[发明专利]基于表面固着二氧化硅的炭黑和烷氧基硅烷官能化的二烯聚合物的橡胶组合物

说明书

本发明涉及一种橡胶组合物，它特别适用于制造轮胎胎面，在硫化态时具有改善的滞后和物理性能，该组合物包含烷氧基硅烷官能化的二烯聚合物和作为补强填料的表面固着二氧化硅的炭黑。

由于节约燃料和环境保护的必要性已成为优先考虑的问题，要求生产具有好的机械性能和尽可能最低的滞后性能的聚合物，以使它们能够以橡胶组合物的形式用于多种半成品的生产中，这些半成品进而可用于胎面的构成，例如胎面基部胶、多种类型橡胶或胎面或金属胎圈或补强帘布间的粘接胶、胎侧胶或胎面胶，使轮胎具有改善的性能，特别是降低了滚动阻力。

为达到该目的已提出许多种方案，特别是在聚合反应末期应用偶联剂、星形聚合剂或功能化剂改善二烯聚合物和共聚物的性质。从基本上说，这些方案中的绝大多数集中于使用经作为补强填料的炭黑改良的聚合物，目的在于使改良聚合物与炭黑间有好的相互作用，这是由于白色填料，特别是二氧化硅被证明是不适合的，因为这样的组合物某些性能低而且采用这些组合物的轮胎的某些性能因此也低，如低的抗磨损性能。作为示例性的现有技术的实施例，如可参考美国专利第4,677,165号，它描述了二苯甲酮衍生物官能化的活性聚合物的反应，使含炭黑组合物的性能得以改善。以同样的目的，美国专利第4,647,625号中描述了通过活性聚合物与N-甲基吡咯烷的反应对聚合物的官能化。欧洲专利申请第EP-A-0590491和EP-A-0593049号中描述了含胺基的聚合物，使得聚合物与炭黑间有更好的相互作用。

已有少数方案涉及使用二氧化硅作为用于生产轮胎胎面的组合物中的补强填料。因此，欧洲专利申请第EP-A-0299074和EP-A-0477066号中描述了包含烷氧基硅烷基的官能化聚合物。在现有技术中仅有这些官能化聚合物被描述成可有效地降低滞后性能并改善抗磨损性能；但是，这些聚合物性能仍保留在不适于用在制造轮胎胎面组合物的水平上。此外，这些聚合物的配方还存在一些问题，因为在除去聚合反应溶剂时会出现宏观结构，这导致有潜在重要性的性质严重受损。并且他们的出现还不能被很好地控制。

此外，在这类官能化反应中经常可观察到偶联反应，为使其最小化通常需要过量的烷氧基硅烷和/或强烈搅拌。

含二氧化硅组合物的重要性最近已被欧洲专利申请第EP-A-0501277号的公布所证明，该专利公开了一种由热处理共轭二烯共聚物和乙烯芳族化合物并用有特别高分散性的沉淀二氧化硅得到的、可用硫硫化的橡胶组合物。这种代表几种相互矛盾性能间极好地协调的组合物可用于制造具有填充有特殊二氧化硅的胎面的轮胎。

但是在基于二氧化硅的组合物中，需要使用相对大量的连接剂以确保所述组合物保持好的机械强度。这些材料有很低的导电性，但在某些特殊环境下并不总能使累积静电荷有效接地，使得需采用较复杂的轮胎制造方法，如美国专利第5,518,055号、欧洲专利申请第EP-A-0705722或EP-A-0718126号中的古老的方案，他们描述了采用导电性橡胶条横穿轮胎胎面的方法；或在欧洲专利申请第EP-A-0556890号中向构成轮胎胎面的橡胶组合中添加特殊导电性橡胶的方法。

最近专利申请WO96/37547和EP-A-0711805已描述了采用表面固着二氧化硅的炭黑作为补强填料的橡胶组合物，其基料为官能化或非官能化二烯聚合物和硅烷涂布剂和偶联剂。这些组合物似乎比含炭黑作为补强剂的组合物有改善的滞后性能。但是硅烷涂布剂和偶联剂必须总相对大量地使用。

此外，欧洲专利申请第EP-A-0711805号公开了一种与采用低分散二氧化硅作为补强填料的组合物对比具有改善的滞后性质的组合物，它包含一种已知可与炭黑一起改善滞后性能的官能化聚合物、偶联剂和作为补强填料的表面固着二氧化硅的炭黑；但是该专利公布中并未给出任何其它性能，特别是物理性质的改变的数据。

令人吃惊的是，已发现与基于非官能或官能二烯聚合物和炭黑的组合物相比，包含作为补强填料的表面固着二氧化硅的炭黑、和某些烷氧基硅烷官能化的聚合物的硫化组合物具有改善的橡胶性能，特别是滞后和物理性能，一些性能与基料为含连接剂和作为补强填料的二氧化硅的官能化或非官能化二烯聚合物的组合物的性能水平相当，而且与后述组合物相比其导电性明显增加。

本发明涉及可硫化的橡胶组合物，其包含至少一种官能化二烯聚合物、作为补强填料的表面固着二氧化硅的炭黑、以及其它此类组合物常用的组分，其特征在于，所述二烯聚合物为由具有通式Ⅰ的官能化剂所官能化的二烯聚合物：