橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎制造技术

本发明专利技术通过将（Ｂ）低分子量共轭二烯聚合物和（Ｃ）填料共混至（Ａ）高分子量橡胶组分来提供具有彼此高度相容的低温挠性和低滚动阻力的橡胶组合物，该（Ｂ）低分子量共轭二烯聚合物具有至少一种官能团，在没有改性终止的状态下通过凝胶渗透色谱测量的聚苯乙烯换算的重均分子量为２，０００以上且低于１５０，０００，其中芳族乙烯基化合物的结合量低于５质量％，该（Ａ）高分子量橡胶组分具有在没有改性终止的状态下通过凝胶渗透色谱测量的聚苯乙烯换算的重均分子量为１５０，０００以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及橡胶组合物和使用该橡胶组合物的充气轮胎，更具体涉及高度平衡低滚动阻力和低温下的挠性的橡胶组合物。
技术介绍
近来，关于与日益关注的环境问题有关的世界范围的二氧化碳排放控制，强烈要求机动车的低燃料消耗和安全性。为了应对此类要求，关于轮胎性能，需要降低滚动阻力以及改进抓地性能如湿路面抓地性能和干路抓地性能等。作为降低轮胎滚动阻力的方式，使用具有低损耗角正切(tanδ)和低生热性的橡胶组合物作为应用至轮胎胎面部的橡胶组合物是有效的。已知通常广泛用于轮胎胎面部的丁二烯橡胶或者具有低苯乙烯含量和低乙烯基含量的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶在低温下的挠性优良，这是因为与其他合成橡胶相比，其玻璃化转变温度(Tg)低。然而，当丁二烯橡胶或具有低苯乙烯含量和低乙烯基含量的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶用于胎面时，因为此类橡胶组合物的损耗角正切(tanδ)低，所以存在难以获得足够的抓地性能的问题。作为用于获得具有低生热性的橡胶组合物的方式，考虑降低填料如炭黑或二氧化硅等的量以及使用具有大粒径的炭黑等。然而，在任何情况下，都不能避免橡胶组合物的补强性、耐磨耗性和在湿路面上的抓地性的劣化。作为用于获得具有低生热性橡胶组合物的另一方式，开发很多改进填料在橡胶组合物中的分散性的技术。它们之中最有效的是以下方法：其中将-->通过使用烷基锂的阴离子聚合获得的共轭二烯类聚合物的聚合活性部位，通过与填料相互作用的官能团来改性(例如，参见JP-B-H05-87530、JP-A-H06-49279和JP-A-S62-207342)。然而，当改性的共轭二烯类聚合物用作橡胶组分时，如果配混大量软化剂，特别是芳族油，改进填料分散性的效果并未充分开发，并存在橡胶组合物的作业性、低生热性、断裂特性(fracturecharacteristics)和耐磨耗性不能得到充分改进的问题。还已知提供优良的低温下的挠性同时保持加工性的技术，但是效果不够充分，同时滚动阻力不能得到改进(例如，参见JP-A-H10-53671)。另一方面，作为应用至轮胎胎面部的橡胶组合物，优选为具有高贮存弹性模量(G′)的橡胶组合物以确保抓地性能，因此要求开发具有低损耗角正切(tanδ)和高贮存弹性模量(G′)的橡胶组合物。关于此点，作为用于改进橡胶组合物贮存弹性模量(G′)的方式，已知其中增加橡胶组合物中炭黑的配混量的方法。然而，当增加橡胶组合物中炭黑的配混量时，虽然橡胶组合物的贮存弹性模量(G′)能得到改进，但是橡胶组合物的损耗角正切(tanδ)同时增加，从而劣化橡胶组合物的低生热性，并且进一步橡胶组合物的门尼粘度增加，从而引发加工性劣化的问题。尽管存在添加软化剂以用于改进加工性的的方法，但耐磨耗性和滚动阻力也如上所述劣化。所以，强烈要求开发平衡上述相冲突性能(conflicting performance)的橡胶组合物。特别地，一般要求应用至未镶钉轮胎(studless tire)胎面部的橡胶组合物确保在低温下的挠性(此处所用术语“低温”的意思是在冰雪上行驶期间的温度，其为约-20至0℃)，因此其经常为通过使用具有低玻璃化转变温度的聚合物如丁二烯橡胶(BR)或天然橡胶(NR)等来使低温下的弹性模量设定至低水平的橡-->胶组合物。然而，如上所述，配混有具有低玻璃化转变温度的聚合物如丁二烯橡胶(BR)或天然橡胶(NR)等的橡胶组合物，其tanδ低，因此难以赋予轮胎以足够的抓地性能。一般而言，存在以下趋势：当低温下的弹性模量降低时，高温下的弹性模量(此处所用术语“高温”是正常行驶期间影响操纵性的温度)也降低，因此存在在常规未镶钉轮胎中在高温区域不能保持足够的抓地性能的问题。此外，在正常行驶期间，也未在湿路面上获得足够的摩擦系数，并因此在未镶钉轮胎中使用上述橡胶组合物，难以改进正常行驶期间的在湿路面上的抓地性能(湿路面性能)。另一方面，事先已开发了各种改进胎面橡胶本身摩擦力的技术。作为此类技术，例如，已知以下方法：其中使用通过将发泡剂配混至橡胶组分形成的橡胶组合物作为胎面橡胶，然后通过以适当方式发泡而在由橡胶组分组成的基质中产生气泡。例如，JP-A-H09-194640公开将发泡剂和具有几万重均分子量的液体聚合物配混至橡胶组分中的方法，作为改进湿路面性能和在冰雪上的抓地性能(冰上性能)的技术。然而，通过该方法获得的胎面橡胶表面布满大量气孔，因此在冰雪路面上的脱水效果和边缘效应能得到开发，从而增加摩擦力，同时存在轮胎的断裂强度(fracture strength)劣化的问题，这是因为表面布满大量气孔。
技术实现思路
本专利技术人已进行检验并发现：当使用JP-A-H09-194640中所公开液体聚合物时，湿路面性能得到改进，但是，当使用具有相对高的玻璃化转变温度的液体聚合物时，低温下的挠性劣化，因此将所用液体聚合物的玻璃化转变温度限定至相对低。所以，-->即使应用JP-A-H09-194640中所述的技术，也仍然存在改进轮胎的冰上性能的空间。所以，本专利技术的目的是解决上述常规技术的问题，并提供高度平衡低温下的挠性和低滚动阻力的橡胶组合物。而且，本专利技术的另一目的是提供通过在至少轮胎胎面部的接地区域中使用而能够赋予轮胎以优良的冰上性能和湿路面性能的橡胶组合物。此外，本专利技术的又一目的是提供通过在至少轮胎胎面部的接地区域中使用而能够赋予断裂强度，同时不仅保持高温下的贮存弹性模量(G′)，而且改进轮胎在冰雪上的抓地性能(冰上性能)的橡胶组合物。此外，本专利技术的再一目的是提供使用此类橡胶组合物的充气轮胎。为了达到上述目的，本专利技术人已进行各种研究，并发现橡胶组合物的低温下的挠性和低滚动阻力能通过以下步骤得到高度平衡：使用具有至少一种官能团且具有特定范围重均分子量的低分子量共轭二烯类聚合物作为部分软化剂，并将其配混至具有特定重均分子量的高分子量橡胶组分中，结果完成本专利技术。而且，本专利技术人已进行进一步研究并发现：当将具有至少一种官能团和特定重均分子量的低分子量共轭二烯类聚合物配混至特定橡胶组分中，且橡胶基质中包含发泡性(expandable)气泡时，所得橡胶组合物的低温下的贮存弹性模量(G′)可大幅降低，而并不大幅降低高温下的贮存弹性模量(G′)，由此冰上性能可得到提高，另外湿路面性能也可得以保持，这是因为低温下的tanδ未受到大幅损害，结果完成本专利技术。此外，本专利技术人已发现：当选择低分子量共轭二烯类聚合物的重均分子量，并将其限定至特定范围时，(1)轮胎的冰上性能可得到大幅改进，或者(2)所得橡胶组合物的断裂强度增加，并且，不仅高温下的贮存弹性模量(G′)得到改进，而且低温下的贮存弹性模量-->(G′)也能降低。即，根据本专利技术的第一橡胶组合物特征在于，将低分子量共轭二烯类聚合物(B)和填料(C)配混至高分子量橡胶组分(A)，所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有至少一种官能团，芳族乙烯基化合物含量低于5质量％，并且在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于2,000且低于150,000，所述高分子量橡胶组分(A)具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于150,000。而且，根据本专利技术的第二橡胶组合物是通过将低分子量共轭二烯类聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，其特征在于，将低分子量共轭二烯类聚合物（Ｂ）和填料（Ｃ）配混至高分子量橡胶组分（Ａ），所述低分子量共轭二烯类聚合物（Ｂ）具有至少一种官能团，芳族乙烯基化合物含量低于５质量％，且在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于２，０００且低于１５０，０００，所述高分子量橡胶组分（Ａ）具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于１５０，０００。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-9-4 239361/2006;JP 2006-9-4 238804/2006;JP1.一种橡胶组合物，其特征在于，将低分子量共轭二烯类聚合物(B)和填料(C)配混至高分子量橡胶组分(A)，所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有至少一种官能团，芳族乙烯基化合物含量低于5质量％，且在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于2,000且低于150,000，所述高分子量橡胶组分(A)具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于150,000。2.一种橡胶组合物，其通过将低分子量共轭二烯类聚合物(B)配混至橡胶组分(A)形成，所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有至少一种官能团，芳族乙烯基化合物含量低于5质量％，且在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于2,000且低于150,000，所述橡胶组分(A)由天然橡胶和合成二烯类橡胶的至少之一组成，其具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于150,000，所述橡胶组合物的特征在于，在所述橡胶组合物的橡胶基质中含有气泡。3.根据权利要求2所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量为2,000至50,000。4.根据权利要求2所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有在没有通过改性终止的情况下经由凝胶渗透色谱测量并换算为聚苯乙烯的重均分子量不低于50,000且低于150,000。5.根据权利要求3所述的橡胶组合物，其中硫化后用氯仿提取48小时的氯仿提取率不低于60质量％，基于配混的低分子量共轭二烯类聚合物(B)总质量。6.根据权利要求4所述的橡胶组合物，其中硫化后用氯仿提取48小时的氯仿提取率不高于60质量％，基于配混的低分子量共轭二烯类聚合物(B)总质量。7.根据权利要求1至4任一项所述的橡胶组合物，其中以1至60质量份的量包括所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)，基于100质量份橡胶组分(A)。8.根据权利要求1至4任一项所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)具有在共轭二烯化合物部分中的乙烯基键含量5至80质量％。9.根据权利要求1至4任一项所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)为丁二烯均聚物或苯乙烯-丁二烯共聚物。10.根据权利要求1至4任一项所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)的官能团为选自由含锡官能团、含硅官能团和含氮官能团组成的组的至少之一。11.根据权利要求10所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)是通过将其聚合活性部位用含锡化合物、含硅化合物或含氮化合物改性形成的低分子量共轭二烯类聚合物。12.根据权利要求11所述的橡胶组合物，其中所述含锡化合物或含硅化合物为由下式(I)表示的改性终止剂：R1aZXb…(I)[其中，R1独立地选自由以下组成的组：具有碳数1至20的烷基，具有碳数3至20的环烷基，具有碳数6至20的芳基和具有碳数7至20的芳烷基；Z为锡或硅；X独立地为氯或溴；a为0至3，和b为1至4，条件是a+b＝4]。13.根据权利要求10所述的橡胶组合物，其中所述含氮官能团选自由以下组成的组：由下式(II)表示的取代氨基和由下式(III)表示的环氨基：[其中，R2独立地为具有碳数1至12的烷基、环烷基或芳烷基][其中R3为具有3至16个亚甲基的亚烷基、取代亚烷基、氧化烯基或N-烷氨基-亚烷基]。14.根据权利要求10所述橡胶组合物，其中所述含硅官能团是衍生自烃氧基硅烷的官能团。15.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中所述低分子量共轭二烯类聚合物(B)...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田文德，真崎孝二，城殿启介，
申请(专利权)人：株式会社普利司通，
类型：发明
国别省市：JP[日本]