本申请涉及橡胶制备领域，具体而言，涉及一种包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物、硫化橡胶及轮胎。
背景技术：
1、车辆用轮胎，特别是随着绿色轮胎、hp(high performance高性能，以下简称hp)、uhp(ultra high performance超高性能，以下简称uhp)轮胎发展，对轮胎的湿地性能、滚动阻力、耐磨性能等综合性能要求越来越高。轮胎胶料特别是胎面胶料中也大量使用白炭黑作为补强填充剂。
2、hp高性能轮胎和uhp超高性能轮胎，一般指允许速度达到和超过200km/h以上，一直到超过300km/h的那些轮胎，即etrto(欧洲轮胎和轮辋标准技术组织)规定属于‘t’、‘u’、‘h’、‘v’、‘z’、‘zr’、‘w’、‘y’速度级别的轮胎或者跑车轮胎。hp轮胎与普通轮胎相比，在滚阻与耐磨性的基础上，增加了轮胎干湿地抓地力，操控性等要求。技术人员需优化聚合物组成，使用白炭黑来协调湿抓和滚阻性能。
3、轮胎工业用白炭黑为沉淀法白炭黑，采用硅酸钠酸化法生产，产品有粉状、块状、微珠状3种状态。如市售的evonik公司的ultrasil系列产品，确成硅化学公司的newsil系列产品。
4、轮胎工业白炭黑胶料加工过程中，随着白炭黑加入量的增加，白炭黑分散难度增加；高白炭黑填充的配方中白炭黑的分散程度不足导致硅烷偶联剂与白炭黑表面不能充分接触是限制理想硅烷化反应的痛点。
5、自1992年米其林公司推出绿色轮胎，白炭黑大规模在轮胎中使用后，为提升白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应率与反应程度，轮胎公司开发了多种混炼工艺及方法，开始使用啮合型密炼机加工白炭黑胶料，开发出低温一次法混炼工艺、湿法混炼工艺等工艺方法。
6、专利cn206383320u中提出一种串联密炼机一次法低温炼胶生产线，包括串联的两台密炼机、数台开炼机、双螺杆挤出压片机，采用一次法炼胶工艺进行白炭黑胶料的混炼。专利cn111499937b中提出一种白炭黑配方橡胶连续混炼方法和装置，将湿法混炼工艺和连续混炼工艺结合。
7、轮胎工业中使用的硅烷偶联剂一般为多硫硅烷偶联剂，常用有tespt(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物)、tespd(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)二硫化物)。除多硫硅烷偶联剂外，近年来开发了巯基烷氧基硅烷偶联剂如si363、si747，封端型巯基烷氧基硅烷偶联剂如nxt、nxt z45。
8、然而，啮合型密炼机以及一次法炼胶工艺，可以更精密控制白炭黑胶料混炼加工过程中炼胶温度，可以更稳定的控制硅烷化反应的程度，但不能从根源上解决硅烷化反应开始之前白炭黑分散程度不足的问题。另外胺类防老剂如6ppd，喹啉类防老剂tmq，金属氧化物如zno混炼过程中因表面高活性均容易与白炭黑进行吸附，从而影响白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应进行，该类物质推荐在硅烷化反应完成后二次加入。一次法混炼工艺为保证该类材料分散一般在硅烷化反应进行前加入，从而影响了硅烷化反应进程。
9、湿法混炼工艺优化了白炭黑分散，但湿法状态下不能保证白炭黑与硅烷偶联剂相互吸附并完全接触。
10、新型硅烷偶联剂主要改进了亲油基团以及亲水基团乙氧基数量，与白炭黑硅烷化过程仍有类似初级反应发生，也不能彻底解决白炭黑分散和白炭黑与硅烷偶联剂吸附接触的问题。
11、有鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物、硫化橡胶及充气轮胎，以解决现有轮胎工业包含白炭黑的胶料加工过程中，白炭黑分散不足以及与硅烷偶联剂吸附接触不完全的问题。
2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种乘用车胎面橡胶组合物，以质量份数计，乘用车胎面橡胶组合物包括100份的橡胶生胶、40～130份的白炭黑、0～60份炭黑、5～10份的硅烷偶联剂、6～12份硫化助剂、3～8份防老剂以及0～80份加工助剂；该乘用车胎面橡胶组合物还包括吡咯烷酮化合物，且该吡咯烷酮化合物的质量为白炭黑质量的2％～4％；其中，吡咯烷酮化合物具有如下式(i)所示结构：
3、
4、其中，r1、r3各自独立选自氢、c1～c4烷基；r2选自氢、c1～c18烷基、c2～c18烯基、c2～c18炔基、c6～c18芳基、c7～c18烷基芳基或c7～c18烯基芳基；r4选自c6～c18烷基、c4～c18烯基、c4～c18炔基、c6～c18芳基、c7～c18烷基芳基、c7～c18烯基芳基、环己烷基。
5、进一步地，r1、r3各自独立地选自氢；和/或，r2选自氢、c1～c18烷基。
6、进一步地，r4选自氢、c6～c18烷基或环己烷基。
7、进一步地，聚合物生胶包括天然胶、异戊橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶，以聚合物生胶为100质量份计，天然胶的用量为0～70份，异戊橡胶的用量为0～50份，顺丁橡胶的用量为0～50份，丁苯橡胶的用量为0～100份。
8、进一步地，硅烷偶联剂包括多硫硅烷偶联剂、巯基烷氧基硅烷偶联剂、封端型巯基烷氧基硅烷偶联剂中的至少一种；其中，多硫硅烷偶联剂包括tespt、tespd中的至少一种；巯基烷氧剂硅烷偶联剂包括si363、si747中的至少一种；封端型巯基烷氧基硅烷偶联剂包括nxt、nxtz45中的至少一种。
9、进一步地，硫化助剂包括硫化剂、硫化促进剂和活化剂中的至少一种。
10、进一步地，硫化剂为硫磺类硫化剂。
11、进一步地，活化剂包括氧化锌、硬脂酸中的至少一种。
12、进一步地，促进剂包括噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂或胍类促进剂中的至少一种。
13、进一步地，防老剂包括蜡类防老剂和胺类防老剂中的至少一种。
14、进一步地，加工助剂包括增塑剂、抗湿滑剂中的至少一种。
15、为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种硫化橡胶，该硫化橡胶的原料为上述第一方面提供的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物。
16、根据本发明的第三方面，提供了一种轮胎，轮胎包括胎面和基部，胎面和/或基部的原料为上述第一方面提供的乘用车胎面橡胶组合物或上述第二方面提供的硫化橡胶。
17、本申请提供的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物中，吡咯烷酮化合物所含的羰基能够与白炭黑表面的羟基快速形成氢键作用，在吡咯烷酮化合物和白炭黑之间构建相互作用，同时氮原子上所连的基团又能起到一个很好的疏水作用，降低与吡咯烷酮分子起相互作用的白炭黑的表面能，进一步提高白炭黑的分散性，防止白炭黑再次聚集团聚。吡咯烷酮化合物与白炭黑结合作用可以由化学作用力提供，也可以由物理作用力提供。该结合作用相比于硅烷偶联剂的硅烷化反应要快，更适用于轮胎工业，提高白炭黑在胶料混炼过程中的分散能力，进而提高硫化橡胶的性能。
1.一种包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，以质量份数计，所述乘用车胎面橡胶组合物包括100份的聚合物生胶、60～130份的白炭黑、0～60份炭黑、5～10份的硅烷偶联剂、6～12份硫化助剂、3～8份防老剂以及0～80份加工助剂；
2.根据权利要求1所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述r1、所述r3各自独立地选自氢；
3.根据权利要求1所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述r4选自c6～c18烷基或环己烷基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述聚合物生胶包括天然胶、异戊橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶中的至少一种，以所述聚合物生胶为100质量份计，所述天然胶的用量为0～70份，所述异戊橡胶的用量为0～50份，所述顺丁橡胶的用量为0～50份，所述丁苯橡胶的用量为0～100份。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括多硫硅烷偶联剂、巯基烷氧基硅烷偶联剂、封端型巯基烷氧基硅烷偶联剂中的至少一种；
6.根据权利要求1至3中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述硫化助剂包括硫化剂、硫化促进剂和活化剂中的至少一种；
7.根据权利要求1至3中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述乘用车胎面橡胶组合物中，所述防老剂的用量为3～6份；
8.根据权利要求1至3中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物，其特征在于，所述加工助剂包括增塑剂、抗湿滑剂中的至少一种。
9.一种硫化橡胶，其特征在于，所述硫化橡胶的原料为权利要求1至8中任一项所述的包含吡咯烷酮化合物的乘用车胎面橡胶组合物。
10.一种轮胎，其特征在于，所述轮胎包括胎面和基部，所述胎面和/或基部的原料为权利要求1至8中任一项所述的乘用车胎面橡胶组合物或权利要求9所述的硫化橡胶。
