[发明专利]用于轮胎部件的包括改性硅酸盐纤维的可硫化弹性体材料及其轮胎

说明书

本发明涉及用于轮胎部件的新型可硫化弹性体组合物，包括作为附加填料的改性硅酸盐纤维。此外，本发明涉及轮胎部件，包括可通过硫化所述组合物获得的弹性体材料，并且本发明涉及用于车辆的轮胎，包括所述轮胎部件中的一个或多个。根据本发明的硫化弹性体材料的特征在于良好的静态和动态机械性能，特别是在于特别低的迟滞性。有利地，本发明的包括所述轮胎部件中的一个或多个的轮胎具有降低的滚动阻力。

技术领域

本发明的目的是用于轮胎部件的新型弹性体材料，其特征在于良好的静态和动态机械性能，尤其是特别低的迟滞性。这些弹性体材料包括根据本文所述的工艺的纳米尺寸的改性硅酸盐纤维。此外，本发明涉及包括所述弹性体材料的轮胎部件和用于车辆车轮的轮胎，这种轮胎具有较低的滚动阻力。

背景技术

在橡胶工业中，更特别地在轮胎工业中，已知向弹性体组合物中添加增强填料，以通过硫化提高由其获得的弹性体材料的机械性能和耐磨性。

炭黑由于其强大的增强能力是最常用的填料。然而，它对制品赋予强的迟滞性，即，在动态条件下它增加所耗散的热量。在轮胎中，这导致滚动阻力的不期望的增加和总体上更高的燃料消耗，产生更多的污染排放和更高的运输成本。

目前，大多数车辆制造商越来越多地要求其供应商开发低滚动阻力轮胎以减少消耗。

为了降低弹性体材料的迟滞性，使用少量的炭黑和/或使用具有减小的表面积的炭黑不是决定性的，因为这样做牺牲了增强作用，从而使最终制品的机械性能和耐磨性恶化。

在这种意义上，通过使用所谓的“白”增强填料(例如，白垩、滑石、高岭土、膨润土、二氧化钛以及特别是二氧化硅填料)来实现改进，这些增强填料可以部分或全部代替弹性体材料中的炭黑，赋予它们较低的迟滞性，而同时保持足够的增强。

然而，仍然需要确定允许进一步改善迟滞性与增强之间的平衡的新型填料，以进一步降低轮胎的滚动阻力。

事实上，填充有二氧化硅的弹性体材料的迟滞性对于某些特定应用仍然保持太高，例如在具有超低滚动阻力(ULRR)的轮胎中或在自支撑轮胎(缺气保用型)中，其中需要显著更低的热量耗散和滚动阻力。填充有二氧化硅和/或硅酸盐的弹性体材料在被结合在承受强应力的轮胎部件(例如，胎面、底层、抗磨细长元件(或抗磨带)、侧壁、内层或侧壁插入件(对于自支撑轮胎是典型的))中时并不总是显示出足够的性能。

此外，填料、特别是二氧化硅的问题表现为：在动态条件下，即，当填充有二氧化硅并被硫化的弹性体材料在轮胎使用中受应力时，可能出现分散的填料的局部破坏，这不利地影响机械性能。这种现象随着动态模量的降低而发生，所述动态模量的降低在弹性体材料受到的变形较大时更加明显。在实践中，正是当轮胎受最大应力的时候且正是当弹性体材料应该显示出最好的机械性能的时候，填料的增强作用却缺乏了。这种现象称为佩恩效应(Payne effect)。

基于硅酸盐纤维的填料虽然意外地改善了经受高行驶速度和/或极端驾驶条件的汽车的驾驶性能，但是似乎没有克服二氧化硅在较高的变形下滚动阻力过高和支撑较小的缺点。

在这方面，本申请人名义下的文献WO2012164433A1描述了在极端条件下使用期间具有改进的性能的轮胎，特别是具有改进的驾驶稳定性，尤其是在车辆的后侧处。在这些轮胎中，至少一层弹性体材料施加在相对于胎面带的径向内部位置中，所述弹性体材料包括由硅酸镁和/或硅酸铝(特别是海泡石)构成的纳米尺寸的纤维。所述纤维可以通过用季铵盐或鏻盐处理来改性。如从该文献的表2所示的数据可以看出，弹性体材料(样品2)通过这样改性的海泡石纤维得到显著增强，但是同时与填充有二氧化硅的材料(样品1*)相比，它显示出动态剪切模量随着动态变形的增加而强烈降低(高佩恩效应)并具有更高的迟滞性。

Pasbakhsh P.等，Applied Clay Science第48卷，第405-413页(2010)公开了包括用硅烷衍生物改性的埃洛石纳米管的可硫化弹性体组合物，所述硅烷衍生物不是无定形二氧化硅的前体。