2024年6月13日发(作者：楚平安)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.1
(22)申请日 2008.12.24
(71)申请人 普利司通美国轮胎运营有限责任公司
地址 美国田纳西
(72)发明人 D·G·小阿布达拉 J·M·安扎洛塔
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 夏正东
(51)
(10)申请公布号 CN 101952362 A
(43)申请公布日 2011.01.19
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
含有二氧化硅的黑色胎侧复合物和
包含其的轮胎
(57)摘要
本发明提供了减少滞后作用的具有
增加韧性性能的含有二氧化硅的黑色胎侧
复合物，及其制备方法。还提供了根据本
实施方案制备的包含黑色胎侧复合物的轮
胎。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于轮胎胎侧的组合物，基于100重量份橡胶(phr)该组合物包含：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)35至45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)55至65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的从32至小于55phr的增强填料：
(1)从大于30phr至50phr的炭黑；和
(2)从2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)0.4至1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的8重量％至
24重量％。
2.权利要求1的组合物，进一步包含0.5至4phr的硫硫化剂和0.8至1.2phr的苯并
噻唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的用量是硫硫化剂的30重量％至60重量％。
3.权利要求2的组合物，其中硫硫化剂的存在量是2至2.7phr，且苯并噻唑促进剂
的存在量是1.0至1.2phr。
4.权利要求1的组合物，其中顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶的存在量是约35phr
和顺式-聚丁二烯橡胶的存在量是约65phr。
5.权利要求1的组合物，其中顺式-聚丁二烯橡胶是钕-催化的。
6.权利要求1的组合物，其中炭黑的存在量是约40phr和二氧化硅的存在量是2至
5phr。
7.权利要求1的组合物，其中二氧化硅的存在量是2至小于5phr。
8.权利要求1的组合物，其中增强填料包含30至45phr的炭黑。
9.权利要求1的组合物，其中增强填料包含30至40phr的炭黑。
10.权利要求1的组合物，其中炭黑选自N550或N660等级炭黑的至少一种。
11.权利要求1的组合物，其中硅烷偶联剂包括二-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-二
硫化物。
12.权利要求1的组合物，其中构成增强填料的组分总量小于或等于45phr。
13.权利要求1的组合物，其中炭黑具有约小于约50的碘值。
14.权利要求1的组合物，其中二氧化硅具有约200m2/g的BET表面积。
15.权利要求1的组合物，其中硅烷偶联剂的用量是二氧化硅的10重量％至24重
量％。
16.一种轮胎，具有至少一部分如同权利要求2的组合物的胎侧。
17.一种包括硫化的轮胎胎侧组分的轮胎，包含：
大致100重量份的至少一种轮胎组分橡胶；
每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭黑；
每100重量份该轮胎组分橡胶2至5重量份的水合无定形二氧化硅；
每100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；
每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺
或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
18.权利要求17的轮胎，其中轮胎胎侧组分在60℃下在1％应变下具有的tanδ值小
于0.11，其中tanδ值在52Hz的频率下使用粘弹性检测器获得。
19.权利要求17的轮胎，其中轮胎胎侧组分在100℃下的拉伸强度(MPa)乘以100℃
下的断裂伸长率(％)为约2500，其中所述拉伸强度和断裂伸长率根据ASTM D-412
测量。
20.权利要求17的轮胎，轮胎胎侧组分在100℃下的断裂伸长率(％)为约350％，其
中所述断裂伸长率根据ASTM D-412测量。
21.一种基于弹性体的橡胶组合物，包含：
弹性体；
炭黑；
pH大于约6.5的二氧化硅；和
存在量为水合无定形二氧化硅的约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；
其中炭黑和水合无定形二氧化硅：(i)以约4重量份炭黑对1重量份二氧化硅的比例
存在；和(ii)以每100重量份弹性体小于或等于45重量份的聚集量存在。
22.权利要求21的组合物，进一步包含：
硫硫化剂；和
苯并噻唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的存在量为硫硫化剂的30重量％至60重
量％。
23.一种轮胎，具有至少一部分如同权利要求22的组合物的胎侧。
24.一种制备低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的方法，包括：
向橡胶组合物中加入：
基于橡胶约40重量份用量的炭黑；
基于橡胶约2至约5重量份用量的水合无定形二氧化硅；以及
用量为水合无定形二氧化硅的约10重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；以及
硫化该橡胶组合物。
25.权利要求24的方法，其中该硫化包括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中
苯并噻唑促进剂的用量为硫硫化剂的30重量％至60重量％。
说 明 书
相关申请交叉引用
本申请要求享有2007年12月28日提交的美国临时专利申请No.61/017,280的优先
权，其全部内容在此通过引用结合与此。
背景技术
用于轮胎胎侧的橡胶组合物通常包括各种弹性体以及可以尤其用炭黑增强。炭黑赋
予了例如耐磨性和电导率的有益性能。然而对于一些应用，可能需要减少轮胎胎侧
的炭黑含量以减少轮胎胎侧的滞后作用。橡胶组合物的滞后作用是橡胶组合物在使
用条件下产生内部热量的倾向的衡量标准。滞后作用是对于通过外加的功在例如硫
化橡胶组合物的材料中消耗热能的术语。较低滞后的轮胎胎侧橡胶层促进对于各自
轮胎较低的滚动阻力、较低的生热，或两者皆有。通常低的″tanδ″和橡胶组合物回
弹值的增加表示橡胶组合物减少的滞后作用。Tanδ是橡胶组合物生热的衡量标准。
虽然低的滞后作用在轮胎胎侧组合物中可能是一种需要的质量，但是减少的炭黑含
量可能导致较低的复合物模量。
本实施方案提供了减少滞后作用的具有增加韧性性能的含有二氧化硅的黑色胎侧复
合物，及其制备方法。还提供了根据本实施方案制备的包含黑色胎侧复合物的轮胎。
发明概述
在一个实施方案中，提供了用于轮胎胎侧的组合物，基于100重量份橡胶(phr)该组
合物包含：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)约55至约65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的约32至约60phr的增强填料：
(1)约30至约50phr的炭黑；和
(2)从约2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)约0.4至约1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的约8
重量％至约24重量％。
在另一个实施方案中，提供了一种包含硫化轮胎胎侧组分的轮胎，包含：大致100
重量份的至少一种轮胎组分橡胶；每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭
黑；每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约5重量份的水合无定形二氧化硅；每
100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约
1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
仍然在另一个实施方案中，提供了一种基于弹性体的橡胶组合物，包含：弹性体；
炭黑；pH大于约6.5的二氧化硅；和存在量为二氧化硅的约8重量％至约24重量％
的硅烷偶联剂，其中每100重量份弹性体，炭黑和二氧化硅存在的聚集量小于或等
于45重量份。
仍然在另一个实施方案中，提供了低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的制备方法，
该方法包括：向橡胶组合物中加入：基于橡胶约40重量份用量的炭黑；基于橡胶
约2至约5重量份用量的水合无定形二氧化硅；以及用量为水合无定形二氧化硅的
约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；并且硫化该橡胶组合物。该硫化可以包
括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中苯并噻唑促进剂的用量可以为硫硫化剂
的约30重量％至约60重量％。
发明详述
该示例性的组合物一般包括弹性体、增强填料和硅烷偶联剂。组合物可以用硫硫化
剂和包括促进剂的各种加工助剂硫化。
作为此处使用的，″phr″表示每100重量份橡胶的成分重量份数。术语″橡胶″和″弹
性体″可互换使用。
示例性的弹性体
任何传统使用的橡胶配混弹性体潜在适用于该示例性的组合物。根据橡胶复合物的
最终粘弹性能要求，潜在用于该示例性组合物的弹性体的非限制例子包括以下，单
独和组合：天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基
橡胶、卤化丁基橡胶、乙丙橡胶、交联聚乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氯化聚乙烯
橡胶、硅橡胶、特种耐热&耐油橡胶、其他特种橡胶和热塑性橡胶，这些术语
用于Vanderbilt Rubber Handbook，第十三版(1990)中。这些弹性体可以含有多种官
能团，包括但不限于，锡、硅、和含有胺的官能团。
根据对于该聚合橡胶组合物所需的最终粘弹性能，这种聚合物组合物的比率(常表
示为总计100份)可以在最宽的可能范围内变化。本领域技术人员，不经过度的实
验可以容易测定适于产生所需的粘弹性能范围的哪种弹性体和相对量。
在一个实施方案中，该组合物可以包括用量为约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊
二烯天然橡胶和用量为约55至约65phr的顺式-1，4-丁二烯橡胶。在一个实施方案
中，顺式-1，4-丁二烯橡胶可以是钕-催化的或镍-催化的。
在一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除(exclusive of)液体羟基封端
的聚亚烷基、异丁烯和对甲基苯乙烯的卤化共聚物、或两者皆有。在另一个实施方
案中，该示例性的组合物和方法可以排除基于EPDM的橡胶。在另一个实施方案
中，该示例性的组合物和方法可以排除异烯烃和对烷基苯乙烯的卤化共聚物。在另
一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除苯乙烯-丁二烯橡胶，包括高
反式苯乙烯丁二烯橡胶。在另一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除
高乙烯基聚丁二烯弹性体。
示例性的增强填料
该示例性的组合物与增强填料配混，包括炭黑和二氧化硅。弹性体可以与所有形式
的炭黑配混。炭黑的存在量可以从约30至约50phr，或从约30至约45phr，或从
约30至约40phr。炭黑可以包括通常可商购获得的炭黑。炭黑可具有至少约
20m2/g的表面积(EMSA)。
合适的炭黑可以是，例如炉法炭黑、槽法炭黑和灯黑。更具体地，有用炭黑的例子
可以包括超耐磨炉法(SAF)炭黑、高耐磨炉法(HAF)炭黑、快速挤出炉法(FEF)炭黑、
精炼炉法(FF)炭黑、中间超耐磨炉法(ISAF)炭黑、半增强炉法(SRF)炭黑、中等加
工槽法炭黑、难加工槽法炭黑和导电槽法炭黑。其他合适的炭黑可以包括乙炔黑。
典型的炭黑可以包括例如SR730、SR630、SR530、SR511、SR401、SR315、
SR310、SR303、SR301、SR155、SR140、N774、N772、N762、N660、N650、
N550、N358、N351、N347、N343、N339、N330、N326、N299、N234、N231、
N220、N135、N134、N121、N120、和N110。炭黑可以是造粒的形式或非凝胶化
的絮状本体。在一个实施方案中，炭黑是N550系列炭黑或N660系列炭黑。在一
个实施方案中，炭黑具有60或更低、或50或更低、或45或更低的碘值。
合适的二氧化硅增强填料的例子包括，但不限于水合无定形二氧化硅、沉淀无定形
二氧化硅、湿法二氧化硅(水合硅酸)、干法二氧化硅(无水硅酸)、煅制二氧化硅、
硅酸钙等等。其他合适的填料包括硅酸铝、硅酸镁等等。二氧化硅的表面积可以从
约32m2/g至约400m2/g。二氧化硅填料的pH值一般可以
是约5.5至约7或略微超过。
二氧化硅的使用量可为约2至约15phr，或约2至约10phr，或约2至约5phr，或
约2至小于5phr。一些可以使用的可商购获得的二氧化硅包括，但不限于，由
PPG Industries(匹兹堡，PA)生产的Hi-190G、Hi-210、Hi-215、Hi-233、Hi-243等
等。许多可用的商品级的不同二氧化硅还有可以是从以下公司获得：
Degussa Corporation(Piscataway，NJ)(例如VN2、VN3)，RhonePoulenc(例如
11651 VIP)，和J M Huber Corporation(Edison，NI)。在一个实施方案中，二氧化硅
是用硅烷偶联剂预处理的。
在一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除粘土加强。在另一个实施方案
中，示例性的组合物和方法可以排除胺、酰亚胺和酚类抗降解剂。在另一个实施方
案中，示例性的组合物和方法可以排除微粒、预疏水化的沉淀二氧化硅聚集体。在
另一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除淀粉/增塑剂复合材料。在另
一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除二硫代丙酸、苯甲酸和水杨酸。
示例性的硅烷偶联剂
二氧化硅偶联剂可以用来将二氧化硅化学结合到橡胶。一般而言，可以使用任何普
通类型的二氧化硅偶联剂，例如具有硅烷和可以与橡胶特别是可用硫硫化的橡胶反
应的构成组分或部分的那些。因此偶联剂作为二氧化硅和橡胶之间的连接桥梁。硅
烷偶联剂的橡胶反应性基团包括巯基、多硫化物、氨基、乙烯基和环氧基。合适的
二氧化硅偶联剂的例子包括N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基
三乙氧基硅烷、双(β-羟乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基
三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基
硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基甲硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙基)硅烷。
一般说来，硅烷偶联剂可以含有多硫化物组分或结构，例如双(3-烷氧基甲硅烷基
烷基)多硫化物，其中烷氧基中的烷基选自甲基和乙基基团，硅烷部分的烷基选自
乙基、丙基和丁基，并且多硫化物桥包含：(a)2至6，平均2.1至2.8个硫原子；或
(b)2至8，平均3.5至4.5个硫原子。这种偶联剂典型的代表性例子是双-(3-三乙氧
基甲硅烷基丙基)-多硫化物，其在它的多硫化物桥中具有(a)2至6，平均2.1至2.8
个硫原子；或在它的多硫化物桥中具有(b)2至8，平均3.5至4.5个硫原子。示例
性的偶联剂包括由DeGussa AG制造的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物，又
名和双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-二硫化物。其他额外的偶联剂包括3-辛酰基硫代
-1-丙基三甲氧基硅烷和巯基官能的有机硅烷。额外的合适的硅烷偶联剂记载在
EP 0857752B1中，其全部内容在此作为参考一并引入。
二氧化硅偶联剂的用量可以变化，但是通常为约8wt％至约24wt％，或约10wt％
至约24wt％，基于二氧化硅的总重量。
示例性的橡胶配混组分
橡胶组合物可以通过将各种可被硫硫化的成分橡胶与各种常用的添加剂材料，例如
硫化助剂例如硫、活化剂、阻滞剂和促进剂、加工添加剂例如油、包括增粘树脂的
树脂、二氧化硅和增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡，抗氧化剂和抗臭氧
剂、胶溶剂和增强材料例如炭黑混合而配混。
加工助剂的用量可以从约零至约10phr。这种加工助剂可以包括例如芳族、环烷类
和/或链烷类加工油。抗氧化剂的通常用量可以包括约1至约5phr。典型的抗氧化
剂可以是例如二苯基-对苯二胺、TMQ、及其他，例如
Vanderbilt Rubber Handbook(1978)第344-346页公开的那些。例如N-(1，3-二甲基
丁基)-N′-苯基-1，4-苯二胺(6PPD)的抗臭氧剂的通常用量可以包括约1至5phr。如
果使用的话，可以包括硬脂酸的脂肪酸的通常用量可以包括约0.5至约3phr。氧化
锌的通常用量可以包括约1至约5phr。蜡的通常用量可以包括约1至约5phr。通
常使用微晶蜡。胶溶剂的通常用量可以包括约0.1至约1phr。典型的胶溶剂可以是
例如五氯硫代苯酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物。还可以使用加工助剂，例如酚
醛树脂(约2phr)和C5脂族HC树脂(约5phr)(增粘剂)。
在硫硫化剂的存在下进行硫化。合适的硫硫化剂的例子包括元素硫(单质硫)或提供
硫的硫化剂，例如胺二硫化物、聚合的多硫化物、或硫烯烃加合物。硫硫化剂可以
以约0.5至约8phr的用量使用。
促进剂用于控制硫化作用需要的时间和/或温度并且改善硫化产品的性能。在一个
实施方案中，可以使用单个促进剂体系，即主促进剂。主促进剂的总用量为约0.5
至约4phr。在另一个实施方案中，可以使用主促进剂和第二促进剂的组合，其中
第二促进剂以较小的用量(约0.05至约3phr)以活化并且改善硫化产品的性能。此外，
可以使用延迟作用促进剂，其不受常规加工温度的影响，但是在普通的硫化温度下
产生满意的硫化。还可使用硫化迟延剂。可以使用的促进剂的合适的类型是胺、二
硫化物、胍、硫脲、秋兰姆、磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯、黄原酸酯和亚磺酰胺。
主促进剂还可以是噻唑，例如基于苯并噻唑的促进剂。示例性的基于苯并噻唑的促
进剂可以包括N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺
(TBBS)、4-氧基二亚乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(OBTS)、N，N′-二环己基-2-苯并噻
唑亚磺酰胺(OCBS)、2-巯基苯并噻唑(MBT)和二硫化二苯并噻唑(MBTS)，并且每
100重量份的轮胎组分橡胶其用量可以为约0.8至约1.2重量份。在一个实施方案
中，苯并噻唑促进剂的用量可以为硫硫化剂的约30重量％至约60重量％。
在一个示例性的实施方案中，提供了一种用在轮胎胎侧中的组合物，基于100重量
份橡胶(phr)该组合物包括：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)约55至约65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的约32至约60phr的增强填料：
(1)约30至约50phr的炭黑；和
(2)从约2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)约0.4至约1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的约8
重量％至约24重量％。
该组合物可以进一步包括约0.5至约4phr的硫硫化剂和约0.8至约1.2phr的苯并噻
唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的用量可以是硫硫化剂的约30重量％至约60重
量％。在一个实施方案中，硫硫化剂的存在量可以从约2至约2.7phr且苯并噻唑促
进剂的存在量可以从约1.0至约1.2phr。
在一个实施方案中，顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶的存在量约35phr且顺式-1，
4-丁二烯橡胶的存在量约65phr。在另一个实施方案中，顺式-1，4-丁橡胶可以是
钕-催化的或镍-催化的。在一个实施方案中，炭黑的存在量约40phr且水合无定形
二氧化硅的存在量约2至约5phr。在一个实施方案中，苯并噻唑选自N-环己基-2-
苯并噻唑磺酰胺和N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺的一种或多种。在一个实施方案
中，硅烷偶联剂在双-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-二硫化物。在一个实施方案中，
水合无定形二氧化硅具有大于约6的pH值。在另一个实施方案中，包括增强填料
的组分总和小于或等于45phr。在一个实施方案中，炭黑具有约43的碘值和约121
的邻苯二甲酸二丁酯值。在一个实施方案中，水合无定形二氧化硅具有约200m2/g
的BET表面积。还提供了一种轮胎，该轮胎具有至少一部分轮胎胎侧作为示例性
的组合物。
在另一个实施方案中，提供了一种包含硫化轮胎胎侧组分的轮胎，包含：大致100
重量份的至少一种轮胎组分橡胶；每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭
黑；每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约5重量份的水合无定形二氧化硅；每
100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约
1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
在一个替代的实施方案中，提供了一种基于弹性体的橡胶组合物，该组合物包含弹
性体；炭黑；具有大于约6的pH值的水合无定形二氧化硅；和存在量为水合无定
形二氧化硅的约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂，其中基于每100重量份的
弹性体，炭黑和水合无定形二氧化硅联合用量小于或等于45重量份。该组合物还
可以包括硫硫化剂和苯并噻唑促进剂。苯并噻唑促进剂的存在量可以是硫硫化剂的
约30重量％至约60重量％。还提供了一种具有至少一部分轮胎胎侧作为该示例性
组合物的轮胎。
还提供了一种制备低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的方法，该方法包括：向橡
胶组合物中加入：基于橡胶约40重量份用量的炭黑；基于橡胶约2至约5重量份
用量的水合无定形二氧化硅；以及用量为水合无定形二氧化硅的约8重量％至约
24重量％的硅烷偶联剂；并且硫化该橡胶组合物。在该硫化可以在示例性的方法
中，该硫化可以包括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中苯并噻唑促进剂的用
量可以为硫硫化剂的约30重量％至约60重量％。
实施例
实施例1-4及对比例A和B
将含有变化量和比例的二氧化硅和硅烷偶联剂的橡胶复合物与没有这些组分的橡胶
复合物比较。
对比例A和B代表炭黑填充的轮胎胎侧组合物。更准确地说，对比例A在具有较
高炭黑含量(55phr)并且没有二氧化硅或硅烷偶联剂的对照样品。对比例B是具有
炭黑含量等于实施例1-4(40phr)但是没有二氧化硅或硅烷偶联剂的第二种对照样品。
实施例1-4是对比例A和B的改良形式，各含有5至15phr的二氧化硅和0.4至
1.2phr的硅烷偶联剂。
组合物在两阶段中混合。对于第一个非生产混合阶段，在大致155℃的温度下将成
分混合大约120秒。在最终的生产混合阶段中，将得到的橡胶组合物与硫硫化剂和
促进剂混合到77℃的最高温度下约145秒。
表1包含对比例A和B以及实施例1-4中的各个配方。
这些复合物中的每个样品在约149℃的温度下硫化约40分钟。得到的硫化橡胶组
合物的选定的物理性质如表2所示。使用具有4.7mm宽的试样和10mm卡盘至卡
盘距离(在卡盘之间的样品长度)，通过粘弹性检测器获得tanδ值。粘弹性检测器向
样品上施加了150μm的初始应变，并且在52Hz的频率和1％的应变下操作。使用
ASTM-D412描述的标准方法获得拉伸性能例如模量、拉伸断裂和断裂伸长率。
如同表2所列数据可见，黑色轮胎胎侧组合物的物理性质受二氧化硅和硅烷偶联剂
的存在和相对量的影响。对比例A明显显示具有较高的tanδ值，表明较高的滞后
作用。对比例B明显表明具有减少的滞后作用，但仍具有减少的韧性特征。实施
例1-4的每一个显示与对比例A相比预期的减少的tanδ值，表明减少的滞后作用。
实施例1-4的每一个还显示比对比例B增加的韧性性能。
当然不可能为了描述此处提供的组合物、方法等等而描述每一个组分或方法的可能
的组合。对于本领域技术人员额外的优点和改进是显而易见的。因此，在更宽的方
面，本发明不局限于显示和描述的具体细节和说明性的实施例。因此，可以由这些
细节有所偏离，而不背离申请人全面的发明构思的精神或范围。本领域技术人员容
易地认识到优化或控制这些变量的任何一个可以或将要要求或可能控制其他这些变
量中的一个或多个，而且任何这种优化或控制在本实施方案的精神和范围之内。
尽管本发明的较宽范围阐明的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中阐明的
数值都尽可能精确的记录。然而任何数值，固有地包含一定的误差，其由在其各自
的测试测量中发现的标准偏差产生。
此外，虽然已经通过描述的实施例举例说明了组合物、方法等等，并且虽然已经非
常详细地描述了实施例，但是这不意味着将所附的权利要求限定或以任何方式限制
到这种细节。因此本申请意图是包含属于附加权利要求范围的改变、改进和变化。
上述的说明不意味着限制本发明的范围。相反地，本发明的范围通过附加的权利要
求及其等效的内容来确定。
最后，就用于详细说明或权利要求中的术语″包括″来说，其意图是包括以类似于术
语″包含″的方式，如同当用作权利要求中的转换用词时术语解释的含义。此外，就
用于权利要求中的术语″或″来说(例如A或B)，其意图是指“A或B或两者皆有”。
当申请人打算指明″仅A或B，而不是两者″则将使用术语″仅A或B，而不是两者″。
同样，当申请人打算指明A、B或C中的″一个且唯一一个″，申请人将使用短语″
一个且唯一一个″。因此在此术语″或″的使用是包括使用，而非单独使用。参见
Bryan ，A Dictionary of Modern Legal Usage624(第二版1995年)。
2024年6月13日发(作者：楚平安)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.1
(22)申请日 2008.12.24
(71)申请人 普利司通美国轮胎运营有限责任公司
地址 美国田纳西
(72)发明人 D·G·小阿布达拉 J·M·安扎洛塔
(74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人 夏正东
(51)
(10)申请公布号 CN 101952362 A
(43)申请公布日 2011.01.19
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
含有二氧化硅的黑色胎侧复合物和
包含其的轮胎
(57)摘要
本发明提供了减少滞后作用的具有
增加韧性性能的含有二氧化硅的黑色胎侧
复合物，及其制备方法。还提供了根据本
实施方案制备的包含黑色胎侧复合物的轮
胎。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于轮胎胎侧的组合物，基于100重量份橡胶(phr)该组合物包含：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)35至45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)55至65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的从32至小于55phr的增强填料：
(1)从大于30phr至50phr的炭黑；和
(2)从2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)0.4至1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的8重量％至
24重量％。
2.权利要求1的组合物，进一步包含0.5至4phr的硫硫化剂和0.8至1.2phr的苯并
噻唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的用量是硫硫化剂的30重量％至60重量％。
3.权利要求2的组合物，其中硫硫化剂的存在量是2至2.7phr，且苯并噻唑促进剂
的存在量是1.0至1.2phr。
4.权利要求1的组合物，其中顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶的存在量是约35phr
和顺式-聚丁二烯橡胶的存在量是约65phr。
5.权利要求1的组合物，其中顺式-聚丁二烯橡胶是钕-催化的。
6.权利要求1的组合物，其中炭黑的存在量是约40phr和二氧化硅的存在量是2至
5phr。
7.权利要求1的组合物，其中二氧化硅的存在量是2至小于5phr。
8.权利要求1的组合物，其中增强填料包含30至45phr的炭黑。
9.权利要求1的组合物，其中增强填料包含30至40phr的炭黑。
10.权利要求1的组合物，其中炭黑选自N550或N660等级炭黑的至少一种。
11.权利要求1的组合物，其中硅烷偶联剂包括二-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-二
硫化物。
12.权利要求1的组合物，其中构成增强填料的组分总量小于或等于45phr。
13.权利要求1的组合物，其中炭黑具有约小于约50的碘值。
14.权利要求1的组合物，其中二氧化硅具有约200m2/g的BET表面积。
15.权利要求1的组合物，其中硅烷偶联剂的用量是二氧化硅的10重量％至24重
量％。
16.一种轮胎，具有至少一部分如同权利要求2的组合物的胎侧。
17.一种包括硫化的轮胎胎侧组分的轮胎，包含：
大致100重量份的至少一种轮胎组分橡胶；
每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭黑；
每100重量份该轮胎组分橡胶2至5重量份的水合无定形二氧化硅；
每100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；
每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺
或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
18.权利要求17的轮胎，其中轮胎胎侧组分在60℃下在1％应变下具有的tanδ值小
于0.11，其中tanδ值在52Hz的频率下使用粘弹性检测器获得。
19.权利要求17的轮胎，其中轮胎胎侧组分在100℃下的拉伸强度(MPa)乘以100℃
下的断裂伸长率(％)为约2500，其中所述拉伸强度和断裂伸长率根据ASTM D-412
测量。
20.权利要求17的轮胎，轮胎胎侧组分在100℃下的断裂伸长率(％)为约350％，其
中所述断裂伸长率根据ASTM D-412测量。
21.一种基于弹性体的橡胶组合物，包含：
弹性体；
炭黑；
pH大于约6.5的二氧化硅；和
存在量为水合无定形二氧化硅的约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；
其中炭黑和水合无定形二氧化硅：(i)以约4重量份炭黑对1重量份二氧化硅的比例
存在；和(ii)以每100重量份弹性体小于或等于45重量份的聚集量存在。
22.权利要求21的组合物，进一步包含：
硫硫化剂；和
苯并噻唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的存在量为硫硫化剂的30重量％至60重
量％。
23.一种轮胎，具有至少一部分如同权利要求22的组合物的胎侧。
24.一种制备低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的方法，包括：
向橡胶组合物中加入：
基于橡胶约40重量份用量的炭黑；
基于橡胶约2至约5重量份用量的水合无定形二氧化硅；以及
用量为水合无定形二氧化硅的约10重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；以及
硫化该橡胶组合物。
25.权利要求24的方法，其中该硫化包括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中
苯并噻唑促进剂的用量为硫硫化剂的30重量％至60重量％。
说 明 书
相关申请交叉引用
本申请要求享有2007年12月28日提交的美国临时专利申请No.61/017,280的优先
权，其全部内容在此通过引用结合与此。
背景技术
用于轮胎胎侧的橡胶组合物通常包括各种弹性体以及可以尤其用炭黑增强。炭黑赋
予了例如耐磨性和电导率的有益性能。然而对于一些应用，可能需要减少轮胎胎侧
的炭黑含量以减少轮胎胎侧的滞后作用。橡胶组合物的滞后作用是橡胶组合物在使
用条件下产生内部热量的倾向的衡量标准。滞后作用是对于通过外加的功在例如硫
化橡胶组合物的材料中消耗热能的术语。较低滞后的轮胎胎侧橡胶层促进对于各自
轮胎较低的滚动阻力、较低的生热，或两者皆有。通常低的″tanδ″和橡胶组合物回
弹值的增加表示橡胶组合物减少的滞后作用。Tanδ是橡胶组合物生热的衡量标准。
虽然低的滞后作用在轮胎胎侧组合物中可能是一种需要的质量，但是减少的炭黑含
量可能导致较低的复合物模量。
本实施方案提供了减少滞后作用的具有增加韧性性能的含有二氧化硅的黑色胎侧复
合物，及其制备方法。还提供了根据本实施方案制备的包含黑色胎侧复合物的轮胎。
发明概述
在一个实施方案中，提供了用于轮胎胎侧的组合物，基于100重量份橡胶(phr)该组
合物包含：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)约55至约65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的约32至约60phr的增强填料：
(1)约30至约50phr的炭黑；和
(2)从约2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)约0.4至约1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的约8
重量％至约24重量％。
在另一个实施方案中，提供了一种包含硫化轮胎胎侧组分的轮胎，包含：大致100
重量份的至少一种轮胎组分橡胶；每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭
黑；每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约5重量份的水合无定形二氧化硅；每
100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约
1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
仍然在另一个实施方案中，提供了一种基于弹性体的橡胶组合物，包含：弹性体；
炭黑；pH大于约6.5的二氧化硅；和存在量为二氧化硅的约8重量％至约24重量％
的硅烷偶联剂，其中每100重量份弹性体，炭黑和二氧化硅存在的聚集量小于或等
于45重量份。
仍然在另一个实施方案中，提供了低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的制备方法，
该方法包括：向橡胶组合物中加入：基于橡胶约40重量份用量的炭黑；基于橡胶
约2至约5重量份用量的水合无定形二氧化硅；以及用量为水合无定形二氧化硅的
约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂；并且硫化该橡胶组合物。该硫化可以包
括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中苯并噻唑促进剂的用量可以为硫硫化剂
的约30重量％至约60重量％。
发明详述
该示例性的组合物一般包括弹性体、增强填料和硅烷偶联剂。组合物可以用硫硫化
剂和包括促进剂的各种加工助剂硫化。
作为此处使用的，″phr″表示每100重量份橡胶的成分重量份数。术语″橡胶″和″弹
性体″可互换使用。
示例性的弹性体
任何传统使用的橡胶配混弹性体潜在适用于该示例性的组合物。根据橡胶复合物的
最终粘弹性能要求，潜在用于该示例性组合物的弹性体的非限制例子包括以下，单
独和组合：天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基
橡胶、卤化丁基橡胶、乙丙橡胶、交联聚乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶、氯化聚乙烯
橡胶、硅橡胶、特种耐热&耐油橡胶、其他特种橡胶和热塑性橡胶，这些术语
用于Vanderbilt Rubber Handbook，第十三版(1990)中。这些弹性体可以含有多种官
能团，包括但不限于，锡、硅、和含有胺的官能团。
根据对于该聚合橡胶组合物所需的最终粘弹性能，这种聚合物组合物的比率(常表
示为总计100份)可以在最宽的可能范围内变化。本领域技术人员，不经过度的实
验可以容易测定适于产生所需的粘弹性能范围的哪种弹性体和相对量。
在一个实施方案中，该组合物可以包括用量为约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊
二烯天然橡胶和用量为约55至约65phr的顺式-1，4-丁二烯橡胶。在一个实施方案
中，顺式-1，4-丁二烯橡胶可以是钕-催化的或镍-催化的。
在一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除(exclusive of)液体羟基封端
的聚亚烷基、异丁烯和对甲基苯乙烯的卤化共聚物、或两者皆有。在另一个实施方
案中，该示例性的组合物和方法可以排除基于EPDM的橡胶。在另一个实施方案
中，该示例性的组合物和方法可以排除异烯烃和对烷基苯乙烯的卤化共聚物。在另
一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除苯乙烯-丁二烯橡胶，包括高
反式苯乙烯丁二烯橡胶。在另一个实施方案中，该示例性的组合物和方法可以排除
高乙烯基聚丁二烯弹性体。
示例性的增强填料
该示例性的组合物与增强填料配混，包括炭黑和二氧化硅。弹性体可以与所有形式
的炭黑配混。炭黑的存在量可以从约30至约50phr，或从约30至约45phr，或从
约30至约40phr。炭黑可以包括通常可商购获得的炭黑。炭黑可具有至少约
20m2/g的表面积(EMSA)。
合适的炭黑可以是，例如炉法炭黑、槽法炭黑和灯黑。更具体地，有用炭黑的例子
可以包括超耐磨炉法(SAF)炭黑、高耐磨炉法(HAF)炭黑、快速挤出炉法(FEF)炭黑、
精炼炉法(FF)炭黑、中间超耐磨炉法(ISAF)炭黑、半增强炉法(SRF)炭黑、中等加
工槽法炭黑、难加工槽法炭黑和导电槽法炭黑。其他合适的炭黑可以包括乙炔黑。
典型的炭黑可以包括例如SR730、SR630、SR530、SR511、SR401、SR315、
SR310、SR303、SR301、SR155、SR140、N774、N772、N762、N660、N650、
N550、N358、N351、N347、N343、N339、N330、N326、N299、N234、N231、
N220、N135、N134、N121、N120、和N110。炭黑可以是造粒的形式或非凝胶化
的絮状本体。在一个实施方案中，炭黑是N550系列炭黑或N660系列炭黑。在一
个实施方案中，炭黑具有60或更低、或50或更低、或45或更低的碘值。
合适的二氧化硅增强填料的例子包括，但不限于水合无定形二氧化硅、沉淀无定形
二氧化硅、湿法二氧化硅(水合硅酸)、干法二氧化硅(无水硅酸)、煅制二氧化硅、
硅酸钙等等。其他合适的填料包括硅酸铝、硅酸镁等等。二氧化硅的表面积可以从
约32m2/g至约400m2/g。二氧化硅填料的pH值一般可以
是约5.5至约7或略微超过。
二氧化硅的使用量可为约2至约15phr，或约2至约10phr，或约2至约5phr，或
约2至小于5phr。一些可以使用的可商购获得的二氧化硅包括，但不限于，由
PPG Industries(匹兹堡，PA)生产的Hi-190G、Hi-210、Hi-215、Hi-233、Hi-243等
等。许多可用的商品级的不同二氧化硅还有可以是从以下公司获得：
Degussa Corporation(Piscataway，NJ)(例如VN2、VN3)，RhonePoulenc(例如
11651 VIP)，和J M Huber Corporation(Edison，NI)。在一个实施方案中，二氧化硅
是用硅烷偶联剂预处理的。
在一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除粘土加强。在另一个实施方案
中，示例性的组合物和方法可以排除胺、酰亚胺和酚类抗降解剂。在另一个实施方
案中，示例性的组合物和方法可以排除微粒、预疏水化的沉淀二氧化硅聚集体。在
另一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除淀粉/增塑剂复合材料。在另
一个实施方案中，示例性的组合物和方法可以排除二硫代丙酸、苯甲酸和水杨酸。
示例性的硅烷偶联剂
二氧化硅偶联剂可以用来将二氧化硅化学结合到橡胶。一般而言，可以使用任何普
通类型的二氧化硅偶联剂，例如具有硅烷和可以与橡胶特别是可用硫硫化的橡胶反
应的构成组分或部分的那些。因此偶联剂作为二氧化硅和橡胶之间的连接桥梁。硅
烷偶联剂的橡胶反应性基团包括巯基、多硫化物、氨基、乙烯基和环氧基。合适的
二氧化硅偶联剂的例子包括N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基
三乙氧基硅烷、双(β-羟乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基
三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基
硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基甲硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙基)硅烷。
一般说来，硅烷偶联剂可以含有多硫化物组分或结构，例如双(3-烷氧基甲硅烷基
烷基)多硫化物，其中烷氧基中的烷基选自甲基和乙基基团，硅烷部分的烷基选自
乙基、丙基和丁基，并且多硫化物桥包含：(a)2至6，平均2.1至2.8个硫原子；或
(b)2至8，平均3.5至4.5个硫原子。这种偶联剂典型的代表性例子是双-(3-三乙氧
基甲硅烷基丙基)-多硫化物，其在它的多硫化物桥中具有(a)2至6，平均2.1至2.8
个硫原子；或在它的多硫化物桥中具有(b)2至8，平均3.5至4.5个硫原子。示例
性的偶联剂包括由DeGussa AG制造的双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-四硫化物，又
名和双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)-二硫化物。其他额外的偶联剂包括3-辛酰基硫代
-1-丙基三甲氧基硅烷和巯基官能的有机硅烷。额外的合适的硅烷偶联剂记载在
EP 0857752B1中，其全部内容在此作为参考一并引入。
二氧化硅偶联剂的用量可以变化，但是通常为约8wt％至约24wt％，或约10wt％
至约24wt％，基于二氧化硅的总重量。
示例性的橡胶配混组分
橡胶组合物可以通过将各种可被硫硫化的成分橡胶与各种常用的添加剂材料，例如
硫化助剂例如硫、活化剂、阻滞剂和促进剂、加工添加剂例如油、包括增粘树脂的
树脂、二氧化硅和增塑剂、填料、颜料、脂肪酸、氧化锌、蜡，抗氧化剂和抗臭氧
剂、胶溶剂和增强材料例如炭黑混合而配混。
加工助剂的用量可以从约零至约10phr。这种加工助剂可以包括例如芳族、环烷类
和/或链烷类加工油。抗氧化剂的通常用量可以包括约1至约5phr。典型的抗氧化
剂可以是例如二苯基-对苯二胺、TMQ、及其他，例如
Vanderbilt Rubber Handbook(1978)第344-346页公开的那些。例如N-(1，3-二甲基
丁基)-N′-苯基-1，4-苯二胺(6PPD)的抗臭氧剂的通常用量可以包括约1至5phr。如
果使用的话，可以包括硬脂酸的脂肪酸的通常用量可以包括约0.5至约3phr。氧化
锌的通常用量可以包括约1至约5phr。蜡的通常用量可以包括约1至约5phr。通
常使用微晶蜡。胶溶剂的通常用量可以包括约0.1至约1phr。典型的胶溶剂可以是
例如五氯硫代苯酚和二苯甲酰氨基二苯基二硫化物。还可以使用加工助剂，例如酚
醛树脂(约2phr)和C5脂族HC树脂(约5phr)(增粘剂)。
在硫硫化剂的存在下进行硫化。合适的硫硫化剂的例子包括元素硫(单质硫)或提供
硫的硫化剂，例如胺二硫化物、聚合的多硫化物、或硫烯烃加合物。硫硫化剂可以
以约0.5至约8phr的用量使用。
促进剂用于控制硫化作用需要的时间和/或温度并且改善硫化产品的性能。在一个
实施方案中，可以使用单个促进剂体系，即主促进剂。主促进剂的总用量为约0.5
至约4phr。在另一个实施方案中，可以使用主促进剂和第二促进剂的组合，其中
第二促进剂以较小的用量(约0.05至约3phr)以活化并且改善硫化产品的性能。此外，
可以使用延迟作用促进剂，其不受常规加工温度的影响，但是在普通的硫化温度下
产生满意的硫化。还可使用硫化迟延剂。可以使用的促进剂的合适的类型是胺、二
硫化物、胍、硫脲、秋兰姆、磺酰胺、二硫代氨基甲酸酯、黄原酸酯和亚磺酰胺。
主促进剂还可以是噻唑，例如基于苯并噻唑的促进剂。示例性的基于苯并噻唑的促
进剂可以包括N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺(CBS)、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺
(TBBS)、4-氧基二亚乙基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(OBTS)、N，N′-二环己基-2-苯并噻
唑亚磺酰胺(OCBS)、2-巯基苯并噻唑(MBT)和二硫化二苯并噻唑(MBTS)，并且每
100重量份的轮胎组分橡胶其用量可以为约0.8至约1.2重量份。在一个实施方案
中，苯并噻唑促进剂的用量可以为硫硫化剂的约30重量％至约60重量％。
在一个示例性的实施方案中，提供了一种用在轮胎胎侧中的组合物，基于100重量
份橡胶(phr)该组合物包括：
(A)包含以下物质的弹性体：
(1)约35至约45phr的顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶；和
(2)约55至约65phr的顺式-聚丁二烯橡胶；
(B)包含以下物质的约32至约60phr的增强填料：
(1)约30至约50phr的炭黑；和
(2)从约2至小于10phr的二氧化硅；以及
(C)约0.4至约1.2phr的硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂的用量为二氧化硅的约8
重量％至约24重量％。
该组合物可以进一步包括约0.5至约4phr的硫硫化剂和约0.8至约1.2phr的苯并噻
唑促进剂，其中苯并噻唑促进剂的用量可以是硫硫化剂的约30重量％至约60重
量％。在一个实施方案中，硫硫化剂的存在量可以从约2至约2.7phr且苯并噻唑促
进剂的存在量可以从约1.0至约1.2phr。
在一个实施方案中，顺式-1，4-聚异戊二烯天然橡胶的存在量约35phr且顺式-1，
4-丁二烯橡胶的存在量约65phr。在另一个实施方案中，顺式-1，4-丁橡胶可以是
钕-催化的或镍-催化的。在一个实施方案中，炭黑的存在量约40phr且水合无定形
二氧化硅的存在量约2至约5phr。在一个实施方案中，苯并噻唑选自N-环己基-2-
苯并噻唑磺酰胺和N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺的一种或多种。在一个实施方案
中，硅烷偶联剂在双-[3-(三乙氧基甲硅烷基)-丙基]-二硫化物。在一个实施方案中，
水合无定形二氧化硅具有大于约6的pH值。在另一个实施方案中，包括增强填料
的组分总和小于或等于45phr。在一个实施方案中，炭黑具有约43的碘值和约121
的邻苯二甲酸二丁酯值。在一个实施方案中，水合无定形二氧化硅具有约200m2/g
的BET表面积。还提供了一种轮胎，该轮胎具有至少一部分轮胎胎侧作为示例性
的组合物。
在另一个实施方案中，提供了一种包含硫化轮胎胎侧组分的轮胎，包含：大致100
重量份的至少一种轮胎组分橡胶；每100重量份该轮胎组分橡胶约40重量份的炭
黑；每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约5重量份的水合无定形二氧化硅；每
100重量份该轮胎组分橡胶约0.4至约0.6重量份的双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙
基]-多硫化物，其中双-[3-(三烷氧基甲硅烷基)-丙基]-多硫化物的用量是水合无定形
二氧化硅的约8重量％至约24重量％；每100重量份该轮胎组分橡胶约1.0至约
1.2重量份的N-环己基-2-苯并噻唑磺酰胺或N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺；以及
每100重量份该轮胎组分橡胶约2至约2.7重量份的硫硫化剂。
在一个替代的实施方案中，提供了一种基于弹性体的橡胶组合物，该组合物包含弹
性体；炭黑；具有大于约6的pH值的水合无定形二氧化硅；和存在量为水合无定
形二氧化硅的约8重量％至约24重量％的硅烷偶联剂，其中基于每100重量份的
弹性体，炭黑和水合无定形二氧化硅联合用量小于或等于45重量份。该组合物还
可以包括硫硫化剂和苯并噻唑促进剂。苯并噻唑促进剂的存在量可以是硫硫化剂的
约30重量％至约60重量％。还提供了一种具有至少一部分轮胎胎侧作为该示例性
组合物的轮胎。
还提供了一种制备低tanδ、高韧性轮胎胎侧组分组合物的方法，该方法包括：向橡
胶组合物中加入：基于橡胶约40重量份用量的炭黑；基于橡胶约2至约5重量份
用量的水合无定形二氧化硅；以及用量为水合无定形二氧化硅的约8重量％至约
24重量％的硅烷偶联剂；并且硫化该橡胶组合物。在该硫化可以在示例性的方法
中，该硫化可以包括用硫硫化剂和苯并噻唑促进剂硫化，其中苯并噻唑促进剂的用
量可以为硫硫化剂的约30重量％至约60重量％。
实施例
实施例1-4及对比例A和B
将含有变化量和比例的二氧化硅和硅烷偶联剂的橡胶复合物与没有这些组分的橡胶
复合物比较。
对比例A和B代表炭黑填充的轮胎胎侧组合物。更准确地说，对比例A在具有较
高炭黑含量(55phr)并且没有二氧化硅或硅烷偶联剂的对照样品。对比例B是具有
炭黑含量等于实施例1-4(40phr)但是没有二氧化硅或硅烷偶联剂的第二种对照样品。
实施例1-4是对比例A和B的改良形式，各含有5至15phr的二氧化硅和0.4至
1.2phr的硅烷偶联剂。
组合物在两阶段中混合。对于第一个非生产混合阶段，在大致155℃的温度下将成
分混合大约120秒。在最终的生产混合阶段中，将得到的橡胶组合物与硫硫化剂和
促进剂混合到77℃的最高温度下约145秒。
表1包含对比例A和B以及实施例1-4中的各个配方。
这些复合物中的每个样品在约149℃的温度下硫化约40分钟。得到的硫化橡胶组
合物的选定的物理性质如表2所示。使用具有4.7mm宽的试样和10mm卡盘至卡
盘距离(在卡盘之间的样品长度)，通过粘弹性检测器获得tanδ值。粘弹性检测器向
样品上施加了150μm的初始应变，并且在52Hz的频率和1％的应变下操作。使用
ASTM-D412描述的标准方法获得拉伸性能例如模量、拉伸断裂和断裂伸长率。
如同表2所列数据可见，黑色轮胎胎侧组合物的物理性质受二氧化硅和硅烷偶联剂
的存在和相对量的影响。对比例A明显显示具有较高的tanδ值，表明较高的滞后
作用。对比例B明显表明具有减少的滞后作用，但仍具有减少的韧性特征。实施
例1-4的每一个显示与对比例A相比预期的减少的tanδ值，表明减少的滞后作用。
实施例1-4的每一个还显示比对比例B增加的韧性性能。
当然不可能为了描述此处提供的组合物、方法等等而描述每一个组分或方法的可能
的组合。对于本领域技术人员额外的优点和改进是显而易见的。因此，在更宽的方
面，本发明不局限于显示和描述的具体细节和说明性的实施例。因此，可以由这些
细节有所偏离，而不背离申请人全面的发明构思的精神或范围。本领域技术人员容
易地认识到优化或控制这些变量的任何一个可以或将要要求或可能控制其他这些变
量中的一个或多个，而且任何这种优化或控制在本实施方案的精神和范围之内。
尽管本发明的较宽范围阐明的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中阐明的
数值都尽可能精确的记录。然而任何数值，固有地包含一定的误差，其由在其各自
的测试测量中发现的标准偏差产生。
此外，虽然已经通过描述的实施例举例说明了组合物、方法等等，并且虽然已经非
常详细地描述了实施例，但是这不意味着将所附的权利要求限定或以任何方式限制
到这种细节。因此本申请意图是包含属于附加权利要求范围的改变、改进和变化。
上述的说明不意味着限制本发明的范围。相反地，本发明的范围通过附加的权利要
求及其等效的内容来确定。
最后，就用于详细说明或权利要求中的术语″包括″来说，其意图是包括以类似于术
语″包含″的方式，如同当用作权利要求中的转换用词时术语解释的含义。此外，就
用于权利要求中的术语″或″来说(例如A或B)，其意图是指“A或B或两者皆有”。
当申请人打算指明″仅A或B，而不是两者″则将使用术语″仅A或B，而不是两者″。
同样，当申请人打算指明A、B或C中的″一个且唯一一个″，申请人将使用短语″
一个且唯一一个″。因此在此术语″或″的使用是包括使用，而非单独使用。参见
Bryan ，A Dictionary of Modern Legal Usage624(第二版1995年)。