[发明专利]包含甘油三酸酯的溶液聚合制备的苯乙烯/丁二烯弹性体和具有包含该弹性体的部件的轮胎

说明书

技术领域

本发明涉及甘油三酸酯填充的有机溶剂溶液聚合制备的苯乙烯/丁二烯弹性体、特别是高分子量（高门尼粘度）未硫化苯乙烯/丁二烯弹性体的制备，所得的复合物，包含该复合物的橡胶组合物和具有包含该橡胶组合物的部件的轮胎。这类甘油三酸酯的代表为植物油，例如大豆油、葵花籽油、油菜籽油（rapeseed oil）和芥花籽油（canola oil）。

背景技术

显著高分子量的未硫化弹性体（例如，显著高粘度的未硫化弹性体）有时对于制备橡胶组合物以获得硫化橡胶组合物，特别是用于各种车辆轮胎部件(如，用于轮胎胎面)的硫化橡胶组合物所需的物理性质是需要的。

有机溶液聚合制备的苯乙烯/丁二烯弹性体（SSBR）可以获得所需的高分子量（高门尼粘度），这通常被认为对于提升硫化弹性体的优异物理性质是必需的，特别是用于各种轮胎部件，尤其是轮胎胎面时。

然而，伴随SSBR所需的高分子量的是，由于未硫化弹性体的高门尼粘度，加工未硫化弹性体的难度在弹性体生产设备方面，特别是对于弹性体的整理，和在对于用作例如轮胎的各种部件的橡胶组合物的制备方面的显著提高。

因此，这类相对高粘度的SSBR在SSBR制备设备中有时用石油填充以由此降低它们的粘度并促进SSBR制备设备中更好的弹性体加工。这类SSBR通常被称为被充油的SSBR，即充石油的。这类石油基橡胶加工油的实例例如为芳族、环烷和链烷基油，特别是它们的混合物。

因此，需要评价添加甘油三酸酯基植物油代替石油基油是否可用于适合地填充溶剂溶液制备的苯乙烯/丁二烯弹性体（SSBR），特别是高分子量（例如，高门尼粘度）的SSBR。

有趣地是，已经在这一评价中观察到对于这类未硫化苯乙烯/丁二烯弹性体（SSBR），使用甘油三酸酯基植物油(例如大豆油)填充的有机溶剂溶液制备的具有相对高粘度（门尼粘度）的苯乙烯/丁二烯弹性体，得到了比石油填充的SSBR显著更低的粘度以由此能够加工甚至更高分子量（甚至更高门尼粘度）的SSBR。如此得到的未硫化SSBR的更低粘度被认为是显著有利的并且似乎对于在橡胶制造设备方面和在橡胶组合物制备设备方面实现对SSBR的适合加工是至关重要的。

因此，已经发现使用大豆油代替石油已导致更好地加工更高粘度的SSBR，以促进包含该大豆油填充SSBR的橡胶组合物的更好物理性质。

过去，植物油例如大豆油或豆油已经用于通过自由油添加到橡胶组合物来与多种橡胶组合物混合，而不是在弹性体制造时豆油填充弹性体。例如，并且不旨在限定，参见美国专利号7919553，8100157和8022136。对于某些情形，大豆油也已被用于充油乳液聚合的弹性体。例如，参见美国专利号8044118。

然而，对于本发明，希望评价甘油三酸酯基植物油（例如大豆油）在填充有机溶剂溶液聚合制备的苯乙烯/丁二烯共聚物弹性体，特别是高分子量的弹性体(在它们的制备期间)中的使用。

对于这种评价，重要的是领会各种植物油（包括大豆油）与石油基油有显著不同，特别是当所述植物油为包含显著不饱和度的甘油三酸酯且明显不是直链或芳香性石油基油时。本文认为这种甘油三酸酯向包含在其制备溶剂中的新鲜制备的SSBR胶浆(cement)中的添加具有未试验和评估的冒险性益处。

植物油(例如大豆油、葵花籽油和芥花籽油)的甘油三酸酯呈包含不饱和度的酯的形式。因此，预期使用这种包含不饱和度的甘油三酸酯处理在其胶浆(由SSBR和有机溶剂组成)中的SSBR能促进与使用石油基油弹性体时显著不同的充油SSBR效果，其可能使在SSBR制造设备和在橡胶组合物制备设备中对SSBR加工进行改进，希望是有益的改进成为必要。

给出下表A以提供对各种植物油（甘油三酸酯油）的相对饱和、单不饱和和多不饱和含量的一般说明。

因此，这样使用植物油来填充呈其溶剂胶浆形式的SSBR可能提出潜在的改性用于植物油填充SSBR的硫黄硫化包的要求，因为在甘油三酸酯油中存在额外的不饱和，以及与石油基油填充的合成橡胶相比，当与各种橡胶组合物一起使用用于轮胎部件时，潜在地表现出所考虑的硫黄硫化橡胶物理性质的不同阵列。

对于甘油三酸酯处理含SSBR胶浆，有待评价这些挑战，在未进行评价之前，结果是未知的。

在本发明的说明书中，术语“混合的（compounded）” 橡胶组合物和“化合物”，当使用时指的是已经与合适的橡胶混合成分混合或共混的橡胶组合物。除非另有说明，术语“橡胶”和“弹性体”可以互换使用。材料的量通常以材料份数每100重量份橡胶表示（phr）。

发明内容