橡膠組合物中的高苯乙烯含量sbr的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及橡膠組合物，并且更確切地說涉及有具有高苯乙烯含量的苯乙 烯-丁二烯共聚物的橡膠組合物、由此類橡膠組合物制成的制品和用于制造所述制品的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 至少部分地由橡膠組合物制成的一些制品需要由被表征為具有高剛性和/或硬 度的橡膠組合物形成。存在所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的不同技術(shù)以增加橡膠組合物的剛 性，其通過使用例如較高負(fù)載量的增強(qiáng)填充劑，使用增強(qiáng)樹脂和/或較高負(fù)載量的硫化劑 來在橡膠組合物中產(chǎn)生較多交聯(lián)，并且因此導(dǎo)致經(jīng)固化橡膠組合物的剛性特性增加。
[0003] 這些相同的熟練技術(shù)人員已知輪胎設(shè)計(jì)者必須常常在其所設(shè)計(jì)的輪胎的某些特 征方面進(jìn)行折衷方案。改變輪胎設(shè)計(jì)以改進(jìn)一種特征將常常導(dǎo)致?lián)p害（compromise);即， 在另一種輪胎特征中的抵消性降低。當(dāng)使用較高負(fù)載量的增強(qiáng)填充劑或硫化劑時(shí)或當(dāng)使用 增強(qiáng)樹脂以增加經(jīng)固化橡膠組合物的剛性時(shí)存在一種此類折衷，所述折衷處于所獲得的所 需剛性增加與經(jīng)固化和未固化橡膠組合物的其它特性劣化之間。實(shí)際上，由于此類較高負(fù) 載量，導(dǎo)致未固化橡膠組合物的粘度增加和焦燒值減少并且經(jīng)固化橡膠組合物的伸長率和 撕裂特性劣化。
[0004] 橡膠工業(yè)（包括輪胎工業(yè)）持續(xù)探索可以打破一些已知折衷的新材料和輪胎結(jié) 構(gòu)?？梢园ㄔ谙鹉z組合物中以增加橡膠在一個(gè)領(lǐng)域中的所需特性而未如所料地對(duì)另一個(gè) 領(lǐng)域中的特性產(chǎn)生不利影響的添加劑或其它材料是打破已知折衷的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的特定實(shí)施例包括由基于可交聯(lián)彈性體組合物的橡膠組合物制成的輪胎 組件，所述可交聯(lián)彈性體組合物每100橡膠重量份（parts by weight of rubber ;phr)包 含lOOphr的實(shí)質(zhì)上不飽和二稀橡膠、介于30phr與150phr之間的增強(qiáng)填充劑和介于2phr 與50phr之間的高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加劑，所述苯乙烯-丁二烯共聚物 添加劑的苯乙烯含量在50重量％與90重量％之間。橡膠組合物可以進(jìn)一步包括用于使彈 性體組合物固化的硫化系統(tǒng)。
[0006] 在一些實(shí)施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物添加劑的苯乙烯含量可以在55重量％與 80重量％之間。因?yàn)樗媒?jīng)固化橡膠組合物的剛性可以被表征為高剛性，所以本發(fā)明的特 定實(shí)施例的輪胎組件可以包括圍繞輪胎胎圈區(qū)域和輪胎面（包括冬季輪胎面）的組件。
[0007] 從本發(fā)明特定實(shí)施例的以下較詳細(xì)描述將顯而易見本發(fā)明的前述和其它目標(biāo)、特 征和優(yōu)勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明的特定實(shí)施例包括含有高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物的橡膠組合 物，所述橡膠組合物適用于制造橡膠制品并且尤其適用于制造具有高剛性的橡膠制品。添 加到此類橡膠組合物中的苯乙烯-丁二烯共聚物被表征為具有高苯乙烯含量；即，苯乙烯 含量為至少50重量％。
[0009] 已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，通過向橡膠組合物中添加高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共 聚物，橡膠組合物的固化剛性增加而經(jīng)固化橡膠組合物的粘結(jié)（cohesive)特性不相應(yīng)降 低，所述經(jīng)固化橡膠組合物的粘結(jié)特性降低典型地在通過使用增加量的增強(qiáng)填充劑或硫化 劑或通過添加增強(qiáng)樹脂來增加剛性時(shí)發(fā)生。此外，橡膠組合物的未固化特性隨著門尼粘度 (Mooney viscosity)減小和焦燒時(shí)間增加而改進(jìn)，再次打破所述折衷。
[0010] 如本文所用，"二烯彈性體"和"橡膠"是同義的術(shù)語，并且可以互換使用。
[0011] 如本文所用，"基于"是認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例是由在其組裝時(shí)未固化的經(jīng)硫化或 固化橡膠組合物制成的術(shù)語。因此，經(jīng)固化橡膠組合物是"基于"未固化橡膠組合物。換言 之，交聯(lián)橡膠組合物是基于或包含可交聯(lián)橡膠組合物的成分。
[0012] 現(xiàn)在將詳細(xì)參考通過解釋和本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)例所提供的本發(fā)明實(shí)施例。舉例來 說，說明或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可以與另一個(gè)實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生第三個(gè) 實(shí)施例。本發(fā)明意圖包括這些和其它修改和變化。
[0013] 本文所揭示的橡膠組合物適用于由橡膠制成的許多類型的制品，包括輪胎組件、 軟管、傳送帶等等。因?yàn)檫@些橡膠組合物在固化后可以被表征為具有高剛性，所以其尤其適 用于制造其中常常需要高剛性特性的輪胎組件，如在胎圈區(qū)域，例如三角膠（apex)、胎圈填 充劑和胎圈包布（chafer)中。如所屬領(lǐng)域中已知的，胎圈是定位從胎圈延伸到胎圈的輪胎 簾線的金屬絲圈。橡膠組合物也適用作用于輪胎面的材料，包括適用于翻新輪胎的經(jīng)翻新 橡膠。其也適用于需要高剛性但通常不經(jīng)歷高溫操作的胎面，如冬季或雪地輪胎和農(nóng)業(yè)輪 胎。
[0014]包括在此處所揭示的橡膠組合物中的高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加 劑是苯乙烯與丁二烯的共聚物。SBR橡膠也是苯乙烯和丁二烯的共聚物，其是工業(yè)中最常使 用的橡膠之一。此類共聚物典型地通過兩種工藝之一來制造，所述工藝是生產(chǎn)E-SBR的乳 液工藝和生產(chǎn)S-SBR的溶液工藝。對(duì)于適用作本文所揭示的橡膠組合物中添加劑的高苯乙 烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物而言，任一工藝都是可接受的，只要所述苯乙烯含量在所揭 示的范圍內(nèi)即可。
[0015]應(yīng)注意，典型地用于輪胎制造中的SBR橡膠是約25重量％苯乙烯或高達(dá)45重 量％。隨著苯乙烯含量（content)增加超過所述含量（level)，橡膠的"橡膠"性質(zhì)開始下 降，并且彈性體變得更加剛性。因此，這些具有較高含量苯乙烯的SBR未典型地用于輪胎制 造中。
[0016]在本文所揭示的橡膠組合物中，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加劑的苯 乙稀含量是至少50重量％，或替代性地在50重量％與90重量％之間。在特定實(shí)施例中， 苯乙烯含量可以在55重量％與80重量％之間，在60重量％與80重量％之間或在60重 量％與75重量％之間。添加到橡膠組合物中的苯乙烯-丁二烯共聚物的量可以在2phr與 50phr之間，或替代性地在5phr與50phr之間，在10phr與40phr之間，在5phr與40phr之 間，在5phr與30phr之間或在10phr與30phr之間。
[0017]應(yīng)注意，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加劑并非作為橡膠組合物的橡膠 組分的一部分而是作為獨(dú)立的添加劑包括在本文所揭示的橡膠組合物中。因而，橡膠組分 包括添加到組合物中的所有彈性體材料，但如本文中所論述，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二 烯共聚物添加劑不作為橡膠組分的一部分包括在內(nèi)。換言之，本文所揭示的所有橡膠組合 物具有l(wèi)OOphr的橡膠，但高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物添加劑不包括在此lOOphr 含量中。當(dāng)然，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，高苯乙烯含量苯乙烯-丁二烯共聚物可以通過用 因子乘以組合物而包括在橡膠組合物的"彈性體"部分中，但此類包括僅是一種計(jì)算橡膠組 合物中組分的不同方法。
[0018]本文所揭示的橡膠組合物的適用彈性體包括高度不飽和的二烯彈性體。二烯彈性 體或橡膠應(yīng)理解成意味著至少部分地由二烯單體（帶有兩個(gè)碳-碳雙鍵，不論是否共軛的 單體）產(chǎn)生的那些彈性體（即，均聚物或共聚物）。實(shí)質(zhì)上不飽和二烯彈性體應(yīng)理解成意味 著至少部分地由共軛二烯單體產(chǎn)生的那些二烯彈性體，所述二烯彈性體中二烯來源（共軛 二?。┑某蓡T或單元的含量大于15摩爾％。
[0019]因此，舉例來說，如丁基橡膠、腈橡膠、或乙烯-丙烯二烯三元共聚物 (ethylene-propylene diene terpolymer;EPDM)類型或乙稀-乙酸乙稀醋共聚物類型的 二烯與a _烯烴共聚物的二烯彈性體并不處于前述定義內(nèi)，并且可以特定地描述為"實(shí)質(zhì) 上飽和"二烯彈性體（二烯來源單元的含量較低或極低，即，小于15摩爾％ )。本發(fā)明的特 定實(shí)施例不包括實(shí)質(zhì)上飽和二烯彈性體。
[0020] 高度不飽和的二烯彈性體處于實(shí)質(zhì)上不飽和二烯彈性體的類別內(nèi)，其應(yīng)理解成特 定地意味著二烯來源（共軛二烯）單元的含量大于50摩爾％的二烯彈性體。本發(fā)明的特 定實(shí)施例不僅可以不包括實(shí)質(zhì)上飽和的二烯彈性體，而且也可以不包括并非高度不飽