[发明专利]包含苯乙烯/丁二烯乳液共聚物的轮胎胎面

说明书

本发明涉及一种包含可交联橡胶组合物的轮胎胎面，该橡胶组合物包含至少一种苯乙烯与丁二烯的乳液共聚物，本发明还涉及改善这种胎面耐磨性的方法。本发明应用于主要由炭黑作为补强填料的胎面。

众所周知，用于轮胎胎面的橡胶组合物可仅包含苯乙烯和丁二烯的共聚物(在本说明书的其它部分也称之为SBR)，或者，根据所需性能，加入其它弹性体。

SBR最常规的是以乳液形式制得，即，通过在含水介质中使乳化剂与单体缔合制得。这种乳化剂具有三种主要功能：

-产生单体的稳定且分散良好的乳液；

-使单体在胶束内增溶，其中，所述的单体将更易接近自由基，和

-防止共聚物沉淀的形成。

主要采用的乳化剂包括脂肪酸皂，例如，癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸或油酸的皂，或者树脂酸的皂(也称之为树脂皂或松香皂)，例如，诸如四氢松香酸的松香酸或氢化松香酸型的皂。

也可以采用合成乳化剂，如硫酸芳酯、十二烷基磺酸钠或过氧化异丙苯。

苯乙烯与丁二烯乳液共聚方法有两种主要类型，一种方法是高温法(在大约50℃的温度下进行)，适用于制备高度支化的SBR，另一种方法是低温法(在15-40℃下进行)，用于生产更多线型的SBR。

可用于所述高温法中的几种乳化剂的效果(作为所述乳化剂数量的函数)的详细描述例如可参见下述由C.W.Carr，I.M.Kolthoff；E.J.Meehan(明尼苏达州，明尼亚波利，明尼苏达州立大学)撰写的两篇文献，公开于聚合物科学杂志(Journal of Polymer Science)，1950，第V卷，第2期，201-206页和1951，第VI卷，第1期，73-81页。

有关所述低温法的性能的比较例，例如可参考下述文献：工业和工程化学(Industrial and Engineering Chemistry)，1948，第40卷，第5期932-937页，作者为E.J.Vandenberg，G.E.Hulse，Hercules Powder Company，Wilmington，Delaware；和工业和工程化学(Industrial and Engineering Chemistry)，1954，第46卷，第5期1065-1073页，作者为J.R.Miller，H.E.Diem，B.F.GoodrichChemical Co.，Akron，Ohio。

通常，需要指出，在单体混合物中乳化剂的浓度越高，共聚合的速率越高，这种现象会一直持续，直至单体转化率达到接近反应完全的程度。

进而，乳化剂浓度增加将使得SBR赋予其中掺入的橡胶组合物进一步改善的“未硫化粘性”(即，在未硫化的橡胶组合物状态下粘附至其它未硫化橡胶组合物上的能力)。

还需指出，过量乳化剂的存在，即通常其浓度大于8phr(重量份数/100份弹性体)，将使得难以在不破坏大分子结构的前提下提取共聚物并回收未反应的单体，其原因是，在水相中存在由过量乳化剂形成的泡沫。

此外，该过量乳化剂还使以此方式制备的包含SBR的硫化橡胶组合物具有很普通的物理性能。

与此相反，当在所述单体混合物中乳化剂浓度较低时，典型地低于4phr时，聚合速度会显著降低。关于这一点，可引用日本专利JP-A-82/53544，该文献公开了以低乳化剂含量(低于或等于3phr)乳液的形式制备的SBR在降低包含该SBR的轮胎胎面的滚动阻力方面的用途。

为此，市售的乳液SBR的特征在于，其乳化剂浓度通常为4-8phr。

本领域的技术人员公知，乳液SBR非常适于以未硫化状态使用。

SBR也可在烃溶剂中通过阴离子聚合法以溶液的形式制备，该反应通过含锂引发剂进行。以此方式制备的SBR在硫化状态下表现出特殊的物理性能，并具有令人满意的耐磨性。

常规乳液SBR的一个主要缺点是，与那些包含溶液SBR的轮胎胎面相比，包含这些SBR的轮胎胎面表现出滞后效应增大。

本发明的目的是提供一种耐磨性得到改善的轮胎胎面，其包含一种可交联的橡胶组合物，该组合物一方面包含至少一种苯乙烯与丁二烯的弹性体乳液共聚物，另一方面包含补强填料，该补强填料含有高比例(即，质量分数大于50％)的炭黑，这样，所述炭黑在所述组合物中的含量大于或等于55phr。