轮胎用橡胶组合物及充气轮胎的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种轮胎用橡胶组合物以及使用其的充气轮胎，该橡胶组合物可平衡良好地改善湿抓地性能、耐磨性和辊加工性。本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，该橡胶组合物包含橡胶组分、平均粒径为1.5μm以下且氮吸附比表面积为3-60m2/g的氢氧化铝和湿式二氧化硅，相对于100质量份的所述橡胶组分，所述氢氧化铝的含量为1-60质量份，所述橡胶组合物通过在150℃以上的排出温度下至少混炼所述橡胶组分和所述氢氧化铝获得。
【专利说明】轮胎用橡胶组合物及充气轮胎
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轮胎用橡胶组合物及具有使用该橡胶组合物制造的胎面的充气轮胎。
【背景技术】
[0002] 充气轮胎由胎面、胎侧壁等各种部件构成，并且具有对应于各部件的各种性能。就 安全性等来说，要求与路面接触的胎面具有湿抓地性能等性能，已经提出通过添加氢氧化 铝改善该性能的方法，但因为存在耐磨性劣化的缺点，故很少在公共道路用轮胎中使用。此 夕卜，组合材料的加工性也存在问题。
[0003] 此外，虽然还例举了如下方法：通过增加溶液聚合丁苯橡胶中的苯乙烯含量和乙 烯基含量或者通过使用改性溶液聚合丁苯橡胶控制tan S曲线、通过增加二氧化硅含量提 高tan S峰、添加液态树脂等，但现状是难以在维持其他物理性能的同时改善湿抓地性能。
[0004] 虽然专利文献1中公开了通过使用特定的橡胶组分或氢氧化铝等特定的无机增 强剂可提高湿抓地性能、耐磨性和加工性，但仍需进一步改善。
[0005][在先技术文献]
[0006][专利文献]
[0007][专利文献1]专利第4559573号公报
【发明内容】
[0008][本发明要解决的问题]
[0009] 本发明的目的在于提供一种轮胎用橡胶组合物以及使用其的充气轮胎，该橡胶组 合物可解决上述问题，并平衡良好地改善湿抓地性能、耐磨性和辊加工性。
[0010] [解决问题的方法]
[0011] 本发明涉及一种轮胎用橡胶组合物，该橡胶组合物包含橡胶组分、平均粒径为 1. 5ym以下且氮吸附比表面积为3-60m2/g的氢氧化铝和湿式二氧化硅，相对于100质量份 的所述橡胶组分，所述氢氧化铝的含量为1-60质量份，所述橡胶组合物通过在150°C以上 的排出温度下至少混炼所述橡胶组分和所述氢氧化铝获得。
[0012] 优选所述氢氧化铝的平均粒径为0. 69i!m以下且氮吸附比表面积为3-50m2/g，所 述湿式二氧化硅的氮吸附比表面积为80-300m2/g，相对于100质量份的所述橡胶组分，所述 湿式二氧化硅的含量为15-130质量份。
[0013] 优选130°c下的门尼粘度（ML1+4)为50以上且常温下为液体的操作油含量、软化点 低于51°C的树脂含量和软化点为51-140°c的树脂含量满足下式。
[0014]L0X(常温下为液体的操作油含量）+0? 6X(软化点低于51 °C的树脂含 量）+0? 4X(软化点为51-140°C的树脂含量）兰35
[0015](式中，操作油含量和树脂含量表示为相对于100质量份的所述橡胶组分的含量 (质量份））。
[0016] 所述排出温度优选为165°C以上。
[0017] 优选相对于100质量份的所述橡胶组分，含有0. 1-20质量份的如下式（I)所示的 娃烧偶联剂。
[0018] (CpH2p+10)3Si-CqH2q-S-C0-CkH2k+1 (I)
[0019](式中，p为1-3的整数，q为1-5的整数，k为5-12的整数）。
[0020] 该橡胶组合物优选用于轮胎用胎面。
[0021] 本发明还涉及具有使用所述轮胎用橡胶组合物制造的胎面的充气轮胎。
[0022] [发明效果]
[0023] 根据本发明，通过将橡胶组分与规定量的具有特定平均粒径和氮吸附比表面积的 氢氧化铝和湿式二氧化硅组合在一起并且在规定排出温度下至少混炼所述橡胶组分和所 述氢氧化铝获得轮胎用橡胶组合物，可平衡良好地改善湿抓地性能、耐磨性和辊加工性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为显示轮胎表面的氢氧化铝与路面上的二氧化硅之间发生的瞬间反应的概 略图。
【具体实施方式】
[0025] 本发明的轮胎用橡胶组合物通过将橡胶组分与规定量的具有特定平均粒径和氮 吸附比表面积的氢氧化铝和湿式二氧化硅组合在一起并且在规定排出温度下至少混炼所 述橡胶组分和所述氢氧化铝获得。
[0026] 通过添加氢氧化铝可改善湿抓地性能，这被认为是因为单独或组合地发挥了如下 作用⑴?⑶而带来的效果。
[0027] (1)在混炼期间，混合的氢氧化铝的一部分转变为莫氏硬度（Mohs硬度）等于或高 于二氧化硅的氧化铝，或者如图1所示，通过氢氧化铝与二氧化硅键合从而被固定化，氧化 铝团块和氢氧化铝体现出锚定效果，由此提高了湿抓地性能。
[0028] (2)当路面上的二氧化硅与轮胎表面上的氢氧化铝在行驶期间彼此接触（摩擦） 时，形成了图1所示的瞬间键合，由此提高了湿抓地性能。
[0029] (3)在湿路面上，轮胎表面存在介由水膜与路面接触的部位，通常认为，该水膜通 过轮胎与路面直接接触的部位上产生的摩擦热被蒸发，但如果添加氢氧化铝，那么该摩擦 热被认为用于进行轮胎表面的氢氧化铝所发生的如"A1 (0H)3 -l/2Al203+3/2H20"所示的吸 热反应，从而抑制了水膜（水分）的蒸发。假使水膜蒸发的话，因为在轮胎表面与路面之间 形成了空间，故路面与轮胎之间的接触面积减少，湿抓地性能降低。
[0030] 通过上述添加氢氧化铝的效果虽然改善了湿抓地性能，但由于耐磨性和辊加工性 通常发生劣化，故难以平衡良好地改善这些性能。由于本发明的橡胶组合物包含具有特定 平均粒径和氮吸附比表面积的氢氧化铝和湿式二氧化硅并且通过在规定排出温度下混炼 橡胶组分和特定的氢氧化铝获得，故本发明可在平衡良好地发挥所述效果（1)?（3)以充 分改善湿抓地性能的同时，还获得了出色的耐磨性和辊加工性，由此显著改善了它们的性 能平衡。
[0031] 本发明的轮胎用橡胶组合物只要通过以下制造方法获得的橡胶组合物就没有特 别限定，其包含橡胶组分、规定量的具有特定平均粒径和氮吸附比表面积的氢氧化铝和湿 式二氧化硅，并且通过在规定排出温度下至少混炼所述橡胶组分和所述氢氧化铝而获得， 例如，可优选通过包含如下步骤的制造方法制造：在150°C以上混炼橡胶组分、所述特定的 氢氧化铝和湿式二氧化硅的基础混炼步骤，以及混炼通过所述基础混炼步骤获得的混炼物 与硫化剂的最终混炼步骤。
[0032] 橡胶组分没有特别限定，可列举异戊二烯系橡胶例如天然橡胶（NR)和异戊二烯 橡胶（IR)、二烯系橡胶例如丁二烯橡胶（BR)、苯乙烯丁二烯橡胶（SBR)、苯乙烯异戊二烯丁 二烯橡胶（SIBR)、氯丁二烯橡胶（CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶（NBR)等。其中，考虑到在确保 良好的操纵稳定性、低燃耗性、断裂伸长的同时获得良好的耐久性，优选异戊二烯系橡胶、 BR、SBR。特别地，在夏胎中，优选组合使用BR和SBR，在无钉防滑轮胎中，由于冰上性能也 是重要的，故优选组合使用BR和异戊二烯系橡胶。
[0033] 作为BR，没有特别限定，可以使用通常在轮胎工业中使用的那些，例如，高顺式 含量的BR、含有1，2-间同立构聚丁二烯晶体（SPB)的BR、使用稀土元素系催化剂合成的 BR(稀土系BR)等。其中，考虑到在确保良好的操纵稳定性、低燃耗性、断裂伸长的同时获得 良好的耐久性，优选使用稀土系BR。
[0034] 作为稀土系BR，可以使用公众已知的那些，例如，通过使用稀土元素系催化剂（含 有镧系稀土元素化合物、有机铝化合物、铝氧烷、含齒素的化合物、可选的路易斯碱的催化 齐U)等合成的BR。其中，通过使用钕系催化剂合成的Nd系BR是优选的。
[0035] 作为异戊二烯系橡胶中的NR，可以使用通常在轮胎工业中使用的那些，例如 SIR20、RSS#3、TSR20等，作为IR，也可以使用通常在轮胎工业中使用的那些，例如IR2200 等。作为SBR，没有特别限定，可例举乳液聚合SBR(E-SBR)、溶液聚合SBR(S-SBR)、通过与二 氧化硅具有相互作用的化合物改性的二氧化硅用改性SBR等。其中，由于与二氧化硅之间 的作用较强，故考虑到可良好分散二氧化硅、提高低燃耗性、耐磨性，优选二氧化硅用改性 SBR。
[0036] 作为二氧化硅用改性SBR，可例举现有已知的那些，例如使用各种改性剂改性聚合 物的末端或主链获得的SBR等。例如可例举如下文献中所述的改性SBR:特开2010-077412 号公报、特开2006-274010号公报、特开2009-227858号公报、特开2006-306962号公报、以 及特开2009-275178号公报等，具体地说，可以优选使用通过与如下通式（1)所示改性剂的 反应获得的Mw为1. 0X105?2. 5X106的改性SBR。
[0037] [化学式1]
[0038]
【权利要求】
1. 一种轮胎用橡胶组合物，所述橡胶组合物包含橡胶组分、平均粒径为1. 5μπι以下且 氮吸附比表面积为3-60m2/g的氢氧化铝和湿式二氧化硅， 相对于100质量份的所述橡胶组分，所述氢氧化铝的含量为1-60质量份， 所述橡胶组合物通过在150°C以上的排出温度下至少混炼所述橡胶组分和所述氢氧化 铝获得。
2. 如权利要求1所述的轮胎用橡胶组合物，其中，所述氢氧化铝的平均粒径为0. 69 μ m 以下且氮吸附比表面积为3-50m2/g，所述湿式二氧化硅的氮吸附比表面积为80-300m2/g， 相对于100质量份的所述橡胶组分，所述湿式二氧化硅的含量为15-130质量份。
3. 如权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物，其中，130°C下的门尼粘度ML1+4为50 以上，且 常温下为液体的操作油含量、软化点低于51°C的树脂含量和软化点为51-140°C的树 脂含量满足下式： 1. 0X (常温下为液体的操作油含量）+〇· 6X (软化点低于51 °C的树脂含 量）+0· 4X (软化点为51-140°C的树脂含量）兰35 式中，操作油含量和树脂含量表示为相对于100质量份的所述橡胶组分的含量，单位 为质量份。
4. 如权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物，其中，所述排出温度为165°C以上。
5. 如权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物，其中，相对于100质量份的所述橡胶组 分，包含0. 1-20质量份的如下式（I)所示的硅烷偶联剂： (CpH2p+10)3Si-CqH2q-S-C0-C kH2k+1 (I) 式中，P为1-3的整数，q为1-5的整数，k为5-12的整数。
6. 如权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物，其用于轮胎用胎面。
7. -种充气轮胎，其具有使用权利要求1或2所述的轮胎用橡胶组合物制造的胎面。
【文档编号】B60C1/00GK104277260SQ201410247263
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年7月8日
【发明者】宫崎达也 申请人:住友橡胶工业株式会社