橡膠組合物及具有由所述橡膠組合物制造的胎面的充氣輪胎的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種橡膠組合物以及具有由該橡膠組合物制造的胎面的充氣輪胎。
【背景技術】
[0002] 輪胎胎面主要需要具有高水平的燃料效率，耐磨性，濕抓地性能和其它性能，并且 已經(jīng)考慮出了多種用于提高這些性能的方法。
[0003] 例如，已知可以通過將對填料具有親和性的功能性基團引入到聚合物末端來提高 燃料效率；通過使用分子量在250, 000以上的高分子量聚合物來提高耐磨性；以及通過使 用具有高玻璃態(tài)轉變溫度（Tg)的聚合物來提高濕抓地性能。
[0004] 然而，對填料具有親和性的功能性基團的引入，高分子量聚合物的使用，以及由提 高的苯乙烯含量所導致的具有高Tg的聚合物的使用均會導致橡膠組合物具有增加的硬 度，從而具有較差的加工性。
[0005] 專利文獻1公開了一種輪胎用橡膠組合物，其通過加入軟化點為-20至45°C的液 體樹脂和特定的二氧化硅來提高燃料效率，耐磨性和濕抓地性能。但是，在提供良好的加工 性的同時在實現(xiàn)這些性能的平衡提高方面依然存在改善的空間。
[0006] 引用列表
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻 1 :JP 2013-053296A

【發(fā)明內容】

[0009] 摶術問題
[0010] 本發(fā)明旨在解決上述問題，并提供一種能夠在提供良好的加工性的同時在提高燃 料效率，耐磨性和濕抓地性能方面具有良好平衡的橡膠組合物，以及具有由該橡膠組合物 制造的胎面的充氣輪胎。
[0011] 解決方法
[0012] 本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，其包含：由共輒二烯單體與由下式（1)所表示的不 飽和的非環(huán)單酯共聚合成的共聚物；以及炭黑和二氧化硅中的至少一種，
[0014] 其中R1代表氫或C1-C30烴基，R2代表氫或C1-C30烴基。
[0015] 每100質量％的上述共聚物的結構單元中，該共聚物優(yōu)選包含5質量％至95質 量％的衍生于共輒二烯單體的單元和5質量％至95質量％的衍生于不飽和的非環(huán)單酯的 單元。
[0016] 優(yōu)選地，該共聚物通過乳液聚合合成，并且其分子量范圍是5, 000至2, 000, 000， 其分子量分布范圍是2.1至11。
[0017] 優(yōu)選地，R1為氫或甲基，R2為甲基。
[0018] 該共輒二烯單體優(yōu)選為1，3- 丁二烯。
[0019] 優(yōu)選地，該共聚物由下式（2)所代表的另一種化合物通過乳液聚合合成，并且每 100質量％的該共聚物結構單元中，包含1質量％至50質量％的衍生于該共聚單體的單元，
[0021] 其中R21代表氫，C1-C3脂肪烴基，C3-C8脂環(huán)烴基，或C6-C10芳香烴基，R 22代表 氫或甲基。
[0022] 該共聚物優(yōu)選使用包含巰基和對填料具有親和性的功能性基團的化合物作為鏈 轉移劑來合成。
[0023] 本發(fā)明也涉及一種充氣輪胎，其具有由該橡膠組合物制作的胎面。
[0024] 發(fā)明的有益效果
[0025] 由于本發(fā)明提供的橡膠組合物包含：由共輒二烯單體與上式（1)所表示的不飽和 的非環(huán)單酯共聚合成的共聚物；以及炭黑和/或二氧化硅，故其能夠在提供良好的加工性 的同時平衡地提高燃料效率，耐磨性和濕抓地性能。
【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明的橡膠組合物包含通過共聚共輒二烯單體與上式（1)所表示的不飽和的 非環(huán)單酯合成的共聚物，以及炭黑和/或二氧化硅。當通過共聚共輒二烯單體以及上式（1) 所表示的不飽和的非環(huán)單酯而形成的共聚物與炭黑或二氧化硅一起使用時，未硫化的橡膠 組合物能夠在提供良好的加工性的同時平衡地提高燃料效率，耐磨性和濕抓地性能；因此， 本發(fā)明提供的橡膠組合物在這些性能的平衡方面是出色的。
[0027] 該共聚物以衍生于共輒二烯單體的單體單元作為結構單元。該共輒二烯單體優(yōu)選 具有4至8個碳原子，其例子包括1，3- 丁二烯、異戊二烯和2, 3-二甲基-1，3- 丁二烯。尤 其考慮到燃料效率，耐磨性和濕抓地性能，優(yōu)選1，3- 丁二烯和異戊二烯，且更優(yōu)選1，3- 丁 二烯。這些單體可以單獨使用，也可以兩種以上組合使用。
[0028] 在該共聚物中，每100質量％的共聚物結構單元中，衍生于共輒二烯單體的單元 的含量優(yōu)選為5質量％以上，更優(yōu)選為30質量％以上，進一步優(yōu)選為50質量％以上，特別 優(yōu)選為60質量％以上，同時該含量也優(yōu)選為95質量％以下，更優(yōu)選為90質量％以下，進一 步優(yōu)選為80質量％以下。如果該含量低于5質量％，那么耐磨性會降低。如果該含量超過 95質量％，那么燃料效率會降低。
[0029] 該共聚物以衍生于下式（1)所表示的不飽和的非環(huán)單酯的單體單元作為結構單 元。通過使用具有衍生于共輒二烯單體的單體單元，優(yōu)選衍生于1，3-丁二烯的單體單元以 及衍生于式（1)所表示的不飽和的非環(huán)單酯的單體單元的共聚物，能夠在提供良好的加工 性的同時平衡地提高燃料效率，耐磨性和濕抓地性能。
[0031] 在式（1)中，R1代表氫或C1-C30烴基，R2代表氫或C1-C30烴基。
[0032] 例如，R1和R2代表的烴基可以是非環(huán)的（如，直鏈的或帶支鏈的）烴基，優(yōu)選為脂 肪烴基。碳原子數(shù)優(yōu)選為1至20,更優(yōu)選為1至10,進一步優(yōu)選為1至3。其優(yōu)選的例子為 烷基。烷基的優(yōu)選碳原子數(shù)如上所述。烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、 異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、2-乙基己基、辛基、壬基、癸基、^^一烷基、十二烷 基、十二烷基、十四烷基、十五烷基和十八烷基。
[0033] R1優(yōu)選為氫或C1-C3烷基，更優(yōu)選為氫或甲基，進一步優(yōu)選為甲基。在這種情況中， 可以更好地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0034] R2優(yōu)選為C1-C3烷基，更優(yōu)選為甲基。在該情況中，可以更好地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0035] 式⑴所表示的不飽和的非環(huán)狀單酯的具體例子包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲 酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯 酸叔丁酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、 丙烯酸四氫糠基酯和甲基丙烯酸四氫糠基酯。上述中，優(yōu)選丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯， 更優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯，因為它們有助于在提供良好的加工性的同時顯著地提高下列性能 的平衡：燃料效率，耐磨性和濕抓地性能。這些不飽和的非環(huán)狀單酯可以單獨使用，也可以 兩種以上組合使用。
[0036] 在共聚物中，每100質量％的共聚物結構單元中，衍生于式（1)所表示的不飽和的 非環(huán)狀單酯的單元的量優(yōu)選為5質量％以上，更優(yōu)選為8質量％以上，進一步優(yōu)選為10質 量％以上，特別優(yōu)選為20質量％以上，同時該量優(yōu)選為95質量％以下，更優(yōu)選為70質量％ 以下，進一步優(yōu)選為50質量％以下，特別優(yōu)選為40質量％以下。如果該量低于5質量％， 燃料效率會降低，如果該量超過95質量％，耐磨性會降低。
[0037] 共聚物可以具有衍生于除共輒二烯單體和式（1)所表示的不飽和的非環(huán)狀單酯 之外的其他單體的單體單元作為結構單元。
[0038] 共聚物中，每100質量％的共聚物結構單元中，衍生于共輒二烯單體和衍生于式 (1)所表示的不飽和的非環(huán)狀單酯的單元的混合量優(yōu)選為60質量％以上，更優(yōu)選為80質 量％以上，進一步優(yōu)選為90質量％以上，以及其可以為100質量％。當該混合量落入上述 范圍內時，可以更好地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0039] 共聚物優(yōu)選具有衍生于下式（2)所表示的化合物的單體單元作為結構單元。如果 共聚物除了上述結構單元之外還含有衍生于式（2)所表示的化合物的單體單元優(yōu)選苯乙 烯時，可以更顯著地提高濕抓地性能和耐磨性，尤其是濕抓地性能，因此能夠在提供良好的 加工性的同時更顯著地提高下列性能的平衡：燃料效率，耐磨性和濕抓地性能。
[0040]
[0041] 在式（2)中，R21代表氫，C1-C3脂肪烴基，C3-C8脂環(huán)烴基，或C6-C10芳香烴基， R22代表氫或甲基。
[0042] 例如，式（2)所表示的化合物中的C1-C3的脂肪烴基可以是C1-C3烷基，如甲基、 乙基、正丙基或異丙基。上述中優(yōu)選為甲基。
[0043] 式（2)所表示的化合物中的C3-C8的脂環(huán)烴基的例子包括環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊 基、環(huán)己基、環(huán)庚基、環(huán)辛基、環(huán)丙烯基、環(huán)丁烯基、環(huán)戊烯基、環(huán)己烯基、環(huán)庚烯基、和環(huán)辛烯 基。
[0044] 式（2)所表示的化合物中的C6-C10芳香烴基的例子包括苯基、苯甲基、苯乙基、甲 苯基、二甲苯基和萘基。特別地，考慮到高反應性，優(yōu)選苯基、甲苯基和萘基，更優(yōu)選苯基。
[0045] R21優(yōu)選為C6-C10芳香經(jīng)基。R22優(yōu)選為氫。
[0046] 式⑵所表示的化合物的例子包括苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲 基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2, 4-二甲基苯乙烯、乙烯基乙苯、α-乙烯基萘、β-乙烯基萘 和乙烯基二甲苯。尤其從高反應性角度看，優(yōu)選苯乙稀、α-甲基苯乙稀、α-乙烯基萘和 β -乙烯基萘，更優(yōu)選苯乙稀。
[0047] 共聚物中，每100質量％的共聚物結構單元中，衍生于式（2)所表示的化合物的單 元的含量優(yōu)選為1質量％以上，更優(yōu)選為5質量％以上，進一步優(yōu)選為10質量％以上，同時 該含量優(yōu)選為50質量％以下，更優(yōu)選為30質量％以下，進一步優(yōu)選為20質量％以下。當 該含量落入上述范圍內時，能夠充分地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0048] 共聚物中，每100質量％的共聚物結構單元中，衍生于式（1)所表示的不飽和的非 環(huán)狀單酯的單元和衍生于式（2)所表示的化合物的單元的混合量優(yōu)選為5質量％以上，更 優(yōu)選為8質量％以上，進一步優(yōu)選為10質量％以上，尤其優(yōu)選為15質量％以上。每100質 量％的共聚物結構單元中，該混合量也優(yōu)選為95質量％以下，更優(yōu)選為70質量％以下，進 一步優(yōu)選為50質量％以下，尤其優(yōu)選為40質量％以下，最優(yōu)選為30質量％以下。當該混 合量落入上述范圍內時，能夠充分地實現(xiàn)本發(fā)明的效果。
[0049] 共聚物中，包括衍生于共輒二烯單體和式（1)表示的不飽和的非環(huán)狀單酯的那些 的單體單元的混合量可以通過NMR(Bruker公司制造）進行測定。
[0050] 該共聚物可以通過任何共聚方法生產，例如溶液聚合、乳液聚合、氣相聚合或本體 聚合。優(yōu)選乳液聚合，因為其能高產量地生產單體隨機性高的共聚物。
[0051] 乳液聚合的情況中，共聚物可以通過已知的乳液聚合方法合成。例如，共聚物更適 于通過包括下列步驟的方法生產：使用乳化劑在水中乳化形成共聚物的單體，即二烯單體 和式⑴表示的不飽和的非環(huán)狀單酯，以及可選的如式⑵所表示的化合物；向獲得的乳液 中加入自由基引發(fā)劑以引發(fā)自由基聚合。
[0052] 乳液可以使用乳化劑通過已知的乳