[发明专利]含复合增强填料的车轮用轮胎

说明书

本发明涉及用于车轮的轮胎(100)，其包括至少一种结构元件，所述结构元件包括通过使可硫化弹性体组合物硫化而获得的硫化弹性体材料，所述可硫化弹性体组合物包括至少一种可硫化二烯烃弹性体聚合物和至少一种复合增强填料，含该复合增强填料的轮胎(100)的生产方法，含该复合增强填料的母炼胶及其生产方法，以及生产复合增强填料的方法。

发明领域

本发明涉及用于车轮的新型轮胎，其包括来自可再生复合资源的增强填料，其特征在于良好的机械和滚动阻力性能，较大的效率和较低的重量。

特别地，本发明涉及用于车轮的轮胎，其包括至少一种结构元件，所述结构元件包含通过硫化可硫化的弹性体组合物获得的含硫化弹性体材料，所述弹性体组合物包括至少一种可硫化的二烯烃弹性体聚合物和至少一种复合增强填料。本发明进一步涉及生产含复合增强填料的轮胎的方法，含复合增强填料的母炼胶(masterbatch)及其生产方法，以及生产该复合增强填料的方法。

现有技术

在橡胶工业中，和更具体地在轮胎工业中，已知添加增强填料到弹性体组合物中以便改进由它们通过硫化获得的弹性体材料的机械性能和耐磨性。

得益于它的高增强能力，炭黑是最广泛使用的填料。然而，炭黑赋予所制造的制品突出的滞后，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，并总体导致较大的燃料消耗和产生更多的污染排放。

目前大多数车辆制造者愈加要求其供应商开发具有低滚动阻力的轮胎，以减少燃料消耗。

在这意义上的改进通过使用所谓的“白色”增强填料，例如石膏，滑石，高岭土，膨润土，二氧化钛，和尤其二氧化硅，在弹性体材料中可部分或完全替代炭黑并赋予它们较少的滞后同时维持充足的增强作用的填料来实现。

然而，使用二氧化硅作为弹性体组合物用增强填料具有各种局限性。

最明显的缺点之一是含二氧化硅的非交联组合物的加工性差，这主要由过大的粘度引起的。

此外，当精细地分散在弹性体聚合物基础成分内时，二氧化硅颗粒具有强烈的倾向聚集并形成聚集体。因此，为了获得二氧化硅在弹性体聚合物基础成分内良好的分散，需要组合物的强力且长期的热机械-加工。

除此以外，相对于普通弹性体的平均密度(约1g/cm³)二氧化硅-基增强填料具有显著较高的密度值(约2g/cm³)，和因此其使用导致它们在其内使用的组合物的密度增加。使用高密度弹性体组合物导致制造较重的轮胎，和这可对其效率具有负面影响。

最近，为了部分或完全替代二氧化硅-基填料，已提出使用还表面改性的源自于基于纤维素纤维，尤其纳米结晶纤维素纤维的可再生资源的增强填料。

例如，S.H.Xu等人，eXPRESS Polymer Letters，第6卷第1期(2012)14-25描述了用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的纳米结晶纤维素。借助凝聚在天然橡胶复合材料中将该改性结晶纤维素作为二氧化硅的部分替代物测试。制备了天然橡胶/改性结晶纤维素/二氧化硅和天然橡胶/结晶纤维素/二氧化硅的纳米复合材料。

发明概述

申请人观察到现有技术提出的在弹性体组合物中使用基于纳米结晶纤维素纤维的增强填料的解决方案具有一些技术和功能局限。

特别地，申请人观察到纳米结晶纤维素纤维的高亲水性使得甚至使用偶联剂，例如含硫的硅烷-基偶联剂(例如双(3-乙氧基甲硅烷基-丙基四硫化物或TESPT)，它在弹性体基质中的分散成为问题。因此，为了获得纤维素纤维在弹性体聚合物基础成分中的均匀分散，组合物本身的强力和长期热机械加工在任何情况下是必须的，所述热机械加工可能会劣化弹性体的性能。