[发明专利]用于制造有掺铝沉淀二氧化硅基质的轮胎的橡胶组合物

说明书

本发明涉及用于制造轮胎的新的橡胶组合物，所述轮胎有掺杂铝的沉淀二氧化硅基质。

因为节省燃料和环保需要成为优先考虑的问题，因此需要生产具有良好机械性能，且迟滞性尽可能小的聚合物，以便能用其形成制造各种半成品的橡胶组合物，所述半成品可用作轮胎的构成部分，例如底层胶、压延胶或胎侧胶，或胎面，以获得性能得到改进的轮胎，特别是减小滚动阻力的轮胎。

为达此目的，提出了许多解决办法，具体包括改性处理，尤其是借助偶联作用，或者借助修饰剂(starring)或功能化试剂，在聚合反应结束时，将双烯聚合物和共聚物改性。所有这些解决办法，基本上集中于使用以炭黑作为补强填充剂的改性的聚合物上，以获得改性聚合物和炭黑之间良好的相互影响。总的来说，人们知道，为了获得由填充剂赋予的最佳补强性能，则存在于弹性基质中的填充剂，其最终形态需既尽可能细分，又尽可能分布均匀为宜。目前，达到此种状态仅限于下述范围，一方面，当与弹性体混合物时，填充剂本身与基质有很好结合能力，且有很好解集或瓦解性能，另一方面，其本身能在弹性体中均匀分散。若使用白色补强填充剂，特别是二氧化硅，已证明并不适宜，因为此种组合物的某些性能很差，因而使用这些组合物的轮胎某些性能也就很差。

而且，与上述要求相反，二氧化硅颗粒在弹性体基质中相互附聚，势必引起种种弊病。这些二氧化硅-二氧化硅相互作用，起到限制补强性能的有害后果，即使得该补强性能实际只能达到小于其理论值之水平，所谓理论水平，是在混合操作期间，假定能创立的所有二氧化硅/弹性体间的相互作用均确实能获得之水平。

此外，使用二氧化硅也引起加工困难，因为在未加工状态，二氧化硅/二氧化硅相互作用，趋于增加橡胶组合物的稠度，并且在任何情况下比起加工炭黑来均要困难些。

有关二氧化硅补强组合物的研究，现已由公开的欧洲专利申请EP-A-0 501227所更新，该专利公开一种可硫磺硫化的橡胶组合物，该组合物通过热机械加工溶液聚合所制得的共轭双烯共聚物及芳香乙烯化合物，同时加有特定沉淀二氧化硅(其加入量为100份重量弹性体掺30-150份重量二氧化硅)而获得。确信使用此种二氧化硅减小了含该补强填充剂(无论是否占大部分含量)的混合物的加工困难，但尽管如此，此种橡胶组合物的加工仍比炭黑困难。

本领域技术人员熟知，为创造二氧化硅表面和弹性体(以及实际是弹性体链之间的网状结构)之间的良好相互作用，同时有利于分散二氧化硅，必需使用能与二氧化硅反应的偶联剂，而欧洲专利申请EP-A-0501227所介绍的化合物也针对这一要求。此种偶联剂价格昂贵，且需较大量使用。长期以来，均在寻找能减小二氧化硅补强橡胶组合物中必需的偶联剂用量，且又不降低该组合物性能的方法。

本发明的目的，一方面，改进供制造轮胎用的双烯橡胶组合物的加工，另一方面，降低所需的偶联剂用量，同时又不损害此种组合物的性能。

本申请人意外地发现上述所有两个问题，可以通过用掺铝二氧化硅作为补强剂的双烯橡胶组合物来加以解决。

此处的所谓“掺”铝二氧化硅，应理解为在其外用周层微孔中含有铝的二氧化硅和/或铝固定于二氧化硅表面。

本发明的目的是供制造轮胎可用硫磺硫化的橡胶组合物，该组合物至少以一种双烯聚合物作为基质，其特征在于，它含有以二氧化硅重量计至少0.35％(重量)的铝的沉淀二氧化硅作为补强填充剂。

本发明的另一目的是获得可用于制造轮胎特别是胎面的半成品，以及使用本发明的含掺铝二氧化硅作补强填充剂的橡胶组合物，获得改进滚动阻力的轮胎。

本发明还有一个目的是，改进供制造轮胎和制造轮胎半成品的双烯组合物的滞后性能的方法。

本发明最后的一个目的是，相对于用于制造轮胎和轮胎半成品的双烯橡胶组合物中所加二氧化硅的重量来说，能降低所必需的偶联剂量的方法。

作为本发明中所用掺铝二氧化硅，适用的是本领域技术人员已知的BET比表面积≤450m²/g，而CTAB比表面积≤450m²/g所有沉淀二氧化硅，当然以高分散性沉淀二氧化硅可使改进更为明显。