[发明专利]具有含羧甲基纤维素的橡胶组分的充气轮胎

说明书

背景技术

炭黑和硅石填料典型地用作轮胎用橡胶复合物(compounds)中的增强材料。尽管是非常有效的增强材料，炭黑和硅石却为轮胎增加重量。因此希望获得备选的增强材料来部分地或完全地替代炭黑和硅石。另外，从环境考虑，可再生材料代替炭黑和硅石作为增强材料用于橡胶复合物中是所希望的。

发明概述

本发明涉及包括至少一种组分的充气轮胎，至少一种组分包括橡胶组合物，该橡胶组合物包括：

至少一种二烯型弹性体；

增强量的包括羧甲基纤维素以及硅石和炭黑的至少一种的至少两种填料。

发明叙述

公开包括至少一种组分的充气轮胎，该至少一种组分包括橡胶组合物，该橡胶组合物包括：

至少一种二烯型弹性体；

增强量的包括羧甲基纤维素以及硅石和炭黑的至少一种的至少两种填料。

该橡胶组合物包括羧甲基纤维素。各种数量的羧甲基键接于构成纤维素骨架的吡喃葡萄糖(glucopyranose)单体的一些羟基上。在一个实施方案中，取代的羧甲基的数量相当于吡喃葡萄糖单体(它构成羧甲基纤维素的纤维素骨架)的羟基的60-90％被羧甲基取代。该羧甲基团能够以游离酸(-CH₂-COOH)或盐(例如，-CH₂-COO^-Na⁺)存在。在盐形式中该羧甲基基团可以包括任何合适的金属抗衡离子(包括钠、钾、钙、锌或镁盐)，或有机抗衡离子(包括取代的铵或胍离子)。在一个实施方案中，该羧甲基基团是钠盐(-CH₂-COO^-Na⁺)的形式，作为羧甲基钠(sodium caboxymethyl)基团。

在一个实施方案中，该羧甲基纤维素具有60,000到120,000的分子量。在一个实施方案中，该羧甲基纤维素具有80,000到100,000的分子量。

羧甲基纤维素是以增强量存在于该橡胶组合物中。至于增强量，是指与不包括羧甲基纤维素的其它等同橡胶组合物相比，足以使固化橡胶组合物有提高的拉伸强度和模量的羧甲基纤维素的量。

在一个实施方案中，该橡胶组合物包括5-50phr的羧甲基纤维素。在一个实施方案中，该橡胶组合物包括15-40phr的羧甲基纤维素。在一个实施方案中，该橡胶组合物包括20-30phr的羧甲基纤维素。

该橡胶组合物也包括硅石和炭黑的至少一种。

该橡胶组合物包括至少一种附加的二烯烃型橡胶。代表性的合成聚合物是丁二烯和它的同系物和衍生物例如甲基丁二烯、二甲基丁二烯和戊二烯的的均聚产物，以及共聚物如从丁二烯或它的同系物或衍生物与其它不饱和单体形成的那些。后者(其它不饱和单体)是炔烃类，例如乙烯基乙炔；烯烃类，例如异丁烯，它与异戊二烯共聚合形成丁基橡胶；乙烯基化合物类，例如丙烯酸，丙烯腈(它与丁二烯聚合形成NBR)，甲基丙烯酸和苯乙烯，后者化合物(苯乙烯)与丁二烯聚合形成SBR，以及乙烯基酯类和各种不饱和醛类、酮类和醚类，例如，丙烯醛，甲基异丙烯基酮(methyl isopropenyl ketone)和乙烯基乙基醚。合成橡胶的特定例子包括氯丁二烯橡胶(neoprene)(聚氯丁二烯)，聚丁二烯(包括顺式-1，4-聚丁二烯)，聚异戊二烯(包括顺式-1，4-聚异戊二烯)，丁基橡胶，卤代丁基橡胶如氯丁基橡胶或溴丁基橡胶，苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶，1，3-丁二烯或异戊二烯与单体如苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的共聚物，以及乙烯/丙烯三元共聚物，也已知为乙烯/丙烯/二烯烃单体(EPDM)，和尤其，乙烯/丙烯/双环戊二烯三元共聚物。可使用的橡胶的附加例子包括烷氧基-甲硅烷基末端官能化的溶液聚合的聚合物(SBR，PBR，IBR和SIBR)，硅偶合和锡偶合的星形支化聚合物。优选的橡胶或弹性体是天然橡胶，合成聚异戊二烯，聚丁二烯和SBR。

在一个方面，橡胶优选是至少两种的二烯烃型橡胶。例如，两种或多种橡胶的结合物是优选的，如顺式1，4-聚异戊二烯橡胶(天然或合成的，虽然天然橡胶是优选的)，3，4-聚异戊二烯橡胶，苯乙烯/异戊二烯/丁二烯橡胶，乳液和溶液聚合得到的苯乙烯/丁二烯橡胶，顺式-1，4-聚丁二烯橡胶和乳液聚合制备的丁二烯/丙烯腈共聚物。

在本发明的一个方面，具有约20-约28％键接苯乙烯的相对普通的苯乙烯含量的乳液聚合得到的苯乙烯/丁二烯(E-SBR)也许可以使用或，对于一些应用，可使用具有中等-较高键接苯乙烯含量，即约30-约45％的键接苯乙烯含量的E-SBR。