用于充气轮胎部件的橡胶配混料的制作方法

文档序号:17848169发布日期:2019-06-11 21:57阅读:128来源:国知局
本发明涉及用于充气轮胎部件的橡胶配混料。具体地,本发明涉及用于胎面部件(treadportions)的橡胶配混料,本说明书将在不失一般性的情况下明确提及它。
背景技术
:已知,充气轮胎领域的部分研究集中于获得在滚动阻力和耐磨耗(abrasion)性方面表现更好性能的胎面。在这方面,长期以来已知使用二氧化硅作为胎面配混料中的增强填料。选择二氧化硅取决于其滚动阻力和湿路面抓地方面的优势。二氧化硅与硅烷偶联剂(silanebondingagents)组合使用,从而使硅烷偶联剂与二氧化硅的硅烷醇基结合以抑制其附聚(agglomeration),同时使其与聚合物基料化学结合。三烷氧基巯基烷基硅烷(trialkoxymercaptoalkyl-silanes)是一类非常有趣的硅烷偶联剂。实际上,这类硅烷偶联剂保证了橡胶配混料在磨损和滚动阻力方面的重要改进。具体地,已证实下述化合物是最有效的一种化合物。sh(ch2)3si(och2ch3)(o(ch2ch2o)5(ch2)13ch3)2然而,使用这类硅烷偶联剂具有增加所加工的配混料的粘度的缺点,对其加工性具有明显后果。通常,为避免上述加工性问题,在第一混炼步骤(母料)中使用氧化锌(zno)。氧化锌可以将硅烷的氢硫基封端,减少其反应性并因此避免由此产生的加工性问题。因此,母料中zno的作用是缓和三烷氧基巯基烷基硅烷的反应性。然而,即使设法避免粘度的不需要的增加,这种作用会导致三烷氧基巯基烷基硅烷在滚动阻力和特别是耐磨损性方面的效用的降低。换而言之,迄今为止,为了避免加工性问题,不可能完全受益于从使用三烷氧基巯基烷基硅烷可获得的全部优势。本发明的目的在于制备包括未封端的三烷氧基巯基烷基硅烷作为硅烷剂的用于充气轮胎部件的配混料,因此,在不引起现有技术的加工性缺点的情况下,充分利用其在滚动阻力和耐磨损性方面的优势。本发明的发明人意外地发现,使用特定官能化二氧化硅允许在母料中不同时存在zno的情况下使用三烷氧基巯基烷基硅烷,且不引起加工性问题。技术实现要素:本发明的目的是制备用于充气轮胎部件的橡胶配混料的方法;所述方法包括第一非生产性混炼步骤和生产性混炼步骤,在所述第一非生产性混炼步骤中,将至少一种可交联的不饱和链的聚合物基料、二氧化硅、包括在三烷氧基巯基烷基硅烷类中的硅烷偶联剂混炼在一起,在所述生产性混炼步骤中,将至少硫化体系和氧化锌添加至制备中的配混料中并混炼;所述方法的特征在于,所述二氧化硅由二羧酸官能化,且所述第一非生产性混炼步骤不包括氧化锌。此处和下文中,术语“可交联的不饱和链的聚合物基料”指的是任何天然或合成的非交联聚合物,其能够在与硫磺类(sulfur-based)体系交联(硫化)后呈现通常由弹性体呈现的所有化学物理和机械特性。此处和下文中,硫化体系指的是至少包含硫磺和促进剂化合物的各成分的复合物,制备配混料时,为了在配混料经受硫化温度时促进聚合物基料的硫化,在最后混炼步骤中添加该复合物。此处和下文中,“非生产性混炼步骤”指的是其中将除硫化体系外的各配混料成分添加到可交联的不饱和链的聚合物基料并混炼的混炼步骤;而“生产性混炼步骤”指的是将硫化体系添加至制备中的配混料并与之混炼的混炼步骤。优选地,在所述二羧酸中,两个羧基被由2至18个、更优选2至10个碳原子构成的烷基链隔开。优选地,所述二羧酸选自由琥珀酸、戊二酸、己二酸及其混合物组成的组中。优选地,所述硅烷偶联剂(silanebinder)是:sh(ch2)3si(och2ch3)(o(ch2ch2o)5(ch2)13ch3)2。本发明的进一步目的是使用本发明的方法获得的橡胶配混料。本发明的进一步的目的是由使用本发明的方法获得的配混料制成的充气轮胎部件,优选胎面部件。本发明的又一进一步目的是充气轮胎,其包括由使用根据本发明的方法获得的配混料制成的部件。具体实施方式纯粹通过说明的方式给出下列非限定性实施方案的实例。制备四种橡胶配混料,其中前三种(配混料a-c)构成比较例,同时使用根据本发明的方法制备最后一种(配混料d)。具体地,第一比较配混料(配混料a)提供的是:在母料中不使用zno和存在非官能化二氧化硅的情况下使用三烷氧基巯基烷基硅烷;第二比较配混料(配混料b)代表目前采用的解决方案,其与配混料a的不同在于,其在母料中使用部分zno以避免由于粘度增加导致的加工性问题;第三比较配混料(配混料c)与配混料b的不同在于提供的是:使用官能化二氧化硅;最后,根据本发明的配混料(配混料d)提供的是:仅在生产性混炼步骤期间加入zno的情况下,在母料中使用三烷氧基巯基烷基硅烷和官能化二氧化硅。根据下述步骤制备实例配混料。–制备配混料–(第一生产性混炼步骤–母料)在开始混炼之前,将可交联的不饱和链的聚合物基料、二氧化硅、硅烷偶联剂和氧化锌(如果提供的话)填充到具有切向转子且内部体积在230至270升之间的混炼机中,达到填充因子为66-72%。在40-60rpm的速度下运行混炼机,并且由此形成的混合物一旦到达145-165℃的温度时就排出。(第二非生产性混炼步骤)由先前步骤获得的混合物重新填充至在40-60rpm的速度下运行的混炼机中,其后,一旦达到130-150℃的温度就移出。(生产性混炼步骤)将硫化体系、抗氧化剂化合物和氧化锌添加至由先前步骤获得的混合物中,达到填充因子为63-67%。在20-40rpm的速度下运行混炼机,并且由此形成的混合物一旦达到100-110℃的温度时就排出。表i报道配混料a-d中的组成,以phr为单位。表is-sbr是通过溶液聚合法获得的聚合物基料,其平均分子量分别在800×103-1500×103之间和在500×103-900×103之间,苯乙烯含量在10至45%之间且乙烯基含量在20至70%之间。e-sbr是通过乳液聚合法获得的聚合物基料,其平均分子量分别在500×103-900×103之间,苯乙烯含量在20至45%之间且含油量在0至30%之间。二氧化硅*是表面积约为170m2/g的二氧化硅,由evonik公司以ultrasilvn3名称销售。二氧化硅**是由二羧酸官能化的二氧化硅,由solvay公司以名称销售。专利申请wo2014033300中描述制备这种二氧化硅的方法,将其包含在此以作参考。硅烷偶联剂属于三烷氧基巯基烷基硅烷类(结构式sh(ch2)3si(och2ch3)(o(ch2ch2o)5(ch2)12ch3)2),由evonik公司以si363名称销售。tbbs是用作硫化促进剂的化合物n-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺的首字母缩写。mbts是用作硫化促进剂的化合物巯基苯并噻唑-二硫化物的首字母缩写。tmq是用作抗氧化剂的化合物1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉的首字母缩写。对表i中报道的配混料进行粘度测量并且,一旦硫化,进行滚动阻力和耐磨耗性测量。根据astm1646标准测量粘度。滚动阻力源自配混料的动态特性。滚动阻力参数涉及在60℃下的tanδ值:在60℃下的tanδ值越低,滚动阻力越好。根据astmd5992标准测量动态特性。根据din53516标准测量耐磨耗性。为了更直接地了解本发明的优势,表ii报道上述测量值,以比较配混料a的值为指标。表iiabcd粘度100605064滚动阻力1009099100耐磨耗性1006060100对于粘度参数,值越低越优选;同时,对于滚动阻力和耐磨耗性参数,值越高越优选。从表ii中列出的值可以看出,使用官能化二氧化硅如何使得可以使用未封端的硅烷偶联剂(事实上仅在生产性混炼步骤中添加zno),却保证了同时保持粘度在不损害配混料加工性的水平。换而言之,凭借作为本发明目的的方法,可以充分利用三烷氧基巯基烷基硅烷在滚动阻力和耐磨损性方面的潜能,却不遭受来自高粘度的劣势。本发明的发明人已经实验发现,使用由二羧酸官能化的二氧化硅使得可以容纳由于三烷氧基巯基烷基硅烷反应性引起的粘度增加。因此,该效果允许发明人避免在母料中使用zno,因此如上所述可以充分利用三烷氧基巯基烷基硅烷的潜能。当前第1页12
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