[发明专利]轮胎和可交联的弹性体组合物

说明书

本发明涉及轮胎和可交联的弹性体组合物。

更特别地，本发明涉及一种轮胎，所述轮胎包括通过交联可交联 的弹性体组合物而获得的至少一种结构元件，所述可交联的弹性体组 合物包括至少一种弹性体聚合物、至少一种二氧化硅增强填料、含至 少一个巯基的至少一种至少一种偶联剂和至少一种纳米尺寸的层状材 料。

而且，本发明还涉及可交联的弹性体组合物，它包括至少一种弹 性体聚合物、至少一种二氧化硅增强填料、含至少一个巯基的至少一 种偶联剂和至少一种纳米尺寸的层状材料，以及涉及通过交联所述可 交联的弹性体组合物获得的交联的制造制品。

此外，本发明还涉及含可交联的弹性体组合物的轮胎胎面胶，所 述可交联的弹性体组合物包括至少一种弹性体聚合物、至少一种二氧 化硅增强填料、含至少一个巯基的至少一种偶联剂和至少一种纳米尺 寸的层状材料。

在橡胶工业中，尤其在轮胎制造工业中，一直以来最难以实现的 目标之一是降低轮胎的滚动阻力，与此同时实现良好的耐磨性和满意 的抗湿滑性这样的目标。

实现前述目标的难度基本上来自于下述事实：一方面滚动阻力， 另一方面耐磨性和抗湿滑性以完全相反的方式受到制备轮胎，尤其轮 胎胎面胶所使用的可交联的弹性体组合物中使用的增强填料，常规地 主要由炭黑构成的增强填料的用量影响。

事实上，为了降低轮胎的滚动阻力，希望降低在可交联的弹性体 组合物中所使用的炭黑增强填料的用量；然而，这样的话，实现不了 满意的良好的耐磨性和抗湿滑性这二者。

为了在一定程度上克服含炭黑作为主要增强填料的可交联弹性体 组合物的上述缺点，本领域已知的现有技术建议用所谓的“白”填料， 例如石膏、滑石、高岭土、膨润土、二氧化钛、各类硅酸盐和特别是 二氧化硅来部分或完全替代炭黑，它们或者完全或者部分替代炭黑。 关于这一点，参见例如欧洲专利EP501227。

然而，使用二氧化硅作为弹性体组合物的增强填料具有数个缺点。 最明显的缺点之一是可交联的弹性体组合物的可加工性不足，这主要 是由于粘度过大。因此，为了实现二氧化硅在可交联的弹性体组合物 内包括的弹性体聚合物中的良好分散，需要强烈和长时间地热机械捏 合弹性体组合物。而且，二氧化硅颗粒甚至当微细地分散在弹性体聚 合物内时，也强烈倾向于聚结，因此通过形成聚集体，它会损害可交 联的弹性体组合物的储存稳定性且可交联的弹性体组合物粘度随着时 间明显增加。最后，在二氧化硅表面上存在的酸部分可引起与可交联 的弹性体组合物内常用的碱性物质，如硫化促进剂的强烈相互作用， 从而损害交联效率。

为了改进与弹性体聚合物的相容性，通常共混二氧化硅与偶联剂， 例如具有两个不同部分的含硫的有机硅烷产品：第一部分能与二氧化 硅表面上存在的硅烷醇基相互作用，第二部分加速与硫可固化的弹性 体聚合物的相互作用。使用二氧化硅与硅烷偶联剂的结合物尽管对弹 性体聚合物的增强具有明显的有益效果，但受限于在配混步骤过程中 可以实现的最大温度。

最近改进二氧化硅在可交联的弹性体组合物内分散的方法涉及通 过使用二氧化硅分散助剂，例如单官能二氧化硅屏蔽剂(shielding agent)(例如，与二氧化硅颗粒上的表面硅烷醇基化学反应但对弹性体 聚合物不具有反应性的二氧化硅疏水化剂)和物理屏蔽硅烷醇基以防 止在配混之后二氧化硅颗粒再次聚集(絮凝)的试剂，从而降低或替代 这种二氧化硅偶联剂的使用。例如，在欧洲专利申请EP890603和 EP890606中公开了使用二氧化硅分散助剂，例如烷基烷氧基硅烷、二 元醇(例如，二乙二醇或聚乙二醇)、氢化和非氢化的C₅和C₆糖类的脂 肪酸酯(例如，脱水山梨醇的油酸酯)、脂肪酸酯的聚氧乙烯衍生物， 和填料，例如云母、滑石、脲、粘土、硫酸钠。这种二氧化硅分散助 剂据说用于替代所有或一部分二氧化硅偶联剂，同时通过降低其粘度 和降低二氧化硅的再聚集，改进二氧化硅填充的弹性体组合物的可加 工性。然而，为了实现可交联弹性体组合物满意的交联，使用二氧化 硅分散助剂包括当将交联剂加入到弹性体组合物中时，在混合步骤中 使用增加量的硫，以替代否则将由含硫的二氧化硅偶联剂供应的硫。