[发明专利]橡胶组合物的制备方法及橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物的制备方法以及通过使用所述方法制备的橡胶组合物。更具体地说，本发明涉及一种通过二氧化硅和硅烷偶联剂的充分反应得到的橡胶组合物的制备方法，以及通过使用上述制备方法制备的橡胶组合物。

背景技术

最近，强烈需要充气轮胎满足燃料消耗的减少和湿抓地性能的改进。为了满足这个需要，作为补强剂的二氧化硅被混合在用于挤压成型产品比如胎面等的橡胶组合物中。

然而，仅使用二氧化硅不能获得充分的补强特性。因此，通常在捏合步骤中将具有烷氧基的硅烷偶联剂与二氧化硅一起混入，于是二氧化硅和硅烷偶联剂发生反应，从而提高补强特性。然而，在所述传统的捏合步骤中，二氧化硅和硅烷偶联剂的反应很难充分完全反应。

作为对策，考虑进行较长时间的橡胶捏合用于为二氧化硅和硅烷偶联剂的反应充分地提供必需的热量。然而，在采用该捏合方法时，由于长时间的捏合，可能发生生产率的劣化，以及因橡胶的胶凝化导致的不能生产。

然后，为了通过二氧化硅获得充分的补强特性，在残留未反应的硅烷偶联剂的前提下，通常用硅烷偶联剂(混入超出所需量的过量硅烷偶联剂)进行所述捏合。

然而，在采用该捏合方法时，出现新的问题。亦即，在所述捏合步骤之后提供的挤压步骤中，经捏合的橡胶组合物被加热，于是，残留的未反应的硅烷偶联剂发生反应产生醇，比如乙醇等，从而在挤压成型产品中产生气泡。

此外，作为用于抑制生产率的劣化和捏合步骤中的橡胶的胶凝化、并且能导致硅烷偶联剂充分反应的捏合方法，还提出了如下方法。在所述方法中，设置加热箱诸如烘箱，接着在加热箱中，在40-100℃的温度范围内对橡胶组合物进行加热以为其提供热量(例如，专利文献1，JP-A 2007-246929)。

然而，在该方法中，需要额外的设备投资，并且没有意识到用于充分降低硅烷偶联剂的未反应率的热量的充分供给。

发明内容

(本发明待解决的问题)

考虑到上述问题，本发明的目的旨在于提供一种橡胶组合物的制备方法，其中硅烷偶联剂的未反应率被充分地降低，并且不需要额外的设备投资以及不会导致生产率的劣化，以及提供一种通过使用上述制备方法制备的橡胶组合物。

(解决所述问题的方法)

为了达到上述目的，提供了下列橡胶组合物的制备方法。亦即，如权利要求1所述的本发明是：

一种橡胶组合物的制备方法，其中二氧化硅和硅烷偶联剂被混入轮胎用原料橡胶中以制备橡胶组合物，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

捏合步骤，其中使用密闭捏合机将橡胶材料与硅烷偶联剂捏合在一起，其中所述橡胶材料通过混合100质量份的轮胎用原料橡胶和相对于100质量份的所述轮胎用原料橡胶为5-150质量份的二氧化硅获得的，以及

继所述捏合步骤之后提供的保持步骤，其中将所述捏合步骤中得到的橡胶块处于所述密闭捏合机的下方、在高温气氛下保持给定的时间段，以便将二氧化硅和硅烷偶联剂反应所必需的热量提供给上述橡胶块。

上述的橡胶组合物的制备方法可进一步具有如下特征：

根据总的混合热量Q来控制橡胶组合物的上述制备，其中总的混合热量Q是包括Q₁和Q₂在内的总和，Q₁是所述捏合步骤中的如下式所示的热史，Q₂是所述保持步骤中的如下式所示的热史。

这里，

Q＝∑Q₁+∑Q₂

Q₁＝EXP[(-20/(1.987/0.001)×{1/(T₁+273.16)-1/414.86}]×t₁

Q₂＝EXP[(-20/(1.987/0.001)×{1/(T₂+273.16)-1/414.86}]×t₂

0.5≤t₂≤6.0

141.7≤T₂≤165.0

t₁：捏合时间(分钟)

t₂：在密闭捏合机下方处的保持时间(分钟)

T₁：橡胶捏合温度(℃)

T₂：在密闭捏合机下方处的橡胶保持温度(℃)

所述的橡胶组合物的制备方法，可进一步地具有如下特征，

上述总的混合热量Q满足下式：

8≤Q≤30