[发明专利]一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎

说明书

本发明属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎。一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯‑丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。本发明创新性的引入了纳米级表面导电改性硅酸盐，纳米级表面导电改性硅酸盐有着同二氧化硅相同的降低轮胎滚动阻力、提升轮胎湿地抓地力的同时还可以增加轮胎的导电性，使得在法规允许的电阻范围内增加二氧化硅的用量，从而达到进一步降滚阻、提湿抓的目的。

技术领域

本发明属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎。

背景技术

随着绿色轮胎观点的提出，轮胎的滚动阻力和湿地抓地力越来越受到关注。相较于传统炭黑，二氧化硅以其特有的低滚动阻力和高湿地抓地力在轮胎领域被广泛应用。虽然二氧化硅的引入可以降低轮胎的滚动阻力，提升轮胎的湿地抓地力，但是由于二氧化硅的引入会使得轮胎的耐磨性能大大的下降，因此限制了二氧化硅在轮胎中的使用量。

一般认为电阻率小于1×10⁸Ω·cm的胶料可以顺利导除汽车行驶过程中产生的静电，从而满足汽车行驶安全的要求。而且由于二氧化硅为绝缘物质，相比炭黑，二氧化硅的引入使得轮胎的导电性能大大降低。因此也限制了二氧化硅在轮胎中的使用量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，本发明的第二个目的是提供上述的橡胶组合物的混炼方法，本发明的第三个目的是提供采用上述组合物的轮胎胎面和轮胎，本发明创新性的引入了纳米级表面导电改性硅酸盐，纳米级表面导电改性硅酸盐有着同二氧化硅相同的降低轮胎滚动阻力、提升轮胎湿地抓地力的同时还可以增加轮胎的导电性，使得在法规允许的电阻范围内增加二氧化硅的用量，从而达到进一步降滚阻、提湿抓的目的。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。

为设计成本发明橡胶组合物配方的橡胶组分，可以使用天然橡胶（NR）和/或基于二烯的合成橡胶例如聚丁二烯橡胶（BR）、聚异戊二烯橡胶（IR）、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶（SBR）。这些橡胶可以单独使用或者以它们的任何比例混合使用。

本发明所用的纳米级表面导电改性硅酸盐，如果使用的量小，其结果效果有可能变小，因此这不是优选的。相反，如果使用的量大，耐磨性和强度等性质的降低有可能变得不可接受，因此也不是优选的。作为进一步改进，所述的纳米级表面导电改性硅酸盐为5到40重量份，组分（a）和（b）为60到120重量份。

作为进一步改进，所述的纳米级改性硅酸盐为硅酸铝或者硅酸镁；硅酸铝的分子式为Al₂O₃·m*SiO₂·n*H₂O，其中m=1-5，n=1-5；硅酸镁的分子式为MgO·m*SiO₂·n*H₂O，其中m=1-5，n=1-5。

本发明由于采用了上述的技术方案，纳米级表面导电改性硅酸盐的引入与二氧化硅的增量使得轮胎的耐磨性和强度下降，因此本发明使用高比表面积的二氧化硅和小粒径、高结构度的炭黑来弥补耐磨性及强度的下降。使得轮胎的耐磨性及强度在可接受的范围内。