含低酸值松香酯的內襯里組合物的制作方法

            文檔序號:11284863閱讀:406來源:國知局
            本發明涉及具有低酸值的松香酯和丁基橡膠的內襯里配方,含所述內襯里配方的輪胎內襯里,和提供內襯里配方的方法。內襯里是在輪胎中徑向向內布置的輪胎組件,且通過降低從內部泄露到充氣輪胎外部的空氣量,起到改進抗空氣滲透的作用。內襯里通常包括橡膠和其他組分,例如填料,油,固化添加劑,和任選地加工添加劑。術語橡膠在本領域中也稱為彈性體。在本說明書中,術語橡膠和彈性體可互換使用。內襯里所要求的性能顯著不同于輪胎中其他輪胎組件,例如與路面接觸的胎面或提供輪胎結構的輪胎胎體所要求的那些性能。特別地,對于內襯里良好的性能和耐久性來說,重要的是保證抗龜裂性,以確保低的透氣率并防止漏氣。美國專利申請nos.2013/0230697和2014/0060719描述了可用作內襯里的組合物,它包括含苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的熱塑性彈性體組合物。這些文獻描述了通過改進內襯里和輪胎中其他組件之間的粘合性,裂紋生長可減少或者抗龜裂性可得到改進。這使用具有特定形狀的熱塑性彈性體組合物的條狀長條,形成內襯里,或者提供具有特定尺寸的內襯里來實現。還描述了使用添加劑來改進彈性體組合物的抗切割性。例如,在日本專利no.48-038615中,添加環戊二烯樹脂到苯乙烯丁二烯彈性體共聚物中以供改進抗切割性。類似地,在日本專利no.50-138043中,用環戊二烯苯酚樹脂改性二烯烴聚合物用以改進抗切割性和彎曲龜裂。然而,可適合于改進抗龜裂性的添加劑可對例如它們加入其中的配方的透氣性,加工性能和/或固化性能具有有害的影響。發明人現已發現,可在含丁基橡膠的內襯里配方中使用具有低酸值,例如最多15mgkoh/g的松香酯,從而導致具有良好抗龜裂性且沒有顯著有害地影響配方的透氣性,加工和固化性能的配方。特別地,現已發現,所述低酸值松香酯可顯示出改進的抗龜裂性和/或生膠粘度,當與在內襯里配方中典型地使用的其他添加劑相比較時。gb專利nos.875,351和876,697描述了一種橡膠狀組合物,它包括丁基橡膠和諸如改性松香的酯之類的添加劑。然而,這些文獻沒有公開內襯里應用或承認具有低酸值的松香酯用于內襯里配方的優點。松香酯被描述為用于輪胎配方的添加劑。提到例如美國專利申請nos.2013/0184397和2009/0186965。這些文獻描述了適合于輪胎組件,其中包括內襯里的摻入烴聚合物改性劑的彈性體組合物。在其他類型的化合物當中,具體地提及的烴聚合物改性劑包括脂松香,脂松香酯,木松香,木松香酯,妥爾油松香,妥爾油松香酯,和氫化松香酯。然而,沒有建議使用具有低酸值的松香酯,更不用說這種松香酯具有發明人發現的用于含丁基橡膠的內襯里配方的有利效果。因此,在若干方面中,本發明涉及含松香酯和丁基橡膠的內襯里配方,其中松香酯的酸值為最多15mgkoh/g。可通過酯化松香,形成松香酯。松香,也稱為松脂(colophony)或希臘瀝青(greekpitch)(pix),是一種植物,典型地針葉樹,例如松樹(例如,長葉松(pinuspalustris)和加勒比松(pinuscari-baea))的烴分泌物。松香可包括松香酸的混合物,松香的精確組成部分取決于植物種屬而變化。松香酸是具有三個稠合的6-碳環核的c20稠環羧酸,有時雙環化合物,其含有數量和位置可變的雙鍵。松香酸的實例包括松脂酸,新松香酸,脫氫松脂酸,海松酸,左旋海松酸,柏脂海松酸,異海松酸,長葉松酸,ellioticacid,和mercusicacid。天然松香典型地由7或8種松香酸的混合物結合微量其他組分組成。松香是可商購的,且可通過蒸餾油性樹脂(脂松香是蒸餾的殘渣),通過提取松樹樹樁(木松香)或者通過精餾妥爾油(妥爾油松香),獲自松樹。可使用任何類型的松香制備本文描述的松香酯,其中包括木松香,脂松香,妥爾油松香及其混合物。在某些實施方案中,松香酯衍生于妥爾油松香。可商購的松香的實例包括妥爾油松香,例如商購于arizonachemical的sylvarostmncy。松香可用作形成從商業或天然來源獲得的松香酯的原料。或者,在松香用作形成松香酯原料之前,可對松香進行一種或多種純化步驟(例如,減壓蒸餾,提取和/或結晶)。視需要,一種或多種純化的松香酸(例如,松脂酸,新松香酸,海松酸,左旋海松酸,柏脂海松酸,異海松酸,長葉松酸,脫氫松脂酸,二氫松脂酸或其組合)可替代松香用作形成松香酯的原料。可使用本領域已知的各種方法,由松香和合適的醇獲得松香酯。參考例如美國專利no.5,504,152,在本文中通過參考將其全文引入。可鑒于所得松香酯的所需的化學和物理性能,選擇制備松香酯的合適方法。酯化松香的方法可包括使松香與醇接觸,并允許松香和醇反應一段時間,和在合適的條件下形成松香酯。例如,可通過松香與醇的熱反應,酯化松香。在一些這樣的實施方案中,該方法可牽涉接觸熔融松香與醇適合于形成松香酯的一段時間。取決于醇的性質,和所得松香酯的所需化學與物理性能,可相對于松香的用量,改變在酯化方法中所使用的醇用量。一般地,過量提供醇,以便生產具有低酸值的松香酯。例如,可相對于所存在的松香中的羧酸量,以使得大于1mol當量的羥基存在于反應中的用量來提供醇。形成松香酯的合適醇包括一元醇和多元醇(例如,二元醇和其他多元醇)。在若干實施方案中,本文描述的松香酯可以是多元醇和松香的酯。合適的醇的實例包括甘油,季戊四醇,二季戊四醇,山梨醇,三羥甲基丙烷,三羥甲基乙烷,甘露醇,和c8-c11支化或未支化的烷基醇。在某些實施方案中,醇是選自下述中的多元醇:季戊四醇,甘油,三羥甲基丙烷,三羥甲基乙烷,甘露醇,及其組合。優選地,醇可以是選自季戊四醇和甘油中的多元醇。在若干實施方案中,使用大于一種醇形成松香酯。在某些實施方案中,可使用季戊四醇和甘油,形成松香酯。正如本領域已知的,可添加催化劑,漂白劑,穩定劑和/或抗氧劑到酯化反應中。合適的催化劑,漂白劑,穩定劑和抗氧劑是本領域已知的,且例如描述于美國專利nos.2,729,660,3,310,575,3,423,389,3,780,013,4,172,070,4,548,746,4,690,783,4,693,847,4,725,384,4,744,925,4,788,009,5,021,548和5,049,652中。為了驅動酯化反應完成,可使用標準方法,例如蒸餾和/或施加真空,從反應器中除去水。緊跟在酯化反應之后,可例如通過蒸汽吹掃,通過惰性氣體,例如氮氣吹掃,轉膜蒸發,短路徑蒸發,和真空蒸餾,從所得松香酯產物中除去未反應的松香以及其他揮發性組分。這導致從松香酯中汽提掉任何過量的松香酸,從而降低松香酯的酸值。緊跟在酯化之后,所得松香酯可包括低含量的殘留、未反應的松香酸和/或醇。為了獲得具有特定化學和物理性能的松香酯,制備松香酯可任選地進一步包括一個或多個額外的加工步驟。如上所述,松香酸(例如,松香二烯酸)可包括在其環體系內的共軛雙鍵。這些共軛雙鍵可以是氧化不穩定性的來源。因此,在一些實施方案中,可加工待酯化的松香和/或通過酯化形成的松香酯,減少共軛雙鍵的數量。減少松香或松香酯中共軛雙鍵數量的方法是本領域已知的,且包括氫化,脫氫,歧化,二聚化,和強化(fortification)。在某些實施方案中,在酯化之前,使用一種或多種這些方法,加工松香,以改進所得松香酯的化學和物理性能。在化學可允許的情況下,也可與酯化結合和/或緊跟在酯化之后,進行這樣的方法。然而,可優選的是松香酯不是來自于其中松香或松香酯進行任何氫化,脫氫,歧化,二聚化和強化的工藝。摻入到本文中提供的配方內的松香酯具有最多15mgkoh/g的低酸值,這以中和1g松香酯樣品所需的氫氧化鉀毫克數(mgkoh)表達且根據astmd465-05(2010)中描述的方法測定。特別地,酸值可以是最多10mgkoh/g,尤其最多7.5mgkoh/g,更特別地最多5mgkoh/g,和甚至更特別地最多4.5mgkoh/g。在若干特別的實施方案中,酸值可以是最多3mgkoh/g,或甚至最多1mgkoh/g。可使用本文描述的具有低酸值的松香酯,提供具有良好抗龜裂性同時沒有顯著有害地影響內襯里配方的固化和加工性能的內襯里配方。已發現,所述低酸值松香酯提供相對于在內襯里配方中典型地使用的其他組分,如芳族或脂族烴樹脂,抗龜裂性甚至改進的配方。本文描述的松香酯的軟化點可以是70-150℃,尤其75-125℃,和更特別地80-105℃。可通過環球方法(astme28-99),測量軟化點,其中將含有松香材料的樣品熔融傾倒在金屬環內,和隨后冷卻。清潔該環,其方式使得含松香的材料填充該環,將鋼球駐留在樹脂頂部放置。在支架內放置環球,其中將所述支架下降到含有溶劑(例如,水,甘油或硅油,這取決于所預期的軟化點)的燒杯中,并在攪拌的同時以5℃/min加熱溶劑。當球下落通過該環時,溶劑的溫度記錄為環球軟化點。使用在astmd5296-05中描述的凝膠滲透色譜法(gpc)測量的松香酯的重均分子量可以是至少600g/mol,更特別地至少700g/mol。松香酯的重均分子量可以是最多6500g/mol,尤其最多4500g/mol,和更特別地最多2200g/mol。在本文描述的內襯里配方中低酸值的松香酯的存在量通常可以是1-20phr,尤其2-15phr,更特別地2.5-10phr,和甚至更特別地5-7.5phr,phr是在橡膠配方領域中常用的一個術語且是指相對于每100份橡膠,組分(例如,松香酯)的份數。低用量的松香酯可能沒有在配方內顯示出顯著的影響,和較高用量的松香酯可能沒有顯著改進配方的性能或者甚至可能有害地影響配方的一些性能。在若干實施方案中,松香酯的用量可隨松香酯的酸值而變化。例如,當松香酯的酸值為最多5mgkoh/g時,用量可以是10-20phr,和當松香酯的酸值為5-15mgkoh/g,用量可以是1-10phr。已發現,可使用較高用量的具有較低酸值(例如,最多5mgkoh/g)的松香酯,且沒有負面影響固化性能。即使也可滿意地使用任何用量的具有5-15mgkoh/g較高酸值的松香酯,但已發現使用較低用量(例如,1-10phr)有利于所得配方的固化性能。如上所述,本文描述的內襯里配方含有丁基橡膠。丁基橡膠是異丁烯和異戊二烯的彈性體共聚物,在本領域中也稱為異丁烯-異戊二烯橡膠(iir)。丁基橡膠中的主要組分是異丁烯且通常可包括最多2.5wt%的異戊二烯。丁基橡膠可以是支化的(例如,“星形-支化”的丁基橡膠)。有用的丁基橡膠的實例是眾所周知的且描述于rubbertechnology,第209-581頁(morton編輯,chapman&hall1995),thevanderbiltrubberhandbook,第105-122頁(ohm編輯,r.t.vanderbiltcol.,inc.1990),及kresge和wang在8kirk-othmerencyclopediaofchemicaltechnology,第9340955頁(johnwiley&sons,inc.,第4版,1993)中,其中每一篇在本文中通過參考引入。在若干實施方案中,丁基橡膠被氫化,即具有鹵素基團,在本領域中也被稱為鹵代丁基橡膠。鹵代丁基橡膠可優選具有cl和/或br基,和更優選是溴代丁基橡膠,即具有br基團。丁基橡膠和鹵代丁基橡膠是本領域眾所周知的且可商購。參考例如溴代丁基橡膠,例如lanxessx_butyltmbb2030,lanxessx_butyltmbb2040,lanxessx_butyltmbb2230,和lanxessx_butyltmbbx2;規則的丁基橡膠,例如lanxessx_butyltmrb402,和lanxessx_butyltmrb301;和氯代丁基橡膠,例如lanxessx_butyltmcb1240,所有均獲自lanxess。其他合適的丁基橡膠可包括例如獲自exxonmobil的exxontm溴代丁基2222,exxontm溴代丁基2235,exxontm溴代丁基2255,exxontm氯代丁基1066,或者獲自nizhnekamskneftekhim(nknk)的溴代丁基橡膠bbk-232,溴代丁基橡膠bbk-239,溴代丁基橡膠bbk-246,氯代丁基橡膠cbk-139,氯代丁基橡膠cbk-150,丁基橡膠bk-1675n。本文描述的內襯里配方除了包括丁基橡膠以外,也可包括其他橡膠。例如,可使用在內襯里配方中典型地使用的橡膠。在內襯里配方中的全部橡膠含量,其中包括丁基橡膠和任何額外的橡膠以100phr表達。合適的額外的橡膠的實例可包括例如聚異丁烯橡膠,異丁烯和對甲基苯乙烯的無規共聚物(例如,聚(異丁烯-共-對甲基苯乙烯)),聚丁二烯橡膠(br),聚異丁烯,順式-聚丁二烯(順式-br),高順式-聚丁二烯(即,其中順式組分的含量為至少95%的聚丁二烯橡膠),聚丙烯橡膠,聚異戊二烯橡膠(ir),異戊二烯-丁二烯橡膠(ibr),苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠(sibr),苯乙烯-丁二烯橡膠(sbr),溶液-苯乙烯-丁二烯橡膠(ssbr),乳液-苯乙烯-丁二烯橡膠,高苯乙烯橡膠(hsr),腈類橡膠,乙丙橡膠(ep),乙烯-丙烯-二烯烴橡膠(epdm),聚異戊二烯(例如,1,4-聚異戊二烯),天然橡膠,和這些橡膠的任何鹵化變體,尤其異丁烯和對甲基苯乙烯的鹵化無規共聚物,及其混合物。有用的橡膠是可商購的或者可通過本領域已知的任何合適的方式制造。天然橡膠可優選作為額外的橡膠。在若干實施方案中,可添加天然橡膠到丁基或鹵代丁基橡膠中,例如以便改進橡膠的機械性能。然而,添加天然橡膠可有害地影響透氣性。在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方可包括額外的橡膠,但不可能包括苯乙烯-異丁烯-苯乙烯橡膠,苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯橡膠,和/或聚丙烯橡膠,尤其不可能包括苯乙烯-異丁烯-苯乙烯橡膠和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯橡膠。在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方甚至不可能包括聚異戊二烯橡膠(例如,天然橡膠)。通常可以優選的是,丁基橡膠是本文描述的內襯里配方的主要橡膠組分。例如,丁基橡膠可通常占本文描述的內襯里配方中存在的全部橡膠的至少25wt%,尤其至少50wt%,更特別地75wt%,甚至更特別地90wt%,95wt%,98wt%,或者甚至至少99wt%。在若干實施方案中,丁基橡膠是在本文描述的內襯里配方中存在的唯一橡膠,即丁基橡膠構成100wt%內襯里配方中存在的所有橡膠,換句話說,內襯里配方沒有包括除了丁基橡膠以外的橡膠。特別地,橡膠可以是100%鹵代丁基橡膠,和甚至更特別地,橡膠可以是100%溴代丁基橡膠。本文描述的內襯里配方可包括除了低酸松香酯和橡膠以外的組分,例如在橡膠配方中常規地使用的添加劑。這種添加劑包括例如填料,加工助劑,固化劑(在本領域中也稱為硫化劑,其中包括交聯劑,促進劑,活化劑,和延遲劑),抗氧劑和/或抗臭氧劑。填料可選自例如炭黑,碳酸鈣,粘土,云母,氧化硅,硅酸鹽,滑石,二氧化鈦,氧化鋁,氧化鋅,淀粉,木粉,或其混合物。炭黑可優選作為填料。在若干實施方案中,內襯里配方不包括氧化硅和納米粘土,因為這些填料可增加成本且可能是困難的路徑。在若干特別的實施方案中,在內襯里配方內存在的唯一填料是炭黑。填料通常可以以10-105phr,尤其25-85phr,50-75phr的用量存在于本文描述的內襯里配方中。本文中所使用的術語加工助劑是指通過例如減少膠料粘度,使得能更加容易加工,改進填料的分散和摻入,改進不同類型橡膠的混合,改進生膠粘度,和改進在固化模具內膠料流動性,從而輔助內襯里配方加工的任何組分。加工助劑是本領域已知的且可選自例如加工油(例如,環烷油,石蠟基油,和芳香油),烴聚合物改性劑(例如,脂族烴樹脂,芳烴樹脂,芳族改性的脂族烴樹脂,氫化聚環戊二烯樹脂,聚環戊二烯樹脂,聚丁烯,聚萜烯酚類樹脂(例如,苯酚-甲醛或苯酚-乙醛樹脂),香豆酮樹脂,香豆酮-茚樹脂,瀝青,芳烴改性的氫化聚環戊二烯樹脂,氫化脂族樹脂,氫化脂族芳族樹脂,氫化萜烯和改性萜烯,脂松香,木松香,妥爾油松香和除了本文描述的具有低酸值的松香酯以外的松香酯),脂肪酸基改性劑(例如,脂肪酸,脂肪酸酯,脂肪酸的金屬皂,脂肪酸酰胺,脂肪醇),有機基硅酮,pe和pp蠟。然而,在本文描述的內襯里配方中存在低酸松香酯通常排除對這種加工助劑的需要,特別地鑒于所得內襯里配方總體的良好性能。因此,在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方可能不含除了本文描述的具有低酸值的松香酯以外的加工助劑。例如,本文描述的內襯里配方可能不含諸如石蠟基油之類的加工油。本文描述的內襯里配方和由這些配方制造的制品通常在至少一種固化劑輔助下制造。因此,本文描述的內襯里配方可包括固化劑。本文所使用的術語固化劑通常是指賦予配方固化性能和促進或調制其硫化的這種添加劑,其中包括例如交聯劑,活化劑,促進劑和延遲劑。特別地,活化劑是通過首先與促進劑反應,形成橡膠可溶的絡合物,然后與例如硫反應,形成硫化劑,從而增加硫化速率的化學品。促進劑輔助控制硫化的開始與速率以及形成的交聯數量與類型。可使用延遲劑來延遲固化的最初啟動,以便允許充足的時間加工未硫化的橡膠。交聯劑是能或者分子間或者分子內交聯一種或多種橡膠聚合物鏈的化合物。為了達到該效果,交聯劑具有諸如不飽和度之類的反應性基團。固化劑可包括例如硫,硫化合物,金屬,金屬氧化物(例如,氧化鋅,氧化鈣和氧化鉛),過氧化物(例如,烷基過氧化物),有機金屬化合物(例如,金屬脂肪酸絡合物,例如硬脂酸鋅和硬脂酸鈣),自由基引發劑,脂肪酸(例如,硬脂酸),含有氮和/或硫的有機化合物(例如,胺,二胺,胍類,硫脲,噻唑,秋蘭姆,次磺酰胺,次磺酰亞胺,硫代氨基甲酸鹽,和黃原酸鹽),多官能有機化合物(例如,具有選自硫代硫酸鹽基團,巰基,醛基,羧酸基,過氧化物基團,和鏈烯基中的至少兩個基團),和本領域已知的其他試劑。可使用硫結合活化劑和促進劑(例如,硫,氧化鋅,硬脂酸和mbts的組合),固化丁基橡膠。在其他實施方案中,可通過添加反應性固化樹脂(例如,烷基苯酚-甲醛樹脂,具體地辛基苯酚-甲醛樹脂)結合鹵素供體材料(例如,在(ii)氯化物或聚氯丁二烯彈性體內),固化丁基橡膠。當溴代甲基化烷基苯酚甲醛樹脂用作反應性固化樹脂時,不需要添加鹵素供體材料。可(在有或無硬脂酸的情況下)通過使用硫和/或氧化鋅,優選硫,氧化鋅,硬脂酸和促進劑(例如,mbts)的混合物,固化硫代丁基橡膠,例如溴代丁基橡膠。在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方可包括用量為0.2-15phr,尤其0.5-10phr,和更特別地0.75phr-7.5phr,和仍然更特別地1phr-6phr的固化劑。固化劑的用量包括用作固化劑的任何組分,其中包括交聯劑,活化劑,促進劑和延遲劑。抗氧劑和/或抗臭氧劑也可存在于本文描述的內襯里配方中。在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方可包括丁基橡膠(例如,鹵代丁基橡膠),低酸值松香酯,填料(例如,炭黑),和固化劑(例如,硫結合硬脂酸,氧化鋅,和任選地,硫化促進劑,例如二(苯并噻唑-2-基)二硫化物(mbts))。特別地,本文描述的內襯里配方可包括100phr丁基橡膠(例如,鹵代丁基橡膠),2-15phr低酸值松香酯,0-20phr加工油(例如,石蠟基油),25-80phr填料(例如,炭黑),1-6phr固化劑(例如,硫結合硬脂酸,氧化鋅和二(苯并噻唑-2-基)二硫化物(mbts))。在若干方面中,本發明進一步涉及提供內襯里配方的方法,該方法包括混合低酸值松香酯與丁基橡膠。可通過本領域已知的方法,制備本文描述的內襯里配方。特別地,制備本文描述的內襯里組合物的方法可包括使用本領域已知的裝置與方法,混合丁基橡膠,低酸值松香酯,和任選地任何額外的組分。可按照任何順序混合不同組分。關于不同組分的單獨用量和每一組分的特別的實例,以上對于內襯里配方描述的內容還應用到本文描述的制備方法上。可在單一步驟或者在多個階段中進行混合。例如,可在至少兩個步驟中混合各組分,亦即至少一個非生產性步驟,接著生產性混合步驟。一般地,橡膠和低酸值松香酯,和任選地,任何填料可在至少一個非生產性步驟中一起混合,提供母煉膠或者非生產性組合物,并可在所述至少一個后續的生產性混合步驟中,將任何固化劑添加到母煉膠中。在生產性混合步驟中,典型地可在比在前的非生產性混合步驟的混合溫度低的溫度下發生混合。術語“非生產性”和“生產性”是本領域技術人員公知的。特別地,非生產性橡膠組合物缺少任何固化劑,和因此沒有發生交聯。合適的混合裝置可包括例如雙輥磨,brabendertm密煉機,banburytm密煉機(例如,具有切向轉子),krupp密煉機(例如,具有互嚙式轉子),和混合器/擠出機。可在一直到組合物中所使用的橡膠熔點的溫度下進行混合。合適的溫度可以是40℃-200℃,尤其100℃-160℃。在若干實施方案中,可首先混合70%-100%丁基橡膠和任何其他橡膠20-90秒,或者直到溫度達到40℃-75℃。然后,可將60-85%的填料,和其余量的橡膠(如果有的話)加入到混合器中,并繼續混合,直到溫度達到90℃-150℃。接下來,可添加其余填料,以及低酸值松香酯和任何加工助劑,并繼續混合,直到溫度達到140℃-190℃。可通過在開煉機上壓片,完成這一混合物,也稱為母煉膠混合物,并允許冷卻例如到60℃-100℃。然后可添加固化劑到所述母煉膠中以供在生產性混合步驟中混合,提供生產性混合物。這一生產性混合物導致交聯的內襯里配方,當置于固化條件下時。本文中交聯的內襯里配方稱為固化的內襯里配方,它在本領域中被稱為硫化。因此,本文描述的制備方法可進一步包括固化所述生產性混合物,提供固化的內襯里配方。可通過任何合適的方式,例如根據任何常規的固化工藝,將內襯里配方置于熱或輻射下,從而進行固化。所需的加熱或輻射量是在組合物中進行固化所要求的量。典型地,可在范圍為100℃-250℃,尤其150℃-200℃的溫度下進行固化1-150分鐘。已發現,本文描述的內襯里配方作為未固化的內襯里配方(非生產性和生產性配方)和作為固化的內襯里配方二者均具有優點。因此,在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方可以是未固化或固化的。在若干特別的實施方案中,未固化的內襯里配方可以是非生產性或生產性的。有利地,本文描述的內襯里配方顯示出良好的總體性能,且可甚至改進制造和包括它的產品的最終性能。例如,已發現本文描述的內襯里配方顯示出良好的抗龜裂性能,同時維持良好的透氣率,加工和固化性能。特別地,可使用本文描述的低酸值的松香酯,提供具有改進的抗龜裂性的內襯里配方,當與不具有本文描述的低酸值的松香酯的類似內襯里配方或者包括本領域中典型地使用的其他添加劑的類似內襯里配方相比時。術語“類似組合物”是指與本發明組合物在所有其組分方面和就材料及其用量的選擇方面相同的對比組合物,例外的是類似的組合物不含低酸值的松香酯。類似的組合物可包括另一添加劑替代所述低酸值松香酯的用量。可通過本領域已知的方法測量內襯里配方的抗龜裂性。特別地,可使用demattia裂紋生長試驗,例如由iso132定義的方法。簡而言之,在內襯里配方的固化樣品內進行切割,并刺穿該樣品。彎曲樣品,直到裂紋寬度增加2mm(l+2),并注意撓曲循環次數。繼續試驗,直到寬度增加6mm(l+6),接著彎曲,直到寬度增加10mm(l+10),或者直到達到總計2750千個循環。本文描述的內襯里配方通常可具有總計至少1500千個循環的demattia裂紋生長循環(l至l+10),尤其至少2000千個循環,其中千個循環是指1000個循環。可通過評估門尼粘度,和門尼焦燒,以及配方的固化特征,評價內襯里配方的加工性能。門尼粘度提供膠料粘度的指示,其表明膠料的可加工性。若粘度太高,則難以混合,但若粘度太低,則分散和混合將不是最佳的。門尼焦燒提供固化特征,最主要地焦燒時間的量度;從而表明在沒有顯著過早固化該材料情況下加工可獲得的時間。它們可通過本領域已知的方法測定,例如由iso289定義的方法。簡而言之,在加熱的模頭內部,通過測量旋轉在橡膠內覆蓋的錠子所需的力,測定門尼粘度。大多數在比門尼粘度高的溫度下進行門尼焦燒的測量,從而導致膠料固化。隨著時間流逝粘度的增加是固化工藝進展的量度,且允許測定焦燒時間。本文描述的內襯里配方通常可具有至少10分鐘,尤其至少15分鐘的t5門尼焦燒;至少20分鐘,尤其至少23分鐘的t35門尼焦燒;和/或50-75mu的門尼粘度(門尼單元)。生膠粘度提供未固化橡膠膠料對輪胎中其他組件粘合的指示。可通過本領域已知的方法測定生膠粘度,例如tel-tak法(j.r.beatty,tel-tak:amechanicalmethodforestimatingbothtackinessandstickinessofrubbercompounds,rubberchemistryandtechnology,1969,第42卷,第4期,第1040-1053頁)。簡而言之,一起擠壓相同配方的兩個樣品簡短的時間量,之后測量從彼此中移除樣品所要求的力。在模具內固化之前,較高的生膠粘度被視為對輪胎的建造有益。本文描述的內襯里配方通常可具有至少15盎司,尤其至少20盎司的生膠粘度粘合力。可通過本領域已知的方法測量內襯里配方的透氣性,例如由astmd1434定義的方法。簡而言之,在氣體交換槽內安裝樣品,以便在兩個腔室之間形成密封的半阻擋層。一個腔室含有在特定高壓下的空氣,和另一個腔室在較低壓力下,接收滲透的氣體。較低壓力的腔室維持在近大氣壓下,且通過體積的變化,指示透過試樣的氣體。本文描述的內襯里配方的透氣率通常可以是7.0*10-9cm2/sec*atm至2.5*10-8cm2/sec*atm。可通過本領域已知的方法測定內襯里配方的固化性能,例如由iso6502描述的movingdierheometer(mdr)方法。簡而言之,在兩個模頭之間擠壓的橡膠樣品上進行測量,其中兩個模頭之一震蕩。本文描述的內襯里配方通常可具有0.4-0.7nm,尤其0.5-0.6nm的最大扭矩;至少5分鐘,尤其至少6分鐘的t90;和0.3-0.6nm,尤其0.35-0.5nm的δs。t90提供完全固化橡膠膠料所要求的時間的指示。最大扭矩提供固化橡膠膠料的勁度的指示。最大扭矩越低,則固化膠料越軟。δs提供因固化導致的膠料勁度增加的指示。可通過評估斷裂伸長率,拉伸強度和模量,評價內襯里配方的拉伸性能。可通過本領域已知的方法,例如iso37,第2類型定義的方法,測定拉伸性能。簡而言之,采用拉伸測試儀,拉伸橡膠樣品,直到它斷裂。連續測量拉伸樣品所要求的力。斷裂伸長率提供樣品勁度的指示。本文描述的內襯里配方通常可具有600%-850%的斷裂伸長率。模量提供樣品機械強度的指示。本文描述的內襯里配方在300%伸長率下的模量通常可以是3.0-6.0mpa,尤其3.5-5.5mpa。拉伸強度提供樣品機械強度的指示。本文描述的內襯里配方在最大伸長率下的拉伸強度通常可以是10-12mpa,尤其10.1-11.9mpa,更特別地10.25-11.75mpa。在若干實施方案中,本文描述的內襯里配方的總demattia裂紋生長循環(l至l+10)通常可以是至少1500千個循環,尤其至少2000千個循環,和生膠粘度粘合為至少15盎司,尤其至少20盎司。另外,本文描述的內襯里配方的t90通常可以是5-10分鐘,尤其6-9分鐘。本發明的若干方面涉及低酸值松香酯在含丁基橡膠的內襯里組合物中用于提供具有良好的總體性能,尤其良好的物理性能與良好的加工性能組合,和更特別地良好的抗龜裂性同時維持良好的透氣率、良好的固化性能和/或生膠粘度的內襯里的用途。本發明進一步涉及含本文描述的內襯里配方的輪胎內襯里。采用下述實施例,進一步闡述本發明,所述實施例沒有限制本發明。實施例評估含丁基橡膠和樹脂的內襯里配方的性能。所使用的樹脂是本發明的低酸值松香酯(樹脂a和b),和作為對比例,含具有高酸值的松香酸的其他樹脂(樹脂c),和在橡膠配方中常用的兩種均化器樹脂(樹脂d和e)。樹脂a是酸值為4.3mgkoh/g,mw為893g/mol和軟化點為81.7℃的甘油妥爾油松香酯。在合適的歧化催化劑(例如lowinoxtmtbm-6)和合適的酯化催化劑(例如,硬脂酸鋅或醋酸鎂)存在下,通過用略過量的甘油酯化妥爾油,獲得樹脂a,這是本領域技術人員已知的。在完成酯化之后,增加環球軟化點,并通過蒸汽吹掃降低酸值,直到獲得所需的數值,這是本領域技術人員已知的。可在美國專利申請no.5,969,092和專利申請wo2013/090283中找到關于松香酯合成領域的進一步的參考文獻。樹脂b是酸值為14.8mgkoh/g,mw為1043g/mol和軟化點為95.2℃的季戊四醇松香酯。在合適的歧化催化劑(例如,lowinoxtmtbm-6)和合適的酯化催化劑(例如,硬脂酸鋅或醋酸鎂)存在下,通過用略過量的季戊四醇酯化妥爾油松香,獲得樹脂b,這是本領域技術人員已知的。在酯化完成之后,通過蒸汽噴射提高環/球軟化點和降低酸值,這是本領域技術人員已知的。可在美國專利申請no.5,969,092和專利申請wo2013/090283中找到關于松香酯合成領域的進一步的參考文獻。樹脂c是酸值為161.4mgkoh/g,mw為404g/mol和軟化點為70.6℃的妥爾油松香。樹脂d是暗的芳烴樹脂。由struktol以名稱struktoltm40ms薄片提供樹脂d。樹脂e是淺的脂族烴樹脂。由struktol以名稱struktoltm60ns薄片提供樹脂e。在基于溴代丁基橡膠的內襯里配方中混合所選樹脂。在2.5,5和10phr的不同劑量水平(相對于加工油換算)下測試樹脂。雙份混合具有10phr加工油的對照配方,從而導致總計17種膠料。溴代丁基橡膠是由lanxess提供的bromobutyl2030。填料是由statex提供的炭黑n-660。使用由sunocotm以sunpar2280形式供應的加工助劑石蠟基油。與氧化鋅、硬脂酸和由lanxess以dm/mg形式供應的二(苯并噻唑-2-基)二硫化物(mbts)結合,使用固化劑硫。在1.6l本伯里型密煉機內進行混合。在雙輥磨上混合固化劑。在表1中顯示了所測試的配方,通過在表2中顯示的試驗方法評價。在沒有進一步加工的情況下,在表1的配方上進行門尼粘度和門尼焦燒,固化特征和生膠粘度測試。將所獲得的內襯里配方制成2mm厚的片材以供評估拉伸性能,制成0.51mm厚的樣品以供評估透氣率和制成6mmdemattia樣品以供評估抗龜裂性。在160℃下固化所有2mm厚的拉伸片材和0.51mm厚的透氣率樣品12分鐘。在160℃下固化6mm厚的demattia樣品18分鐘。表1.內襯里試驗膠料的配方表2.表征內襯里膠料所使用的試驗方法性能試驗方法門尼粘度和門尼焦燒iso289160℃下的固化特征(mdr)iso6502生膠粘度tel-tak*拉伸性能(拉伸強度,斷裂伸長率,模量)iso37,第2類型demattia裂紋生長iso13260℃下的透氣率astmd1434*.r.beatty,tel-tak:amechanicalmethodforestimatingbothtackinessandstickinessofrubbercompounds,rubberchemistryandtechnology,1969,第42卷,第4期,第1040-1053頁demattia裂紋生長對于demattia裂紋生長試驗來說,在樣品內進行2mm寬的切割,并刺穿樣品。彎曲樣品,直到裂紋寬度增加2mm(l+2),并觀察循環次數。繼續試驗,直到寬度增加6mm(l+6),接著彎曲,直到寬度增加10mm(l+10)。當達到2750千次循環或l+10時,停止試驗。采用含低酸值的松香酯(樹脂a和b)和松香酸(樹脂c)的配方,獲得最好的裂紋結果。在表3中顯示出了結果。特別地,具有樹脂c和10phr樹脂b的配方具有優越的抗龜裂性。對于具有5和10phr樹脂c的膠料來說,裂紋沒有變寬超過l+2,對于2.5phr樹脂c來說,達到2750千次循環寬度僅僅超過l+2。此外,具有10phr樹脂b的樣品在達到l+6之前,達到2750千次循環。含10phr或甚至5phr樹脂a的配方沒有達到2750千次循環,但相對于不含樹脂(具有10phr石蠟基油)的組合物和含樹脂d與e的組合物,顯示出顯著的改進。透氣率對于每一內襯里配方來說,制造2個試驗片材,并在60℃下測試透氣率。在表4中顯示出來自透氣率測試的結果。由于astmd1434的半定量性質導致透氣率試驗方法具有有限的精度。基于表4中顯示的結果,可確定出隨著均化器樹脂的劑量增加,透氣率越低的趨勢。然而,當考慮測量誤差時,樣品之間出現有限的區分。表明存在樹脂沒有顯著增加透氣率。表3demattia裂紋生長*兩個樣品的平均**達到2750千次循環,終止試驗。表4透氣率樣品透氣率(cm2/sec*atm)10phr石蠟基油*2.57×10-82.5phr樹脂a2.17×10-85phr樹脂a2.37×10-810phr樹脂a1.34×10-82.5phr樹脂b2.02×10-85phr樹脂b1.99×10-810phr樹脂b1.08×10-82.5phr樹脂c1.99×10-85phr樹脂c1.82×10-810phr樹脂c8.87×10-92.5phr樹脂d1.99×10-85phr樹脂d2.17×10-810phr樹脂d1.31×10-82.5phr樹脂e1.85×10-85phr樹脂e2.52×10-810phr樹脂e7.76×10-9*兩個樣品的平均生膠粘度在表5中呈現了生膠粘度測量的結果。根據表5可看出,當與不具有樹脂的配方或者具有樹脂d和e的配方相比時,具有低酸值松香酯(樹脂a和b)的膠料顯示出改進的生膠粘度。已發現對于具有最低酸值的松香酯(樹脂a)來說,該改進較高。表5生膠粘度樣品粘合(盎司)10phr石蠟基油*162.5phr樹脂a225phr樹脂a1810phr樹脂a232.5phr樹脂b175phr樹脂b1810phr樹脂b182.5phr樹脂c235phr樹脂c1810phr樹脂c142.5phr樹脂d135phr樹脂d1710phr樹脂d132.5phr樹脂e185phr樹脂e1210phr樹脂e10*兩個樣品的平均門尼粘度和門尼焦燒對于除了樹脂d以外測試的所有樣品來說,使用增加量的樹脂導致門尼粘度略微增加和門尼焦燒略微下降,這可在表6中看出。也可看出,相對于含石蠟基油的空白來說,使用低酸值的松香酯(樹脂a和b)沒有有害地影響門尼焦燒性能,而松香酸(樹脂c)顯著降低門尼焦燒。對于樹脂c來說,門尼焦燒的強烈下降表明有限的焦燒時間;這可導致加工過程中膠料過早固化。表6門尼性能樣品門尼粘度ml1+4門尼焦燒t5門尼焦燒t3510phr石蠟基油*55.022.629.62.5phr樹脂a59.318.728.35phr樹脂a57.019.327.210phr樹脂a62.716.724.92.5phr樹脂b61.917.626.25phr樹脂b58.816.626.110phr樹脂b62.515.823.12.5phr樹脂c54.09.515.65phr樹脂c55.88.213.110phr樹脂c61.46.811.72.5phr樹脂d61.622.233.75phr樹脂d63.123.535.510phr樹脂d71.720.032.72.5phr樹脂e57.520.330.15phr樹脂e59.923.230.310phr樹脂e62.618.729.9*兩個樣品的平均固化特征通過movingdierheometer(mdr)方法,測定固化特征。在表7中呈現了結果。使用樹脂c(松香酸)對膠料的固化行為具有強烈的影響,從而強烈地降低t90并導致軟得多的最終膠料,這可從最大扭矩(mh)推導得到(表7)。這表明對固化包的干擾,從而導致固化速率加速和固化程度有限。加速固化可導致在加工過程中過早固化。有限的固化程度可對膠料的機械性能具有非所需的影響。進一步地,樹脂d(struktol40ms)顯示出增加的mdrt90,這意味著膠料的固化速率下降,這也是非所需的。降低的固化速率可導致欠固化的產品或延長的固化時間;降低生產速率。另一方面,與含有樹脂c的膠料相比,低酸的松香酯(樹脂a和b)沒有顯著影響mdrt90,并導致比較堅硬的膠料。表7固化特征樣品t90(min)最大扭矩(nm)δs(nm)10phr石蠟基油*9.220.680.512.5phr樹脂a8.130.680.505phr樹脂a7.620.590.4210phr樹脂a6.650.540.362.5phr樹脂b7.900.630.455phr樹脂b7.530.560.3910phr樹脂b6.480.470.302.5phr樹脂c4.560.460.315phr樹脂c3.330.380.2210phr樹脂c2.310.310.142.5phr樹脂d10.940.630.465phr樹脂d12.150.630.4610phr樹脂d13.580.690.492.5phr樹脂e8.770.650.485phr樹脂e8.730.650.4810phr樹脂e8.760.660.48*兩個樣品的平均鑒于這些結果,當樹脂的酸值(an)增加時,發現干擾固化包的影響較強烈。該影響遵照下述順序樹脂c>樹脂b>樹脂a,因為這些樹脂的an為161.4>14.8>4.3。這表明在產品內的松香酸干擾固化過程,從而導致較低的交聯密度和因此比較軟的膠料。拉伸性能為了維持同樣的熱歷史,在160℃下固化所有拉伸片材12分鐘。在表8中可看出,具有樹脂c的膠料比較柔軟,具有較高的最大伸長率。較軟的膠料具有降低的拉伸強度,這也可在表8中看出。含有5和10phr樹脂a和5phr樹脂b的膠料具有僅僅略微下降的拉伸強度。膠料增加的柔軟度還導致在200%,300%和500%伸長率下較低的模量(表8),在300%和500%伸長率下,影響最明顯。表8-拉伸性能*兩個樣品的平均。當前第1頁12
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