[发明专利]用于重型车辆轮胎的高二氧化硅含量

说明书

技术领域

本发明总体上涉及轮胎胎面，更特别地涉及具有高二氧化硅含量的重型车辆轮胎。

背景技术

轮胎磨损对于必须购买轮胎的那些人而言是重要的，因为轮胎磨损越大，则由于更换磨损轮胎的费用而导致运行车辆更昂贵。这对于运行大的车辆车队（如卡车车队或公车线）的那些人而言更为重要。

改进轮胎磨损常常是必须不利于另一重要物理性质（例如未固化的橡胶组合物的可加工性）的权衡。如果未固化的橡胶组合物过于粘性，则材料不能充分混合以使组分在整个组合物中分散。此外，如果材料过于粘性，则例如通过挤出机加工材料也可能困难得多且耗时。

众所周知，增强材料的选择可对轮胎的物理性质具有影响。炭黑已作为精选的增强填料而使用多年。也已使用二氧化硅和其他所谓的白色填料，相比于使用炭黑所能获得的特性，二氧化硅和其他所谓的白色填料常常提供更需要的特性。用作填料的二氧化硅的实例公开于美国专利No.5,227,425中。

通常使用由炭黑增强的橡胶组合物制造卡车轮胎和其他重型车辆轮胎。重型车辆包括例如卡车轮胎、公共汽车轮胎、地铁列车轮胎、牵引机、拖车、航空器轮胎、农业轮胎、推土机轮胎和其他越野（OTR）轮胎，并通常不包括例如客车车辆和轻型货车。尽管已知使用二氧化硅作为重型车辆轮胎中的填料，但通常使用炭黑，因为相比于含有二氧化硅的那些填料，炭黑填料提供了具有更佳磨损性质的轮胎。使用炭黑的一个缺点在于炭黑由石油制得，石油是变得更加昂贵和更不可得的天然资源。因此有利的是从重型车辆轮胎中去除炭黑，并用二氧化硅替代炭黑以降低石油消耗。

需要改进的材料以提供轮胎性能的最佳组合。

发明内容

本发明的特定实施例包括可用于制造轮胎胎面，特别是重型车辆的轮胎胎面的组合物，以及具有由这种组合物制得的胎面的轮胎。一些实施例包括一种重型车辆轮胎胎面，所述重型车辆轮胎胎面由基于可交联橡胶组合物的材料形成，所述可交联橡胶组合物的每100重量份橡胶包含35至60phr之间的溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶、35至60phr之间的聚丁二烯和45至110phr之间的二氧化硅，所述溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶具有10wt.%至35wt.%之间的苯乙烯含量。这种材料还包含1至8phr之间的酰胺加工助剂，所述加工助剂包含一个或多个具有如下形式的酰胺

其中R为具有14至20之间的碳的脂族链，R’选自H或具有1至4之间的碳的脂族链，且R”选自具有-OH部分且具有1至4之间的碳的脂族链。

这种材料还可包含含硫有机硅硅烷偶联剂和硫固化体系。

本发明的其他实施例提供了一种重型车辆轮胎胎面，所述重型车辆轮胎胎面由基于可交联橡胶组合物的材料形成，所述可交联橡胶组合物的每100重量份橡胶包含溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶、45至110phr之间的二氧化硅和每1kg所述二氧化硅(1.94x 10^-3/n)(S)至(2.55x 10^-3/n)(S)摩尔之间的含硫有机硅硅烷偶联剂，所述溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶具有10wt.%至35wt.%之间的苯乙烯含量，其中n为所述硅烷偶联剂的分子中的硅原子数，且S为所述二氧化硅的以m²/g计的CTAB表面积。

另外，这种材料包含1至8phr之间的上述酰胺加工助剂和硫固化体系，所述硫固化体系包含次磺酰胺促进剂和0至0.8phr之间的单体硫，其中除非所述单体硫少于0.5phr，否则所述次磺酰胺促进剂和所述硫的比例为2至7之间，其中所述次磺酰胺促进剂为2.2至3.2phr之间。

通过本发明的特定实施例的如下的更详细的描述，本发明的前述和其他目的、特征和优点将是显而易见的。

具体实施方式

本发明的特定实施例包括橡胶组合物和制品，所述制品包括用于重型车辆的轮胎胎面，所述轮胎胎面由二氧化硅填料和很少炭黑填料或无炭黑填料进行增强。当在橡胶配方中使用大量二氧化硅，例如每100重量份橡胶（phr）约45至约110重量份时，所得橡胶组合物的粘度超过可易于混合和进一步加工橡胶混合物的水平。困难的是足够良好混合所得高粘度材料以充分分散所述橡胶组合物的所有组分，并随后将所述橡胶组合物挤出或者加工成所需产品。