[发明专利]橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶组合物和使用该橡胶组合物的充气轮胎， 更具体涉及高度平衡低滚动阻力和低温下的挠性的橡胶组合 物。

背景技术

近来，关于与日益关注的环境问题有关的世界范围的二氧 化碳排放控制，强烈要求机动车的低燃料消耗和安全性。为了 应对此类要求，关于轮胎性能，需要降低滚动阻力以及改进抓 地性能如湿路面抓地性能和干路抓地性能等。作为降低轮胎滚 动阻力的方式，使用具有低损耗角正切(tanδ)和低生热性的橡胶 组合物作为应用至轮胎胎面部的橡胶组合物是有效的。已知通 常广泛用于轮胎胎面部的丁二烯橡胶或者具有低苯乙烯含量和 低乙烯基含量的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶在低温下的挠性优 良，这是因为与其他合成橡胶相比，其玻璃化转变温度(Tg)低。

然而，当丁二烯橡胶或具有低苯乙烯含量和低乙烯基含量 的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶用于胎面时，因为此类橡胶组合物 的损耗角正切(tanδ)低，所以存在难以获得足够的抓地性能的问 题。

作为用于获得具有低生热性的橡胶组合物的方式，考虑降 低填料如炭黑或二氧化硅等的量以及使用具有大粒径的炭黑 等。然而，在任何情况下，都不能避免橡胶组合物的补强性、 耐磨耗性和在湿路面上的抓地性的劣化。作为用于获得具有低 生热性橡胶组合物的另一方式，开发很多改进填料在橡胶组合 物中的分散性的技术。它们之中最有效的是以下方法：其中将 通过使用烷基锂的阴离子聚合获得的共轭二烯类聚合物的聚合 活性部位，通过与填料相互作用的官能团来改性(例如，参见 JP-B-H05-87530、JP-A-H06-49279和JP-A-S62-207342)。然而， 当改性的共轭二烯类聚合物用作橡胶组分时，如果配混大量软 化剂，特别是芳族油，改进填料分散性的效果并未充分开发， 并存在橡胶组合物的作业性、低生热性、断裂特性(fracture characteristics)和耐磨耗性不能得到充分改进的问题。还已知提 供优良的低温下的挠性同时保持加工性的技术，但是效果不够 充分，同时滚动阻力不能得到改进(例如，参见 JP-A-H10-53671)。

另一方面，作为应用至轮胎胎面部的橡胶组合物，优选为 具有高贮存弹性模量(G′)的橡胶组合物以确保抓地性能，因此 要求开发具有低损耗角正切(tanδ)和高贮存弹性模量(G′)的橡 胶组合物。关于此点，作为用于改进橡胶组合物贮存弹性模量 (G′)的方式，已知其中增加橡胶组合物中炭黑的配混量的方法。 然而，当增加橡胶组合物中炭黑的配混量时，虽然橡胶组合物 的贮存弹性模量(G′)能得到改进，但是橡胶组合物的损耗角正 切(tanδ)同时增加，从而劣化橡胶组合物的低生热性，并且进一 步橡胶组合物的门尼粘度增加，从而引发加工性劣化的问题。 尽管存在添加软化剂以用于改进加工性的的方法，但耐磨耗性 和滚动阻力也如上所述劣化。所以，强烈要求开发平衡上述相 冲突性能(conflicting performance)的橡胶组合物。

特别地，一般要求应用至未镶钉轮胎(studless tire)胎面部 的橡胶组合物确保在低温下的挠性(此处所用术语“低温”的意 思是在冰雪上行驶期间的温度，其为约-20至0℃)，因此其经常 为通过使用具有低玻璃化转变温度的聚合物如丁二烯橡胶(BR) 或天然橡胶(NR)等来使低温下的弹性模量设定至低水平的橡 胶组合物。然而，如上所述，配混有具有低玻璃化转变温度的 聚合物如丁二烯橡胶(BR)或天然橡胶(NR)等的橡胶组合物，其 tanδ低，因此难以赋予轮胎以足够的抓地性能。一般而言，存 在以下趋势：当低温下的弹性模量降低时，高温下的弹性模量 (此处所用术语“高温”是正常行驶期间影响操纵性的温度)也降 低，因此存在在常规未镶钉轮胎中在高温区域不能保持足够的 抓地性能的问题。此外，在正常行驶期间，也未在湿路面上获 得足够的摩擦系数，并因此在未镶钉轮胎中使用上述橡胶组合 物，难以改进正常行驶期间的在湿路面上的抓地性能(湿路面性 能)。