，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂并非作为橡胶组合物的橡胶 组分的一部分而是作为独立的添加剂包括在本文所揭示的橡胶组合物中。因而，橡胶组分 包括添加到组合物中的所有弹性体材料，但如本文中所论述，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二 烯共聚物添加剂不作为橡胶组分的一部分包括在内。换言之，本文所揭示的所有橡胶组合 物具有lOOphr的橡胶，但高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂不包括在此lOOphr 含量中。当然，所属领域的技术人员理解，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物可以通过用 因子乘以组合物而包括在橡胶组合物的"弹性体"部分中，但此类包括仅是一种计算橡胶组 合物中组分的不同方法。
[0018]本文所揭示的橡胶组合物的适用弹性体包括高度不饱和的二烯弹性体。二烯弹性 体或橡胶应理解成意味着至少部分地由二烯单体（带有两个碳-碳双键，不论是否共轭的 单体）产生的那些弹性体（即，均聚物或共聚物）。实质上不饱和二烯弹性体应理解成意味 着至少部分地由共轭二烯单体产生的那些二烯弹性体，所述二烯弹性体中二烯来源（共轭 二稀）的成员或单元的含量大于15摩尔％。
[0019]因此，举例来说，如丁基橡胶、腈橡胶、或乙烯-丙烯二烯三元共聚物 (ethylene-propylene diene terpolymer;EPDM)类型或乙稀-乙酸乙稀醋共聚物类型的 二烯与a _烯烃共聚物的二烯弹性体并不处于前述定义内，并且可以特定地描述为"实质 上饱和"二烯弹性体（二烯来源单元的含量较低或极低，即，小于15摩尔％ )。本发明的特 定实施例不包括实质上饱和二烯弹性体。
[0020] 高度不饱和的二烯弹性体处于实质上不饱和二烯弹性体的类别内，其应理解成特 定地意味着二烯来源（共轭二烯）单元的含量大于50摩尔％的二烯弹性体。本发明的特 定实施例不仅可以不包括实质上饱和的二烯弹性体，而且也可以不包括并非高度不饱