[发明专利]含来自稻壳灰的特定二氧化硅的车辆用轮胎和轮胎用弹性体组合物

说明书

本发明涉及用于轮胎的新型弹性体组合物，其包括由稻壳灰获得的特定二氧化硅，和掺入它们的相关轮胎，尤其在胎冠中。这些组合物的特征通常在于良好的静态和动态机械性能和，预料不到地，在于较好的耐磨性和耐撕裂性，这在掺入它们的轮胎的较长寿命中得到反映。

发明领域

本发明涉及用于轮胎的新型弹性体组合物，其包括由稻壳灰获得的特定二氧化硅，和尤其在胎冠中，掺入它们的相关轮胎。

所述组合物的特征在于良好的静态和动态机械性能和，预料不到地，在于较好的耐磨性和耐撕裂性。

现有技术

在橡胶工业中，和尤其在轮胎工业中，已知添加增强填料到弹性体组合物中以便改进其机械性能。

炭黑由于其高的增强能力是最广泛使用的增强填料。然而，它赋予制品强的滞后，即在动态条件下它增加耗散的热量。在轮胎中，这导致滚动阻力非所需的增加，和整体导致较高的燃料消耗，导致更多污染排放的产生和较高的运输成本。

在这一意义上通过使用所谓的“白色”增强填料，例如白垩，滑石，高岭土，膨润土，二氧化钛，和特别地二氧化硅，可以在弹性体组合物中，尤其胎冠中部分或完全替代炭黑并赋予较低的滚动阻力，在潮湿下良好的抓地和与此同时对轮胎足够的增强的填料，从而实现改进。

因此可有利地在经历不同性能的轮胎，例如HP轮胎，夏季轮胎，所有季节或冬季轮胎中使用含二氧化硅的这些弹性体组合物。

对于这些用途来说，具有不同特征的二氧化硅是可商购的或者可以根据已知方法制备。

一些常规的制备方法使用沙子作为起始材料，在高温下和采用强碱以硅酸盐形式增溶结晶二氧化硅和，最终用强酸再沉淀它，正例如在标题为“Preparation andCharacterization of Precipitated Silica using Sodium Silicate Prepared fromSaudi Arabian Desert Sand”的文章Silicon(2017)9：917-922中所描述的那样。

这些方法优选使用氢氧化钠用于溶解和硫酸用于随后沉淀，伴随着形成硫酸钠，一种商业上很少感兴趣的副产物，通常弃置在废水中且对环境具有不可忽略的影响。

另一方面，轮胎制造者和汽车制造者愈加需要具有更加可持续的轮胎，其中包括由可再生资源，和可能地由生态相容的工艺获得的原材料。

因此开发了由稻壳，一种可再生资源为起始，在比较温和的条件下，尤其在较低温度下的制备方法。

例如，文献EP1312581A2(Goodyear)描述了由稻壳灰生产二氧化硅的方法，然而，沉淀步骤事实上仍然通过经典酸化采用强酸，且伴随着以上提及的弃置问题。该说明书没有包含如此获得的二氧化硅的任何具体表征，也没有包含关于相应轮胎性能的特定信息，而是教导为了改进它们在弹性体基质内的分散相，优选用硅烷在表面上预处理它们。

采用由稻壳灰制备二氧化硅的一些工艺，发生生态相容性的进一步的改进，其中采用二氧化碳进行沉淀。这些方法导致形成更加生态相容的副产物，尤其碳酸钠，它可以转化成氢氧化钠和碳酸钙，碳酸钙本身分解成氧化钙和二氧化碳。所有这些副产物可以完全在该工艺本身中循环，从而有利地避免了任何最终弃置。

例如，文献WO2004073600A2(Ind.Inst.Science)涉及通过用二氧化碳沉淀由稻壳灰制备二氧化硅的方法以及它们在最多样的部门例如橡胶，塑料，油漆，油墨，牙膏，化妆品，催化剂，载体，绝缘体，稳定剂和干燥剂中的应用。

其中描述的二氧化硅具有宽范围的表面积(从50至400m²/g)和压实后密度(振实密度，从80至510g/l)。

该文献整体上一般地描述了轮胎工业主要要求大于200-250g/l的压实后密度，但没有提供实际掺入任何特定二氧化硅的实施例或者建议其某种改进的性能。