橡胶组合物中的高苯乙烯含量sbr的制作方法_2

文档序号:8448683阅读:来源:国知局
和的 实质上不饱和二烯弹性体。
[0021] 适合与本发明的特定实施例一起使用的橡胶弹性体包括高度不饱和二烯弹性体, 例如聚丁二烯(BR)、聚异戊二烯(IR)、天然橡胶(NR)、丁二烯共聚物、异戊二烯共聚物和这 些弹性体的混合物。聚异戊二烯包括合成的顺-1,4聚异戊二烯,其可以被表征为具有超过 90摩尔%或替代性地超过98摩尔%的顺-1,4键。
[0022] 也适用于本发明的特定实施例中的是作为共聚物的橡胶弹性体,并且包括例如丁 二烯-苯乙烯共聚物(SBR)、丁二烯-异戊二烯共聚物(BIR)、异戊二烯-苯乙烯共聚物 (SIR)和异戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBIR)以及其混合物。为清楚起见,这些共聚 物的苯乙稀含量是小于50重量%苯乙稀,或替代性地,小于40重量%,小于30重量%或在 20重量%与45重量%之间。
[0023]应注意,任何高度不饱和弹性体都可以以官能化弹性体的形式用于特定实施例 中。弹性体可以通过在终止所述弹性体之前或作为终止所述弹性体的替代使其与合适的官 能化剂反应来使之官能化。例示性官能化剂包括(但不限于)金属卤化物、类金属卤化物、 烷氧硅烷、含亚胺化合物、酯、酯-羧酸盐金属络合物、烷基酯羧酸盐金属络合物、醛或酮、 酰胺、异氰酸酯、异硫氰酸酯、亚胺以及环氧化物。这些类型的官能化弹性体是所属领域的 普通技术人员已知的。虽然特定实施例可以仅仅包括这些官能化弹性体中的一或多者作为 橡胶组分,但其它实施例可以包括与非官能化高度不饱和弹性体中的一或多者混合的这些 官能化弹性体中的一或多者。
[0024]除橡胶组分和高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂之外,增强填充剂包括 在本文所揭示的橡胶组合物中。增强填充剂是所属领域中熟知的,并且包括例如碳黑和硅 石。所属领域的技术人员已知的任何增强填充剂可以自身单独或与其它增强填充剂组合用 于橡胶组合物中。在本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例中,填充剂实质上是碳黑。
[0025] 碳黑是有机填充剂,其是橡胶混配领域的普通技术人员熟知的。包括在通过本文 所揭示方法生产的橡胶组合物中的碳黑的量在特定实施例中可以在30phr与150phr之间, 或替代性地在40phr与150phr之间,在50phr与lOOphr之间,在20phr与60phr之间。有 利的是,通过添加如本文所揭示的高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加剂,可以减少 碳黑的量但仍获得经固化橡胶组合物的所需刚性,由此通过减少碳黑损害的有害作用而进 一步增加添加剂的有益作用,所述碳黑损害即在固化之后的较不良粘结特性和在生坯状态 下一般较不良的可加工性。
[0026] 合适的碳黑是所属领域中已知并且适合于既定目的的任何碳黑。例如类型HAF、 ISAF和SAF的合适碳黑在常规上用于轮胎面。碳黑的非限制性实例包括例如N115、N134、 N234、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N375 以及 600 系列的碳黑,所述 600 系列包括 (但不限于)N630、N650和N660碳黑。
[0027] 如上所述,硅石也可以适用作增强填充剂。硅石可以是所属领域的技术人员已知 的任何增强硅石,包括举例来说,BET表面积和比CTAB表面积两者都小于450m 2/g或替代性 地在30与400m2/g之间的任何沉淀或热解硅石都可以适合于基于经固化橡胶组合物所需 特性的特定实施例。本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例可以包括CTAB在80与200m 2/g 之间,在100与190m2/g之间,在120与190m2/g之间或在140与180m 2/g之间的硅石。CTAB 比表面积是根据1987年11月的标准AFN0R-NFT-45007测定的外表面积。
[0028] 高度可分散性沉淀硅石(被称为"HDS")可以适用于本文所揭示的此类橡胶组 合物的特定实施例中,其中"高度可分散性硅石"应理解成意味着具有解聚结并分散在弹 性体基质中的实质性能力的任何硅石。此类测定可以以已知方式通过对较薄部分进行电 子或光学显微法来观察。已知高度可分散性硅石的实例包括例如来自阿克苏(Akzo)的 Perkasil KS 430、来自德固赛(Degussa)的娃石BV3380、来自罗地亚(Rhodia)的娃石 Zeosil 1165MP和1115MP、来自PPG的硅石Hi-Sil 2000以及来自胡贝尔(Huber)的硅石 Zeopol 8741 或 8745。
[0029] 当向橡胶组合物中添加硅石时,也向所述橡胶组合物中添加比例量的硅烷偶联 剂。硅烷偶联剂是含硫有机硅化合物,其在混合期间与硅石的硅烷醇基反应并且在硫化期 间与弹性体反应,以提供经固化橡胶组合物的改进特性。合适的偶联剂是能够在无机填充 剂与二烯弹性体之间建立足够化学和/或物理键合的偶联剂;其至少是双官能的,具有例 如简化通式"Y-T-X",其中:Y表示能够以物理方式和/或以化学方式与无机填充剂键合的 官能团("Y"官能团),此类键合能够例如在偶联剂的硅原子与无机填充剂的表面羟基(0H) (例如在硅石的情况下是表面硅醇)之间建立;X表示能够以物理方式和/或以化学方式与 二烯弹性体键合的官能团("X"官能团),例如借助于硫原子;T表示使得可能连接Y和X 的 > 价有机基团。
[0030] 含有硫并且所属领域的技术人员已知的任何有机硅化合物适用于实践本发明的 实施例。在硅烷分子中具有两个硅原子的合适硅烷偶联剂的实例包括3, 3'-双(三乙氧基 硅烷基丙基)二硫化物和3, 3' -双(三乙氧基-硅烷基丙基)四硫化物(称为Si69)。这 些中的两者可从德固赛分别作为X75-S和X50-S购得,不过并非纯形式。德固赛报告X50S 的分子量是532克/摩尔而X75-S的分子量是486克/摩尔。这些市售产品的两者包括以 50-50重量与N330碳黑混合的活性组分。在硅烷分子中具有两个硅原子的合适硅烷偶联剂 的其它实例包括2, 2'-双(三乙氧基硅烷基乙基)四硫化物、3, 3'-双(三-叔丁氧基-硅 烷基丙基)二硫化物和3, 3'-双(二叔丁基甲氧基硅烷基丙基)四硫化物。在硅烷分子中 仅具有一个娃原子的硅烷偶联剂的实例包括例如3, 3'(二乙氧基娃烷基丙基)>硫化物和 3, 3'(三乙氧基-硅烷基丙基)四硫化物。硅烷偶联剂的量可以在如所属领域的技术人员 已知的合适范围内变化。典型地,所添加的量在添加到橡胶组合物中的硅石总重量的7重 量%与15重量%之间,或替代性地在8重量%与12重量%之间,或在9重量%与11重量% 之间。
[0031] 本文所揭示的橡胶组合物的特定实施例可以不包括加工用油或极少加工用油,如 不超过5phr。加工用油是所属领域的技术人员熟知的,一般从石油中提取并且分类为石蜡、 芳香族或环烷烃型加工用油,包括MES和TDAE油。也已知加工用油尤其包括基于植物的油, 如葵花油、油菜籽油和植物油。本文所揭示的一些橡胶组合物可以包括已经用一或多种此 类加工用油进行增量(extend)的弹性体(如苯乙稀-丁二稀橡胶),但此类油在特定实施 例的橡胶组合物中有限,如不超过橡胶组合物总弹性体含量的l〇phr。
[0032] 除已经描述的化合物之外,本文所揭示的橡胶组合物还可以进一步包括常常用在 欲用于制造轮胎的二烯橡胶组合物中的全部或部分组分,如塑化剂、颜料、包括抗氧化剂和 /或抗臭氧剂类型的保护剂、硫化延迟剂、基于例如硫或过氧化物的硫化系统、硫化促进剂、 硫化活化剂、增量油(extender oil)等等。若需要,还可以添加一或多种常规的非增强填 充剂,如粘土、膨润土、滑石、白垩或高岭土。
[0033] 对于特定实施例,硫化系统优选地是基于硫和基于促进剂的硫化系统,但所属领 域的技术人员已知的其它硫化剂也可以适用。可以使用能够充当弹性体在硫存在下硫化 的促进剂的任何化合物,尤其选自由以下组成的群组的那些化合物:2_巯基苯并噻唑基二 硫化物(缩写为"MBTS")、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(缩写为"CBS")、N,N-二环 己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(缩写为"DCBS")、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(缩写为 "TBBS")、N-叔丁基-2-
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