專利名稱：包含熱塑性填料和相容劑的橡膠組合物的制作方法
包含熱塑性填料和相容劑的橡膠組合物本發明涉及尤其可用于輪胎或輪胎半成品，例如胎面，制造的橡膠組合物，所述組合物基于二烯彈性體、補強填料、特殊的熱塑性材料粒子、相容劑以及硫化體系。在輪胎制造領域中，尤其是在與地面接觸的橡膠組合物的配制物，即通常所說的胎面的制造領域中，其目的通常是在相互沖突的性能如車輛工況、滾動阻力、干濕抓地力、和磨損之間找到盡可能最佳的妥協。尤其是，為了提升抓地力和胎面在地面的壓痕，希望能降低形成胎面的材料的模量，但同時出于對磨損和道路工況性能的考慮，則優選剛性非常高的胎面。因此，胎面配方的任何改性都會影響這些性能之間的妥協。眾所周知，可以改善輪胎在強力制動條件下的抓地力而不改變正常滾動條件下的滯后特性，因此不會改變所關注輪胎的滾動阻力。 尤其是，已知通過生產能導致彈性模量由于在表面上升溫極大降低的胎面的橡膠組合物，上述妥協可以得到改善。這是因為這樣降低模量，例如在局部溫度總是伴隨上升的制動作用期間，使得可以提高胎面與地面有效接觸的程度，尤其是與粗糙的地面，因此能提聞與接觸相關的性能，尤其是地面抓著力，因此能提聞制動能力。通過向用于制造輪胎的基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和硫化體系的橡膠組合物加入一種或多種熱塑性材料粒子，可以得到上述結果。從文獻WO 2004/039872可知，有一種制備基于二烯彈性體和熱塑性聚合物的組合物的方法，所述熱塑性聚合物選自玻璃化轉變溫度高于80°C的無定形聚合物和熔點高于190°C的結晶聚合物。該方法包括熱塑性聚合物與一部分二烯彈性體預混的步驟，以得到母料，所述預混在等于或高于所述玻璃化轉變溫度，或者等于或高于所述熔點減去20°C的溫度下進行，以及然后將母料與剩余部分的二烯彈性體混合的步驟。然而，使用這類組合物會導致最終強度大大降低，就磨損而言這可能是有損害的。因此存在這樣的需要，在提供令人滿意的最終強度的同時，提供制造輪胎的包括熱塑性材料粒子的橡膠組合物，其中粒子合理分散。本發明的一個主題因此是尤其可用于輪胎制造的橡膠組合物，所述橡膠組合物基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和硫化體系，包括選自熔點或軟化點為80°C至300°C的一種或多種熱塑性材料的熱塑性材料粒子，所述組合物包括一種或多種選自嵌段共聚物的相容劑，所述嵌段共聚物包括至少一個第一二烯彈性體嵌段和至少一個與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的第二熱塑性嵌段。本發明的另一個主題是制備橡膠組合物的方法，所述橡膠組合物基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和交聯體系，包括熔點或軟化點(Tmi)為80°C至300°C的一種或多種熱塑性材料的粒子，和具有熔點或軟化點(Tm2)的選自嵌段共聚物的一種或多種相容劑，所述嵌段共聚物包括至少一個第一二烯彈性體嵌段和與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的至少一個第二熱塑性嵌段，所述方法包括以下步驟-在“非生產性的”第一步驟期間，向二烯彈性體或多種彈性體中混合入熱塑性材料或多種熱塑性材料的粒子和相容劑或多種相容劑，其單獨地或以預先制備的母料形式，以及補強填料或多種補強填料，所有物質都進行熱機械捏合，經過一遍或多遍，直到實現最高溫度高于熱塑性材料和相容劑熔點或軟化點(Tm、Tm2)的最高者，或者在所述熱塑性材料或多種熱塑性材料的粒子和相容劑或多種相容劑以母料形式加入的情況下，高于所述母料的熔點或軟化點TM，-冷卻摻混的混合物至低于100°C的溫度，-隨后在“生產性的”第二步驟期間，加入交聯體系，然后-將所有物質都捏合至高達低于120°C的最高溫度。本發明的另一個主題是本發明組合物在用于機動車輛地面接觸系統目的的成品或半成品制造中的應用，所述地面接觸系統例如輪胎、輪胎內安全支撐、輪子(wheel)、橡膠彈簧、彈性體接頭、其它的懸掛或防振部件。尤其是，本發明的組合物可用于目的用于輪胎的由橡膠制成的半成品的制造，例如胎面、胎冠加強件、胎壁、胎體加強件、胎緣、保護裝置、內襯層、橡膠塊以及其它的內部(internal)橡膠,尤其是去偶聯(decoupling)橡膠，目的是用來提供上述輪胎區域之間的結合或界面。本發明的另一個主題是目的用于機動車輛地面接觸系統的包括本發明組合物的成品或半成品，尤其是輪胎及輪胎半成品。本發明的輪胎尤其可用于乘用車，其中工業用車輛選自以下面包車、“重載車輛即，地鐵、大客車、重載公路運輸車輛(卡車、拖拉機、掛車)或越野車；重載農用車輛或土石方機械、飛機、及其它運輸或作業車輛。根據隨后的說明書和實施實例，及與這些實施例相關的圖I和與這些實施例相關的圖2和3，本發明及其優勢會容易理解，圖I所示為彈性模量作為橡膠組合物溫度的函數的變化曲線，圖2和3所示為實割線模量作為這些橡膠組合物伸長率的函數的變化曲線。I.所用的測試方法和測試動力學件能所述彈性材料的動力學表征根據ASTM標準D5992-96在粘度分析儀(M6travib的VA4000)上進行。在0°C至150°C的溫度掃描范圍內以5° /分鐘的梯度，在O. 7MPa的最高應力下，記錄硫化組合物樣品(厚度為4mm、截面積為IOOmm2的圓柱形試樣)的響應,該樣品經受IOHz頻率下的簡單交變正弦剪切應力的作用。使用的結果是在給定溫度范圍內的動態剪切模量G*和損耗因數tan δ。存在以下等式
權利要求
1.尤其可用于輪胎制造的橡膠組合物，所述橡膠組合物基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和交聯體系，包括選自熔點或軟化點為80°c至300°C的熱塑性材料的一種或多種熱塑性材料的粒子，其特征在于其包括選自嵌段共聚物的一種或多種相容劑，所述嵌段共聚物包括至少一個第一二烯彈性體嵌段和至少一個與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的第二熱塑性嵌段。
2.根據權利要求I的組合物，其特征在于所述熱塑性材料或多種熱塑性材料選自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚苯醚、聚碳酸酯、聚縮醛、熱塑性聚氨酯、熱塑性含氟聚合物和聚酯。
3.根據權利要求2的組合物，其特征在于所述聚酯選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯和聚萘甲酸乙二酯。
4.根據權利要求2的組合物，其特征在于所述氟聚合物選自四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、四氟乙烯和全氟乙烯基醚的共聚物、四氟乙烯和乙烯的共聚物、以及聚偏二氟乙烯。
5.根據權利要求2的組合物，其特征在于所述熱塑性材料為聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述熱塑性材料或多種熱塑性材料的熔點或軟化點為80°C至200°C。
7.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述粒子具有的體積平均直徑為小于或等于200 μ m，優選小于100 μ m，更好仍在50與IOOym之間。
8.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述熱塑性材料或多種熱塑性材料的粒子占小于lOOphr，優選10至70phr。
9.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述組合物的二烯彈性體或多種二烯彈性體選自以下組中聚丁二烯、天然橡膠、合成聚異戊二烯、丁二烯共聚物、異戊二烯共聚物、以及這些彈性體的混合物。
10.根據權利要求9的組合物，其特征在于所述二烯彈性體為丁二烯/苯乙烯共聚物。
11.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述相容劑或多種相容劑為二嵌段共聚物。
12.根據權利要求I至10之一的組合物，其特征在于所述相容劑或多種相容劑為包括第一二烯彈性體嵌段和兩個第二熱塑性嵌段的三嵌段共聚物。
13.根據權利要求I至10之一的組合物，其特征在于其包括，作為相容劑，其為二嵌段共聚物的一種或多種相容劑，和其為包括第一二烯彈性體嵌段和兩個第二熱塑性嵌段的三嵌段共聚物的一種或多種相容劑。
14.根據權利要求11至13之一的組合物，其特征在于所述二嵌段共聚物選自苯乙烯/丁二烯二嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯二嵌段共聚物和苯乙烯/ (無規的苯乙烯/ 丁二烯共聚物)二嵌段共聚物。
15.根據權利要求11至13之一的組合物，其特征在于所述三嵌段共聚物選自苯乙烯/丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯/(無規的苯乙烯/ 丁二烯共聚物)/苯乙烯三嵌段共聚物和苯乙烯/ 丁二烯/甲基丙烯酸酯三嵌段共聚物。
16.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述熱塑性材料的粒子為聚苯乙烯粒子，而相容劑或多種相容劑選自苯乙烯/ 丁二烯二嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯二嵌段共聚物、苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯三嵌段共聚物和它們的共混物。
17.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述熱塑性材料的粒子為聚苯醚粒子，而相容劑或多種相容劑選自苯乙烯/ 丁二烯二嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯二嵌段共聚物、苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯三嵌段共聚物和它們的共混物。
18.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述粒子的體積和與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的所述第二熱塑性嵌段的體積之和小于或等于組合物總體積的45%。
19.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述粒子/相容劑的體積比大于或等于O. 05。
20.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于補強填料或多種補強填料選自二氧化娃、炭黑及其混合物。
21.根據前述權利要求之一的組合物，其特征在于所述補強填料或多種補強填料的存在含量為20與200phr之間，優選30與150phr之間。
22.制造橡膠組合物的方法，所述橡膠組合物基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和交聯體系，包括熔點或軟化點(Tmi)為80°C至300°C的一種或多種熱塑性材料的粒子，和具有熔點或軟化點(Tm2)的選自嵌段共聚物的一種或多種相容劑，所述嵌段共聚物包括至少一個第一二烯彈性體嵌段和至少一個與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的第二熱塑性嵌段，其特征在于該方法包括以下步驟 -在“非生產性的”第一步驟期間，在二烯彈性體或多種彈性體中單獨地或以預先制備的母料形式混入所述熱塑性材料或多種熱塑性材料的粒子和相容劑或多種相容劑，以及補強填料或多種補強填料，將所有組分進行熱機械捏合，經過一遍或多遍，直到最高溫度達到高于所述熱塑性材料和相容劑的熔點或軟化點(Tm，Tm2)的最高者，或者在所述熱塑性材料或多種熱塑性材料的粒子和相容劑或多種相容劑以母料形式加入的情況下，最高溫度達到高于所述母料的熔點或軟化點TM， -冷卻摻混的混合物至低于100°c的溫度， -隨后在“生產性的”第二步驟期間，加入交聯體系，然后 -將所有組分捏合至高達低于120°c的最高溫度。
23.根據權利要求I至21之一的組合物在用于機動車輛地面接觸系統的成品或半成品制造中的用途。
24.用于機動車輛地面接觸系統的成品或半成品，其包括根據權利要求I至21之一的組合物。
25.輪胎，其包括根據權利要求I至21之一所限定的橡膠組合物。
全文摘要
本發明涉及尤其可用在輪胎制造中的橡膠組合物，所述橡膠組合物基于一種或多種二烯彈性體、一種或多種補強填料和交聯體系，包括一種或多種選自熔點或軟化點為80℃至300℃的熱塑性材料的熱塑性材料粒子，所述組合物包括一種或多種選自嵌段共聚物的相容劑，所述嵌段共聚物包括至少一個第一二烯彈性體嵌段和至少一個與所述熱塑性材料或多種熱塑性材料相容的第二熱塑性嵌段。
文檔編號B60C1/00GK102947381SQ201180031223
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者E·庫斯托代羅, D·托馬松, V·阿巴德 申請人:米其林企業總公司, 米其林研究和技術股份公司