[发明专利]使用弹性体复合材料掺合物的轮胎组合物

说明书

技术领域

本发明涉及包含弹性体掺合物的弹性体复合材料，以及制备这种复合材料的方法，更特别地，本发明涉及包含基于这种弹性体复合材料的橡胶组合物的轮胎。

背景技术

为了在轮胎胎面中获得由填料赋予的最佳增强性质，并由此获得高耐磨性，已知此填料应通常以最终形式存在于弹性体基体中，所述最终形式为尽可能细碎的，且尽可能均匀分布。如今，仅在此填料首先具有在与弹性体混合的过程中掺入基体并解聚的极好能力，其次还具有均匀分散于此基体中的极好能力的情况下，才可获得这种条件。

由于燃料经济性和保护环境的需要已成为优先考虑的问题，已证明需要制备具有降低滚动阻力的轮胎并且避免不利地影响它们的耐磨性。为了改进填料在弹性体基体中的分散，已提出许多解决方法，所述解决方法中的一些提出使用包含弹性体和填料的母炼胶。

母炼胶的制备是常见的，所述母炼胶即填料、弹性体和各种任选的添加剂(如增量油)的预混物。例如，使用每单位重量的表面积和结构均不同的不同级别的市售炭黑制得炭黑母炼胶，其描述了通过初级炭黑颗粒彼此间的熔化而形成的炭黑聚集体的尺寸和复杂性。

存在多种制备母炼胶的方法。在美国专利No.6,048,923(其内容以引用方式并入本文)中公开的一种方法中，将包含弹性体胶乳的第一流体的连续流进料至凝固胶乳反应器(coagulum reactor)的混合区域。在压力下将包含炭黑浆料的第二流体的连续流进料至所述混合区域，以与所述弹性体胶乳形成混合物。两种流体的混合足够地强有力，以在所述凝固胶乳反应器的排出端之前使所述弹性体胶乳与所述炭黑基本上完全凝固。如美国专利No.6,929,783中所公开的，随后可将该凝固胶乳进料至脱水挤出机。

对于一些应用，合意的是采用弹性体的掺合物以优化母炼胶的机械性质和/或包含这种母炼胶的经硫化的橡胶组合物的机械性质。弹性体的掺合物可通过将两种聚合物干混合在一起而制得。或者，掺合物可通过使弹性体胶乳的混合物共凝固而制得(参见例如美国专利No.4,271,213)，或可通过从弹性体胶乳与包含第二聚合物的溶液的混合物回收聚合物掺合物而制得(参见例如美国专利No.5,753,742)。然而，这些引文均未公开将填料与两种或更多种弹性体进行组合的湿母炼胶法。相反，通过这些方法制得的聚合物掺合物可与填料干混合以形成母炼胶。然而，干混合可能降低聚合物分子量，并使聚合物的性质退化。

美国专利No.6,521,691公开了一种湿母炼胶法，其中可将两种聚合物乳状液与填料浆料组合，并随后使其凝固以形成母炼胶。类似地，美国专利6,800,126公开了炭黑聚集体可与油和低分子量弹性体胶乳掺合以形成预掺合物，所述预掺合物可与二烯基弹性体的乳状液组合。然后可从该混合物回收弹性体和炭黑的复合材料。美国专利No.4,578,411公开了一种方法，其中组合了弹性体胶乳、弹性体溶液和填料，之后回收两种弹性体与填料的复合材料。然而，所有这些引文的公开内容均将填料与弹性体的组合以及胶乳的凝固作为单独的加工步骤。在这两个加工阶段之间，填料可在乳状液中絮凝而损害其在最终复合材料中的均匀分布。

美国专利No.6,048,923公开了一种湿母炼胶法，其中在将填料浆料引入弹性体胶乳中时接着发生凝固，从而产生填料在弹性体复合材料内的优良分散体。不需要促凝剂来形成此“湿混合”弹性体复合材料。该‘923专利公开了弹性体胶乳的掺合物可与填料浆料组合以形成凝固胶乳。然而，因为天然橡胶胶乳基本上为生物材料，所以其包含多种已溶解的物质，如镁、钾、磷酸根离子和硫酸根离子、脂肪酸、氨基酸、糖类、肽等。水性载体的高离子强度可导致与天然橡胶胶乳组合的合成胶乳在填料浆料被引入弹性体胶乳掺合物之前凝固。据称这种合成胶乳与天然橡胶胶乳不相容。尽管有可能通过将表面活性剂加入至合成胶乳或天然胶乳中以使两种胶乳可相容，但额外的表面活性剂使得所述胶乳更难以凝固，并增加了表面活性剂在最终橡胶产物中的浓度。因此，需要得到一种制备掺入了材料的掺合物的弹性体复合材料母炼胶的方法，所述方法不易受到早期凝固问题的影响，且仍然得到填料在弹性体内的均匀分散体。

发明内容