[发明专利]强化材料、弹性体组合物和包含其的用于车轮的轮胎

说明书

本发明涉及包括强化材料的用于生产用于车轮的轮胎的新的弹性体材料，其具有良好的机械性质，尤其是与低滞后值有关的高模量。所述强化材料能够通过将二氧化硅在混合弹性体组合物期间原位地或之前用均用反应性烯基官能团取代的特别的硅烷化试剂(A)和倍半硅氧烷(B)衍生化而获得。

技术领域

本发明涉及用于生产用于车轮的轮胎的新的弹性体材料，其特征在 于，良好的机械性质，尤其是与低的滞后值有关的高的模量。这些弹性 体材料包含能够通过将二氧化硅在混合弹性体组合物期间原位地或预先 采用特别的硅烷化试剂和倍半硅氧烷(二者用反应性烯基官能团取代)官 能化获得的新的强化材料。

此外，本发明涉及轮胎的组件和涉及包含所述弹性体材料的用于车 轮的轮胎，这样的轮胎提供有改进的机械性质和较低的滚动阻力。

背景技术

在橡胶工业中，并且更特别地在轮胎工业中，典型地将强化填料添 加至弹性体材料，从而改进通过硫化由其获得的材料的机械性质和耐磨 性。

由于其高的强化力，炭黑是最常用的填料。然而，其对制品赋予强 的滞后，即，其增加了动态条件下的消散的热。在轮胎中，这导致滚动 阻力的不期望的增加，和总体上导致更高的燃料消耗，导致产生更大的 污染排放和更高的运输成本。目前，大多数汽车制造商越来越多地需要 它们的供应商开发低滚动阻力轮胎以降低消耗。

为了降低弹性体材料的滞后，并非决定性的是使用少量炭黑和/或具 有降低的表面积的炭黑，因为这样做使强化活性折中，由此使最终产品 的机械性质和耐磨性恶化。

甚至添加硬化树脂也不能够赋予高的模量和低的滞后的期望的平 衡。甚至在该情况下两种性质事实上倾向于并列增长。

相反地，通过引入大量硫和氧化锌而增加材料的交联，可以提高强化而不具有滞后方面的相应增加，然而以牺牲材料的强度为代价，其变得脆弱。

在这种意义上改进的平衡通过使用所谓的“白色”强化材料，特别 是二氧化硅(填料，其可以部分地或全部替代弹性体材料中的炭黑并且对 它们赋予较低的滞后，同时保持充分的强化)得以实现。

然而，填充有二氧化硅的弹性体材料的滞后对于某些特定应用而言 仍然保持得过高，例如在具有超低滚动阻力(ULRR)的轮胎中或自支撑轮 胎(漏气保用)中，其中反而需要明显较低的热分散和滚动阻力。填充有二 氧化硅和/或硅酸盐的弹性体材料在引入经受强应力的轮胎组件，如胎 面、底层、胎圈保护层、侧壁、内层或侧壁插入件(典型地自支撑轮胎的) 时并不总是显示足够的性能。

在胎圈和胎圈保护层的情况下，二氧化硅本身通常甚至并不能够赋 予对于那些特定应用而言足够高的强化。传统上，用于胎圈和用于胎圈 保护层的配混物包括炭黑代替二氧化硅，苯酚-甲醛类型的硬化树脂和明 显的量的硫和氧化锌，其通过硫化导致材料的显著交联和高模量。然而， 系统滞后也成比例增加。

已知的填料，尤其是二氧化硅和炭黑的另外的问题以以下事实为代 表：在动态条件下，即当用二氧化硅和/或炭黑填充并且硫化的弹性体材 料在使用中在轮胎中经受应力时，可能出现分散的填料的部分崩溃，这 负面地影响机械性质。当弹性体材料经受的变形较高时，随着更明显的 动态模量的降低出现该现象。该现象被称为佩恩效应(Payne)。然而在实 践上，就在轮胎受到最大应力时，然后恰好当弹性体材料应当显示出最 佳的机械性能时，缺乏填料的强化效果。

为了改进二氧化硅的分散和相容性，通常将硅烷化试剂用于弹性体 材料中，例如双-(3-三乙氧基甲硅烷基)丙基四硫化物和二硫化物、(3-三 乙氧基甲硅烷基)丙基巯基硅烷或双-(3-三乙氧基甲硅烷基)丙基二硫化 物，其能够与二氧化硅的羟基反应并且通过巯基部分与弹性体相互作用， 然而结果并不总是最佳的。

还已研究了替代性填料，基于纳米尺寸的硅酸盐纤维如海泡石(其出 人意料地改进了经受高运行速度和/或极端驾驶条件的汽车的驾驶性)看 起来并没有克服在二氧化硅的较高变形下的过度的滚动阻力和较低支撑 的缺点。