[发明专利]橡胶组合物及轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合作为轮胎胎面构件的橡胶组合物，更具体地涉及通过使用具有特定结构的沉淀二氧化硅作为补强填料来制备并且改进低发热性和耐磨耗性的橡胶组合物和通过使用该橡胶组合物制造的轮胎。

背景技术

目前已使用炭黑作为橡胶用补强填料。这是因为炭黑可赋予橡胶组合物以高耐磨耗性。近年来，随着社会要求节省资源和节约能源，为节约汽车燃料消耗的目的，也已开始要求轮胎橡胶的低发热性(low heat build-up)。当通过单独使用炭黑可实现低发热性时，考虑降低炭黑配混量或使用具有大粒径的炭黑，但是，在这两种情况下，已知并没有防止补强、耐磨耗性和湿路面上抓地性的降低。另一方面，已知使用二氧化硅作为填料以增强低发热性(例如，参见专利文献1-4)。然而，二氧化硅颗粒趋于通过作为二氧化硅表面官能团的硅烷醇基团的氢键而聚集，并且由于具有亲水性的-OH基致使硅烷醇基团与橡胶分子的润湿性较差，从而恶化二氧化硅至橡胶中的分散。为了改进上述问题，不得不延长捏合时间。另外，由于二氧化硅至橡胶中的不充分分散，橡胶组合物的门尼粘度增加，其中涉及橡胶组合物在加工性如挤出方面较差的缺陷。另外，由于二氧化硅颗粒表面为酸性，在硫化橡胶组合物时二氧化硅吸附作为硫化促进剂的碱性物质，妨碍橡胶组合物被充分硫化，因此其中涉及弹性模量没有增强的缺陷。

为了改进上述缺陷，已经开发了硅烷偶联剂，但是二氧化硅的分散仍没有达到足够高的水平，特别难以获得工业上良好的二氧化硅颗粒的分散。因此，尝试将其表面用疏水性赋予剂处理的二氧化硅混炼以促进硅烷偶联剂的反应(专利文献5)。

另外，专利文献6中公开了使用疏水性的沉淀二氧化硅。然而，由于使用已进行完全疏水化处理的沉淀二氧化硅，与硅烷偶联剂反应的表面硅烷醇基团消失，因此其中涉及橡胶没有充分补强的缺陷。另外，为了改进低发热性，使用具有增大粒径的二氧化硅，但是在这种情况下，二氧化硅的比表面积由于粒径增大而降低，从而劣化了补强性。专利文献7中公开了使用具有特定形状的二氧化硅，但是橡胶组合物的低发热性和耐磨耗性不够高。

专利文献1：日本专利申请特开平6-248116

专利文献2：日本专利申请特开平7-70369

专利文献3：日本专利申请特开平8-245838

专利文献4：日本专利申请特开平3-252431

专利文献5：日本专利申请特开平6-248116

专利文献6：日本专利申请特开平6-157825

专利文献7：日本专利申请特开2006-37046

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供一种橡胶组合物和通过使用该橡胶组合物制造的轮胎，所述橡胶组合物改进了沉淀二氧化硅至橡胶组合物中的分散并改进了低发热性和耐磨耗性，并且所述橡胶组合物适合作为轮胎胎面构件。

用于解决问题的方案

本发明人已发现，在含有沉淀二氧化硅的橡胶组合物中，通过提供具有特定结构的沉淀二氧化硅获得低发热性，同时改进所述橡胶组合物的耐磨耗性和补强性，因此得以完成本发明。

本发明的橡胶组合物是通过将天然橡胶和/或二烯类合成橡胶与结构性沉淀二氧化硅、具有特定结构的硅烷偶联剂和炭黑配混并混炼它们而制备的橡胶组合物。

本发明中所用的沉淀二氧化硅的特征在于具有由以下指标表示的结构(一次聚集)。

即，十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积(CTAB)(m²/g)和通过声学粒径分布测量测定的一次聚集体的直径的最频值A_ac(nm)满足如下所示式(I)：

A_ac≥-0.76×(CTAB)+274  (I)

以及灼烧损失(ignition loss)(当在750℃下加热3小时时的质量减少％)与加热损失(当在105℃下加热2小时时的质量减少％)优选满足如下所示式(II)：

(灼烧损失)-(加热损失)≤3  (II)

含有以上沉淀二氧化硅的橡胶组合物可兼顾低发热性与耐磨耗性。

本发明中所用的沉淀二氧化硅通过在该方法中通过中和硅酸的碱金属盐如硅酸钠的水溶液与无机酸如硫酸等使沉淀二氧化硅沉积和沉淀的方法获得，该方法是根据所谓沉淀二氧化硅的生产方法的方法。

发明的效果