[发明专利]含有粒状亲水性吸水聚合物的富炭黑橡胶组合物和带有由其制成的胎面的轮胎

说明书

发明领域

本发明涉及含有粒状亲水性吸水聚合物分散体的橡胶组合物和带有由其制成的胎面的轮胎。

发明背景

橡胶胎面的行驶表面通常需要具有湿地牵引力(wet traction)。

轮胎胎面传统上含有由含有增强填料(例如橡胶增强炭黑和/或沉淀二氧化硅)的橡胶组合物制成的行驶表面。

历史上，橡胶增强炭黑是轮胎胎面的主要增强填料以提供可接受的抗胎面磨损性和增进干地牵引力，但增进胎面的湿地牵引力对炭黑增强的橡胶组合物而言通常构成挑战。为了增进胎面橡胶组合物的抗湿滑性(湿地牵引力)，可以使用沉淀二氧化硅(其有时与橡胶增强炭黑结合)连同用于二氧化硅的偶联剂作为增强填料。

但是，与使用橡胶增强炭黑填料相比，二氧化硅增强填料的掺入通常需要扩增的连续橡胶混合阶段和橡胶混合次数以及需要掺入相对昂贵的偶联剂，以实现对胎面橡胶组合物的充分二氧化硅增强，所有这些都增加了橡胶制备的额外费用和成本。

此外，这类二氧化硅增强填料通常是亲水性的，因此在不添加例如有机硅氧烷或合适的偶联剂——以使二氧化硅疏水化从而促进二氧化硅的更疏水性质以使其与胎面橡胶更相容，所有这些都增加了橡胶配混成分的额外成本——的情况下，通常不容易与胎面橡胶中的二烯基弹性体混合。

因此，在此需要提供可用于例如含有橡胶增强炭黑作为增强填料的胎面的增进胎面湿地牵引力的其它方式。

对于本发明，已经观察到，通过在胎面橡胶组合物中掺入粒状亲水性吸水聚合物分散体并使其中一部分聚合物暴露在轮胎胎面的行驶表面上，可以增进轮胎胎面的抗湿滑性(湿地牵引力)。已经观察到，当胎面行驶表面上的聚合物接触到水时(这可以例如是湿基底形式，湿基底又可以是例如湿路面)，其可以吸收水并膨胀以促进具有一定抗湿滑程度(湿地牵引力)的胎面行驶表面的形成。

所述吸水性聚合物是在与水接触时可以在本身不会明显溶于水的情况下吸收相当大量的水并在性质上变得明显更软的粒状亲水性交联聚合材料。这类聚合物具有至少大约1克/克，例如大约1至大约400克/克，或有时更高的的吸水容量或能力(每克聚合物吸收的水的克数)。在它们已吸水的软化状态下，这类交联的亲水聚合物有时被称作水凝胶。

已经观察到，聚合物分散体以其干燥状态的存在不会明显影响含有少量这类粒状亲水性交联聚合物分散体的橡胶组合物的各种物理性质，但是，通过使聚合物分散体接触水(例如在接触湿路面的胎面行驶表面上)以使聚合物吸收水并趋于膨胀和形成软化的水凝胶，可以显著影响橡胶的各种物理性质。

尽管没有充分理解这种机制，但在此预想，聚合物上或聚合物链中官能团的吸水提高了聚合物链骨架的链段的微布朗运动，这导致吸水组合物的玻璃化转变温度(Tg)明显降低，以使其在湿时变成使相关固化橡胶组合物能表现出提高的滞后物理性能的软化聚合物，并促进胎面橡胶的抗湿滑性的提高。

各种吸水性水凝胶的代表是例如通过使用交联剂(该交联剂是含有两个或更多可聚合碳-碳双键的有机分子)交联的吸水聚合物，并可以包括例如聚合的丙烯酸，例如作为在不溶解的情况下具有吸水能力的凝胶(水凝胶)的来自BASF公司的Luquasorb^TM系列的高吸水性聚合物。

可以获得多种这类吸水性交联聚合物，例如在ModernSuperabsorbent Polymer Technology，Wiley-VCH，(1998)，第9至14页，F.L.Buchholz和A.T.Graham编辑，和在“Superabsorbent PolymersScience and Technology”，American Chemical Society，(1994)，ACSSymposium Series 5763，第111至127页，F.L.Buchholz和N.A.Peppas编辑，和在“Biopolymers，PVA Hydrogels，Anionic Polymerization andNanacomposites”，Springer，(2000)，Advances in Polymer Science，Series153，第37至66页，C.M.Hassan和N.A.Peppas著的章节中描述的那些。