輪胎用橡膠組合物和充氣輪胎的制作方法
【專利摘要】本申請提供既能維持良好的加工性和耐磨耗性、又能改善低油耗性的輪胎用橡膠組合物和使用該橡膠組合物制作的充氣輪胎。本申請涉及一種輪胎用橡膠組合物，其含有：選自由天然橡膠和二烯系合成橡膠構成的群中的至少一種、炭黑以及具有酸性和堿性官能團的兩性化合物；所述炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯油吸收量為40～200ml/100g，氮吸附比表面積為40～300m2/g，pH為7.9以下以及可揮發物為0.8以上。
【專利說明】輪胎用橡膠組合物和充氣輪胎
【技術領域】
[0001]本發明涉及輪胎用橡膠組合物和使用該組合物的充氣輪胎。
【背景技術】
[0002]近年來，眾所周知，由于對汽車的低油耗性的要求高漲，輪胎的橡膠物性對低油耗性帶來重要的影響，因而，期待提供一種低油耗性優良的輪胎用橡膠組合物。一般來說，要成為低油耗輪胎，使橡膠組合物的滯后損耗降低是有效的。
[0003]作為輪胎用橡膠組合物的填充劑，在補強性和耐磨耗性方面，炭黑被廣泛使用。在通過混合炭黑以謀 求低油耗化時，可考慮采用加大炭黑的粒徑、減少炭黑量這樣的方法，但無法避免耐磨耗性等的降低。
[0004]另一方面，作為填充劑采用二氧化硅來謀求低油耗化也已為人所知，但混合二氧化硅與混合炭黑相比，其耐磨耗性等差，難以得到充分的性能。
[0005]另外，專利文獻I中提出了通過添加二胺化合物，提高炭黑的分散性、改善低發熱性的技術。然而，關于既維持良好的耐磨耗性、又改善低油耗性方面，還有改善的余地。另外，也存在燒焦時間短、加工性較差的問題。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利第2912845號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的問題
[0010]本發明的目的在于解決上述問題，提供一種既維持良好的加工性和耐磨耗性、又能改善低油耗性的輪胎用橡膠組合物和使用該橡膠組合物的充氣輪胎。
[0011]解決問題的手段
[0012]本發明涉及一種輪胎用橡膠組合物，該輪胎用橡膠組合物含有:選自由天然橡膠和二烯系合成橡膠構成的群中的至少一種、炭黑以及具有酸性和堿性官能團的兩性化合物；所述炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯油吸收量為40~200ml/100g，炭黑的氮吸附比表面積為40~300m2/g，炭黑的pH為7.9以下以及可揮發物為0.8以上。
[0013]所述兩性化合物優選為下式(I)所示的化合物。
[0014]【化I】
[0015].! /R2
Λ_Ρ5._h 丨-/ T、
Rj
[0016](式(I)中，R1表示碳原子數為2~30的亞烷基、碳原子數為2~30的亞烯基或碳原子數為2~30的亞炔基。A表示酸性官能團。R2和R3相同或不同，表示氫原子、碳原子數為I~20的烷基、碳原子數為I~20的烯基或碳原子數為I~20的炔基、或表示碳原子數為I~20的烷氧基甲硅烷基。式(I)所示的化合物也可為該化合物的金屬鹽。)
[0017]所述兩性化合物優選為下式(1-1)和/或下式(1-2)所示的化合物。
[0018]
H2N—(CH2)p—SSO3H( 1-1)
(H2N—(CH2)q-SS03")r-Mr+ ( 1-2)
[0019](式(1-1)中，p表示2~8整數。式(1-2)中，q表示2~8整數。Mlr+表示金屬離子，r表示其價數。)
[0020]所述式(1-2)中的#+所表示的金屬離子，優選為鋰離子、鈉離子、鉀離子、銫離子、鈷離子、銅離子或者鋅離子。 [0021]相對于所述炭黑100質量份,所述兩性化合物的含量,優選為0.01~30質量份。
[0022]另外，本發明還涉及使用所述橡膠組合物制作的充氣輪胎。
[0023]發明效果
[0024]依據本發明，由于輪胎用橡膠組合物含有:選自由天然橡膠和二烯系合成橡膠構成的群中的至少一種；鄰苯二甲酸二丁酯油吸收量為40~200ml/100g、氮吸附比表面積為40~300m2/g、pH為7.9以下以及可揮發物為0.8以上的炭黑；以及具有酸性和堿性官能團的兩性化合物，因此，既能維持良好的加工性和耐磨耗性、又能改善低油耗性。
【具體實施方式】
[0025]本發明的輪胎用橡膠組合物，其含有:選自由天然橡膠和二烯系合成橡膠構成的群中的至少一種、特定的炭黑以及具有酸性和堿性官能團的兩性化合物。
[0026]向天然橡膠或二烯系合成橡膠中混合特定的炭黑以及具有酸性官能團和堿性官能團這兩種官能團的兩性化合物時，由于該兩性化合物的酸性官能團與橡膠反應，堿性官能團與特定的炭黑表面反應，因而，炭黑的分散性提高的同時，通過炭黑的約束，能抑制發熱。因此，能以良好的平衡改善低耗油性、耐磨耗性。另外，也得到良好的加工性。本發明中，通過將作為酸性官能團量的指標的PH低、可揮發物值高的特定炭黑作為炭黑使用，兩性化合物的堿性官能團與炭黑表面的酸性官能的反應性提高，因而，既能邊維持良好的加工性和耐磨耗性，又改善低油耗性，協同地平衡改善這些性能。
[0027]本發明中，作為橡膠成分，使用NR、二烯系合成橡膠(異戊二烯橡膠(IR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯異戍二烯丁二烯橡膠(SIBR)、氯丁橡膠(CR)、丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)、乙烯丙烯二烯橡膠(EPDM)、丁基橡膠(IIR)、鹵化丁基橡膠(X-1IR)等)。其中，從低油耗性、機械強度的觀點來看，優選為NR，從耐磨耗性、耐屈撓龜裂性的觀點來看,優選為BR。另外，也可將NR和BR并用。橡膠成分可單獨使用，也可2種以上并用。
[0028]作為NR，并沒有特別限制，例如，可使用輪胎工業中一般所使用的SIR20、RSS#3、TSR20 等。
[0029]橡膠成分100質量％中的NR的含量，優選為20質量％以上，更優選為30質量％以上，進一步優選為40質量％以上。小于20質量％時，具有不能得到充分的低油耗性、橡膠強度的趨勢。NR的含量的上限并沒有特別限定，也可為100質量％，但將NR與其他的橡膠成分一起使用時，優選為70質量％以下。
[0030]作為BR，并沒有特別的限定，例如，可使用輪胎工業中一般所使用的日本瑞翁(株)制造的BR1220、宇部興產(株)制造的BR150B等高順式含量的BR、宇部興產(株)制造的VCR412、VCR617等含有I，2-間規立構聚丁二烯晶體(SPB )的BR等。其中，從耐磨耗性的提高效果高的理由來看，優選為順式含量為95重量％以上的BR。另外，順式含量可通過紅外吸收光譜分析法進行測定。
[0031 ] 橡膠成分100質量％中的BR的含量，優選為5質量％以上，更優選為10質量％以上，進一步優選為20質量％以上。小于5質量％時，具有不能得到充分的耐磨耗性的趨勢。該BR的含量優選為70質量％以下，更優選為60質量％以下。
[0032]本發明的橡膠組合物作為填充劑含有具有規定的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)油吸收量、氮吸附比表面積(N2SA)、pH和可揮發物的特定炭黑。由于該特定炭黑的表面與兩性化合物反應，使炭黑的高分散化成為可能，因此，能使低發熱性和耐磨耗性共存。
[0033]特定炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP )油吸收量為40~200ml/ 100g，下限優選為50ml/100g以上，更優選為80ml/100g以上，上限優選為200ml/100g以下，更優選為180ml/100g以下。小于40ml/100g時，具有降低耐磨耗性的趨勢，超過200ml/100g時，具有降低加工性、低耗油性的趨勢。另外，炭黑的DBP油吸收量是按照JISK6217-4:2001進行測定的。
[0034]特定炭黑的氮吸附比表面積(N2SA)為40~300m2/g，下限優選為50m2/g以上，上限優選為250m2/g以下，更優選為200m2/g以下。小于40m2/g時，具有耐磨耗性降低的趨勢，超過300m2/g時，具有加工性、低耗油性降低的趨勢。另外，炭黑的N2SA是按照JISK6217-2:2001進行測定的。
[0035]特定炭黑的pH為7.9以下`，優選為7.7以下，更優選為7.6以下。pH超過7.9時，由于存在于炭黑表面的羧基少，因此，存在與具有酸性和堿性官能團的兩性化合物的反應性降低的趨勢。另外，炭黑的pH是根據JISK6221 (1982)進行測定的。
[0036]特定炭黑的可揮發物為0.8以上，優選為0.9以上，更優選為1.0以上。由于可揮發物多，從而與具有酸性和堿性官能團的兩性化合物的反應性增加，提高低油耗性。另外，炭黑的可揮發物是根據JISK6221 (1982)進行測定的。
[0037]特定炭黑的含量，相對于橡膠成分100質量份，優選為10質量份以上，更優選為35質量份以上。小于10質量份時，有可能不能得到充分的補強性。另外，該特定的炭黑的含量優選為100質量份以下,更優選為95質量份以下。超過100質量份時,有可能加工性會降低，低油耗性、耐磨耗性的性能平衡會下降。
[0038]本發明中使用具有酸性官能團和堿性官能團的兩性化合物。作為酸性官能團，可舉出如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫代磺酸基(_SS03H)、二硫代羧酸基(-CSSH)、具有碳原子數為I~20的烷基的硫代烷基羧酸基(-SRC00H:R為直鏈狀或分支狀的烷基)、苯酚性羥基等，其中，優選為硫代磺酸基。作為堿性官能團，可舉出如伯氨基、仲氨基、叔氨基等。兩性化合物，也可為該化合物的金屬鹽。
[0039]作為所述兩性化合物，適宜采用下式(I)所示的化合物。
[0040]【化3】[0041]
【權利要求】
1.一種輪胎用橡膠組合物，其含有:選自由天然橡膠和二烯系合成橡膠構成的群中的至少一種、炭黑以及具有酸性和堿性官能團的兩性化合物； 所述炭黑的鄰苯二甲酸二丁酯油吸收量為40~200ml/100g，氮吸附比表面積為40~300m2/g, pH為7.9以下以及可揮發物為0.8以上。
2.如權利要求1記載的輪胎用橡膠組合物，其中，所述兩性化合物為下式(I)所示的化合物:
3.如權利要求1或2記載的輪胎用橡膠組合物，其中，所述兩性化合物為下式(1-1)和/或下式(1-2)所示的化合物:
【化2】
4.如權利要求3記載的輪胎用橡膠組合物，其中，所述式(1-2)中的#+表示的金屬離子為鋰離子、鈉離子、鉀離子、銫離子、鈷離子、銅離子或鋅離子。
5.如權利要求1~4的任一項記載的輪胎用橡膠組合物，其中，相對于所述炭黑100質量份，所述兩性化合物的含量為0.01~30質量份。
6.一種充氣輪胎，使用權利要求1~5的任一項記載的橡膠組合物制作而成。
【文檔編號】B60C1/00GK103570978SQ201310275020
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】北鄉亮太 申請人:住友橡膠工業株式會社