輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料的制作方法
【專利摘要】一種輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料，其依序包括至少一種具有可交聯(lián)的不飽和鏈的聚合物基料、二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑、硫化體系和木質(zhì)素，所述木質(zhì)素的至少部分芳族環(huán)使用胺取代基來取代。
【專利說明】
輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料。
【背景技術(shù)】
[0002] 迄今已知二氧化硅作為補(bǔ)強(qiáng)填料在用于輪胎，特別用于胎面的配混料中的使用。
[0003] 二氧化硅由于其在滾動(dòng)阻力和濕抓地性方面的優(yōu)勢(shì)而用于部分地或全部地代替 炭黑。由于二氧化硅在聚合物基料中分散的困難，二氧化硅的使用產(chǎn)生一系列的缺點(diǎn)。該問 題來源自有利于形成氫鍵的表面硅烷基團(tuán)在二氧化硅上的存在，因此，二氧化硅顆粒聚集， 并且獲得具有與橡膠的疏水特性的低水平相容性的二氧化硅的親水特性。二氧化硅在橡膠 配混料中差的分散導(dǎo)致配混料的物理-機(jī)械特性的極大的波動(dòng)和不均勻，特別是低的耐磨 耗性。為了解決上述分散問題，迄今已知硅烷偶聯(lián)劑的使用;所述試劑通過與硅烷醇基團(tuán)結(jié) 合而抑制了上述氫鍵的形成，同時(shí)，它們使二氧化硅化學(xué)結(jié)合至聚合物基料。
[0004] 此外，使用二氧化硅需要在配混料中存在特定的增塑劑從而有利于配混料的加工 性。
[0005] 認(rèn)為需要的解決方案在于：良好地改善包含二氧化硅的配混料的滾動(dòng)阻力和耐磨 耗性，同時(shí)，有利于配混料的加工性，由此也避免增塑劑的使用。
[0006] 木質(zhì)素是形成木材的天然高分子之一，其構(gòu)成所述木材的33重量％。木質(zhì)素不溶 于非極性和有機(jī)溶劑，并且其可以借助于磺化過程從纖維素中分離。木質(zhì)素以木質(zhì)素磺酸 的鈣鹽或鈉鹽的方式溶解，同時(shí)纖維素保持不變，并且一旦分離，則用于紙或其它纖維素制 品的生廣。
[0007] 現(xiàn)在迄今已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)于在生產(chǎn)紙時(shí)作為木材的副產(chǎn)物的木質(zhì)素的使用的解決 方案的研究。在該點(diǎn)上，必須說明的是，木質(zhì)素的處理表示在紙生產(chǎn)鏈中的限制階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是一種輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料，所述橡膠配混料包 括至少一種具有可交聯(lián)的不飽和鏈的聚合物基料、二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑和硫化體系;并且 所述配混料的特征在于，其包括木質(zhì)素，所述木質(zhì)素的至少部分芳族環(huán)使用胺取代基來取 代。
[0009] 優(yōu)選地，所述胺取代基包括于式-&NR2R3中，其中：
[0010]辦是11的范圍為1至4的(CH2)n。
[0011 ] 1?2和1?3，彼此相同或不同，在Η和η的范圍為0至4的(CH2)nCH 3之間選擇。
[0012] 優(yōu)選地，R2和R3中之一是H。
[0013]優(yōu)選地，木質(zhì)素以范圍為1至15phr的量用于橡膠配混料中。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是一種輪胎部件，其使用本發(fā)明的目標(biāo)橡膠配混料來制造。
[0015] 優(yōu)選地，所述輪胎部件為胎面。
[0016] 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是包括以上定義的部件的輪胎。
[0017] 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是一種木質(zhì)素在輪胎生產(chǎn)用橡膠配混料中的用途，所述木質(zhì) 素的至少部分芳族環(huán)使用胺取代基來取代。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了更好地理解本發(fā)明，以下提供了實(shí)施方案實(shí)例以用于示例性非限制性的目 的。
[0019] 生產(chǎn)了四種橡膠配混料，其中之一(配混料A)根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)來生產(chǎn)，而其它三 種(配混料B-D)提供了比較例。
[0020] 特別地，由于不存在使用胺取代基取代的木質(zhì)素且由于存在增塑劑，比較配混料B 區(qū)別于配混料A;由于不存在取代的木質(zhì)素，比較配混料C區(qū)別于配混料A;由于不存在使用 胺取代基取代的木質(zhì)素且由于存在未取代的木質(zhì)素，比較配混料D區(qū)別于配混料A。
[0021 ]實(shí)施例的配混料根據(jù)與本發(fā)明的目的不相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)過程來制備。
[0022]-配混料的制備-
[0023](第一混煉步驟）
[0024]在內(nèi)部容積的范圍為230-270升的正切轉(zhuǎn)子混煉機(jī)中，在開始混煉之前，裝填以 下:聚合物基料、與硅烷偶聯(lián)劑一起的二氧化硅、和當(dāng)計(jì)劃時(shí)的取代的木質(zhì)素或未取代的木 質(zhì)素或增塑劑，達(dá)到范圍為66%-72%的填充因子。
[0025]在范圍為40-60r.p.m.的速度下運(yùn)行混煉機(jī)，并且形成的混煉物在一旦達(dá)到范圍 為145-165 °C的溫度時(shí)排出。
[0026](第二混煉步驟）
[0027]將在先前步驟中獲得的混煉物在范圍為40-60r.p.m.的速度下運(yùn)行的混煉機(jī)中再 次加工，并且接著在一旦達(dá)到范圍為130-150 °C的溫度時(shí)排出。
[0028](第三混煉步驟）
[0029] 將硬脂酸和由硫磺、促進(jìn)劑和氧化鋅組成的硫化體系添加至從先前步驟中獲得的 混煉物，達(dá)到范圍為63-67 %的填充因子。
[0030] 在范圍為20-40r.p.m.的速度下運(yùn)行混煉機(jī)，并且形成的混煉物在一旦達(dá)到范圍 為100-110 °c的溫度時(shí)排出。
[0031] 表1示出配混料A-D的組成。
[0032] 表1
[0034] E-SBR是借助于在乳液中聚合的過程獲得的聚合物基料，其分別具有范圍為800- 1500 X 103和500-900 X 103的平均分子量、范圍為20-45%的苯乙烯含量、并且在范圍為0- 30%的油含量下使用。
[0035] S-SBR是借助于在溶液中聚合的過程獲得的聚合物基料，其分別具有范圍為800- 1500 X 103和500-900 X 103的平均分子量、范圍為20-45%的苯乙烯含量。
[0036]使用的二氧化硅由EV0NIK公司在商品名VN3下銷售并且具有大致170m2/g的表面 積。
[0037]使用的硅烷偶聯(lián)劑具有式（CH3CH2〇)3Si(CH2)3SS(CH2) 3Si(OCH2CH3)3 并且由 EV0NIK 公司在商品名SI75下銷售。
[0038] DPG是化合物二苯胍的縮寫。
[0039] MBTS是化合物二硫化巰基苯并噻唑的縮寫。
[0040] TBBS是化合物N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺的縮寫。
[0041 ]使用的增塑劑是由KREMS CHEMIE CHEMICAL SERVICE AG公司銷售的Silica Additive 9202。
[0042] 使用的未取代的木質(zhì)素是由B0RREGAARD公司銷售的Borresperse ΝΑ。
[0043] 取代的木質(zhì)素使用以下描述的非限制性過程來生產(chǎn)，其中使用曼尼希反應(yīng) (Mannich reaction)：
[0044] 將100mg的未取代的木質(zhì)素溶解在由10ml的1，4-二噁烷和4ml的乙酸組成的溶液 中。將1.6mmol的二甲胺和l.lmmol的甲醛添加至所得溶液。所得溶液在攪拌和60°C的溫度 下保持24小時(shí)。將獲得的產(chǎn)物使用乙酸乙酯萃取，然后通過蒸發(fā)除去。
[0045] 將表1中報(bào)道的配混料進(jìn)行粘度測(cè)量，并且一旦硫化，進(jìn)行滾動(dòng)阻力、二氧化硅的 分散指數(shù)和耐磨耗性的測(cè)量。特別地，滾動(dòng)阻力和二氧化硅的分散來源自配混料的動(dòng)態(tài)特 性。事實(shí)上，滾動(dòng)阻力參數(shù)與60°C下的tanS值相關(guān):60°C下的tanS值越低，滾動(dòng)阻力越好;分 散指數(shù)通過比1 〇〇 X Δ E'/E'〇. 獲得，其中Λ E'通過差E'1??-E'4.0??獲得。分散指數(shù) 越低，在聚合物基體中的二氧化硅的分散越好。
[0046] 粘度根據(jù)ASTM 1646標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量，動(dòng)態(tài)特性根據(jù)ASTM D5992標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量并且耐磨耗性 根據(jù)DIN 53516標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量。
[0047] 表1I示出相對(duì)于比較配混料B的值指數(shù)化的以上測(cè)量的值。
[0048] 表 Π
?〇〇5〇]^為了更直接地評(píng)價(jià)表1中報(bào)道的值，必須說明的是，對(duì)于粘度和分散指數(shù)參數(shù)，對(duì) 應(yīng)的值越低，它們?cè)絻?yōu)選;對(duì)于滾動(dòng)阻力和耐磨耗性參數(shù)，對(duì)應(yīng)的值越高，它們?cè)絻?yōu)選。
[0051] 從表1I中報(bào)道的值中，可見的是，根據(jù)本發(fā)明的取代的木質(zhì)素的存在能夠賦予配 混料以更好的二氧化硅的分散，由此獲得改善的滾動(dòng)阻力和改善的耐磨耗性。除了來源自 改善的二氧化硅的分散的優(yōu)勢(shì)以外，表1I的值也示出根據(jù)本發(fā)明的取代的木質(zhì)素的存在給 予配混料以與由于存在增塑劑而獲得的相等的粘度，結(jié)果，不一定必須使用后者。
[0052] 也重要的是注意到:雖然未取代的木質(zhì)素能夠給予配混料以可與在增塑劑的存在 下獲得的相當(dāng)?shù)恼扯?，但不能提供通過取代的木質(zhì)素的存在保證的二氧化硅的分散。
[0053]最后，為了更加全面地評(píng)價(jià)本發(fā)明，應(yīng)該認(rèn)為的是，其允許將要另外處理的紙工業(yè) 的副產(chǎn)物的使用，結(jié)果，在成本和對(duì)環(huán)境有益方面具有優(yōu)勢(shì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料，所述橡膠配混料包括至少一種具有可 交聯(lián)的不飽和鏈的聚合物基料、二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑和硫化體系;并且所述配混料的特征 在于，其包括木質(zhì)素，所述木質(zhì)素的至少部分芳族環(huán)使用胺取代基來取代。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的配混料，其特征在于，所述胺取代基包括于式-R1NR2R3中，其 中： Ri是η的范圍為1至4的(CH2)n， R2和R3，彼此相同或不同，在H和η的范圍為O至4的（CH2 )nCH3之間選擇。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的配混料，其特征在于，所述RdPR3中之一是H。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的配混料，其特征在于，所述木質(zhì)素以范圍為1至15phr 的量用于所述橡膠配混料中。5. -種輪胎部件，其使用根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的配混料來制造。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輪胎部件，其特征在于，所述輪胎部件為胎面。7. -種輪胎，其包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的部件。8. -種木質(zhì)素在輪胎生產(chǎn)用包含二氧化硅的橡膠配混料中的用途，所述木質(zhì)素的至少 部分芳族環(huán)使用胺取代基來取代。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其特征在于，所述胺取代基包括于式-R1NR2R3中，其中： Ri是η的范圍為1至4的(CH2)n， R2和R3,彼此相同或不同，在H與η的范圍為O至4的（CH2)nCH 3之間選擇。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，所述芳族環(huán)使用仲胺取代基來取代。
【文檔編號(hào)】C08K5/09GK105960433SQ201580006945
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日
【發(fā)明人】克勞迪婭·奧里斯施, 瓦萊里婭·格瑞斯
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社普利司通