CN102040755B - 超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶及其制作方法 - Google Patents

Abstract

超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶及其制作方法，涉及一种橡胶及其制作方法。胎面胶配方，由以下质量份数的材料组成：溶聚丁苯（SSBR）并用胶，100；炭黑N234，50，白炭黑，10，偶联剂Si69，0-0.8，超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR），0-5，硫磺，1.5-2.2，促进剂CZ，1.5-1.8，古马隆树脂，3，芳烃油，10，防老剂4010NA，2，硬脂酸，1.5，氧化锌，5,液体石蜡，1；将超细全硫化粉末丁苯橡胶加入到胎面胶配方中，得理想的原料功能组合。与同类配方相比，其耐磨性，抗湿滑性和压缩生热性能均有明显提高，从环保节能角度及轮胎的高性能要求方面都有积极影响。

Description

超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶及其制作方法，特别是涉及一种超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶及其制作方法。

背景技术

超细全硫化粉末橡胶（Ultra-fine full vulcanized powdered rubber，UFPR）用辐射或射线的能量促使橡胶胶乳发生交联而完成硫化，使橡胶由传统的线性结构变成网状结构，提高了粒子形态的稳定性，从而得到可以不再用其他隔离剂的全硫化粉末橡胶系列。全硫化粉末橡胶特点为：辐照硫化后的橡胶凝胶质量分数可达60%以上；粉末橡胶的粒径与乳液中橡胶粒子的粒径基本相同；粒度均匀并且可控，能适用于各种材料的要求，完全可以得到纳米级粉末橡胶，也称超细全硫化粉末橡胶。

超细全硫化粉末橡胶具有适合橡塑共混加工的特点，如：粉末橡胶颗粒表面的交联度最高，橡胶粒子表面的硬度较大，从而保证了粒子间的独立分散性，橡胶粒子能够良好地分散在塑料基体中，不易凝聚成团。另外，超细全硫化粉末橡胶颗粒内部的低交联度仍然能够保持橡胶的弹性。

由于超细全硫化粉末橡胶具有高度的交联结构，将其用苯乙烯、己内酰胺等单体浸泡后再聚合，可得到半INP结构的增韧材料；与橡胶并用，可得到具有特殊性能的并用橡胶材料。刘轶群等通过实验研究（刘轶群, 范忠庆, 马恒怡, 谭以纲, 乔金梁. 纳米粉末橡胶在摩擦材料中的应用[J]. 摩擦密封材料, 2003(3): 47-51）纳米级粉末橡胶可明显改善摩擦材料的抗冲击性能，制品的摩擦系数随温度变化平稳，制品的磨耗也较低。说明纳米级粉末橡胶在各种摩擦材料中均有理想的应用效果，是一种适合摩擦材料领域的新型橡胶改性剂。

汽车工业的发展与节能环保的需求，使轮胎性能的要求越来越高。耐磨性能、滚动阻力和抗湿滑性能，低生热等都是轮胎胎面胶与使用性能相关的重要参数。高速子午胎需求量的增加使能满足其性能要求的丁苯胶得到了大量应用。在乳液丁苯胶、乳液充油丁苯胶之后，又出现了溶聚丁苯胶、溶聚充油丁苯胶。前三种型号胶在国内外文献中都有报导。溶聚丁苯胶较乳聚丁苯胶更适宜做高速子午胎，它将主要以滚动阻力小、抗湿滑性和耐磨性好的优点超过乳液丁苯胶。

轮胎胎面胶中适当加入部分白炭黑替代炭黑，可以改善轮胎的动态生热，有效地降低轮胎的滚动阻力和滞后损失。但是，白炭黑与炭黑相比，表面积更大、粒子更小、粒子之同互相聚集的趋势更大 另外，白炭黑表面的硅氧烷或硅烷醇基团不但会干扰硫黄的硫化过程，而且还会削弱橡胶与填料之间的相互作用，导致白炭黑粒子周围胶料的交联密度减小，并降低应力传递效率 。为了提高白炭黑与橡胶的相容性，一般采用硅烷偶联剂接枝方法改性。

现有耐磨添加剂主要有纤维材料、超硬颗粒材料、超细材料以及各种润滑添加材料等。把全硫化纳米粉末橡胶作为耐磨添加剂加入到轮胎胎面胶中增强其耐磨耗性在理论上是可行的，而且，目前全硫化纳闷粉末橡胶多数应用于塑料或弹性体领域，其在橡胶中的研究应用甚少，所以本发明在实际生产应用中也将具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶及其制作方法，将UFPSBR添加到SSBR并用的胎面胶中，提高胎面胶的抗湿滑性能，并使之与摩擦阻力和生热性能的提高相平衡。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶，所述的胎面胶由以下质量份数的材料组成：

溶聚丁苯（SSBR）并用胶        100；

填充体系            60；

偶联剂Si69          0-0.8；

超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR）           0-5；

硫磺               1.5-2.2；

N--环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)          1.5-1.8；

古马隆树脂          3；

芳烃油             10；

N—异丙基—N′—苯基对苯二胺 (4010NA)    2；

硬脂酸              1.5；

氧化锌               5；

液体石蜡             1。

所述的超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶，其所述的填充体系为炭黑N234,50份；白炭黑10 份。

超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶制作方法，该方法包含以下制作步骤：

（1）在室温下，将开炼机辊距调为0.5-1毫米范围内，将生胶沿着大牙轮一侧投入开炼胶两辊缝隙中，经过2-3分钟的滚压、翻炼或用捣胶法、打卷法、三角包法、使胶均匀连续的包于前辊，形成光滑无隙的包辊胶，此时割刀取下全部胶，根据投胶量放宽辊距，再把胶投于辊隙使其包后辊；

（2）按比例加入UFPSBR、经Si69处理过的白炭黑，之后分别将硬脂酸、4010NA、古马隆、CZ和氧化锌，机械混合均匀；每加完一种配合剂均要捣胶二次；

（3）在开放式炼胶机上依次加入炭黑、芳烃油和液体石蜡，混炼均匀；

（4）加入硫磺，然后进行翻炼，采用打三角包法，以便进一步达到均匀，使胶料颜色均一，表面光滑，下片；

（5）将炼好的胶片放置24小时，采用硫化仪测定t₁₀，t₉₀；

（6）在150℃，10MPa下，按照（5）中t₉₀，用平板硫化仪进行硫化。

所述的超细全硫化粉末丁苯橡胶在溶聚丁苯并用胎面胶制作方法，上述步骤（2）中所述的经Si69处理过的白炭黑，其处理方法为以下几种：

（1）先将白炭黑在烘箱中80℃1小时，除去其中的水分，然后白炭黑放于三口烧瓶中，在150℃将偶联剂Si69滴加于其中，同时用高速搅拌机搅拌2小时，冷却后得预处理白炭黑；

（2）先将白炭黑在烘箱中80℃1小时，偶联剂Si69溶于乙醇中混合均匀，之后白炭黑和含有Si69的乙醇溶液搅拌混合，通风厨中使乙醇挥发，再在150℃的恒温箱中5min，预处理完毕；

（3）将白炭黑在烘箱中80℃1小时，除去其中的水分，偶联剂Si69和白炭黑于高混机中150℃搅拌10min。

本发明上述的SSBR并用胶中，所选用的溶聚丁苯SSBR，牌号为 T2530，结合苯乙烯25%，充油量37.5%，上海高桥。

本发明上述的超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR），为中石化北京研究院提供。

上述技术方案的有益之处在于：

（1）    采用上述的胎面胶用橡胶配方后，可获得理想的原料功能组合；

（2）    实施上述配方后，与同类配方相比，其耐磨性，抗湿滑性和压缩生热性能均有明显提高；

（3）    从环保节能角度及轮胎的高性能要求方面都有积极影响；

（4）    扩大的超细全硫化粉末丁苯橡胶的应用领域。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明进行详细说明。

依照如下橡胶配方方案进行硫化胶试验

实例一  NR/SSBR/BR并用胶体系

NR/SSBR/BR体系所得的力学性能如下表：

NR/SSBR/BR体系压缩生热如下表所述：

NR/SSBR/BR体系动态力学分析测试结果如下表：

实例二  NR/SSBR并用胶体系

NR/SSBR实验配方为：

NR/SSBR体系所得的力学性能如下表：

NR/SSBR体系压缩生热如下表所述：

NR/SSBR体系动态力学分析测试结果如下表：

实例三 SSBR/BR并用胶体系

SSBR/BR体系的实验配方为：

SSBR/BR体系所得的力学性能如下表：

SSBR/BR体系压缩生热如下表所述：

SSBR/BR体系动态力学分析测试结果如下表：

所得样品的性能测试方法如下：

（1）拉伸试验：根据国家标准GB/T528—2009进行了硫化橡胶的拉伸试验。本实验中拉伸速度为500mm/min，测试温度为室温。

(2)磨耗性能：GB/T1689-1998,先预磨20min左右称取质量再磨3415转后称取质量然后做质量差，计算质量差ΔM，再用排水法测量试样密度，最终计算出磨耗体积ΔV。

（3）压缩生热测试：依据GB/T 1687-93《硫化橡胶在屈挠试验中温升的测定 第二部分：压缩屈挠试验》，对不同硫磺含量的硫化胶进行测试。

试样规格：直接模压法制备，直径17.8±0.15mm，高25±0.25mm柱形试样；

压缩频率：30±0.3

压缩冲程：5.71±0.03mm；

负荷：1.00±0.03MPa；

恒温室温度：55±1℃。

(4) 动态力学分析测试条件为：温度范围为-30~80℃，升温速率3℃/min，频率10Hz；试样尺寸40mm×10mm×2mm。

Claims (4)

1.一种含超细全硫化粉末丁苯橡胶的溶聚丁苯并用胎面胶，其特征在于，所述的胎面胶由以下质量份数的材料组成：

溶聚丁苯（SSBR）并用胶        100；

填充体系            60；

偶联剂Si69          0-0.8；

超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR）           0-5，且不取0；

硫磺               1.5-2.2；

N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(CZ)          1.5-1.8；

古马隆树脂          3；

芳烃油             10；

N—异丙基—N′—苯基对苯二胺 (4010NA)    2；

硬脂酸              1.5；

氧化锌               5；

液体石蜡             1。

2.根据权利要求1所述的一种含超细全硫化粉末丁苯橡胶的溶聚丁苯并用胎面胶，其特征在于，所述的填充体系为炭黑N234,50份；白炭黑10 份。

3.一种含超细全硫化粉末丁苯橡胶的溶聚丁苯并用胎面胶的制作方法，其特征在于，该方法包含以下制作步骤：

（1）在室温下，将开炼机辊距调为0.5-1毫米范围内，将溶聚丁苯并用胶沿着大牙轮一侧投入开炼胶两辊缝隙中，经过2-3分钟的滚压、翻炼或用捣胶法、打卷法、三角包法、使胶均匀连续的包于前辊，形成光滑无隙的包辊胶，此时割刀取下全部胶，根据投胶量放宽辊距，再把胶投于辊隙使其包后辊；

（2）按比例加入UFPSBR、经Si69处理过的白炭黑，之后分别将硬脂酸、4010NA、古马隆、CZ和氧化锌，每加完一种配合剂均要捣胶二次，机械混合均匀；

（3）在开放式炼胶机上依次加入炭黑、芳烃油和液体石蜡，混炼均匀；

（4）加入硫磺，然后进行翻炼，采用打三角包法，以便进一步达到均匀，使胶料颜色均一，表面光滑，下片；

（5）将炼好的胶片放置24小时，采用硫化仪测定t₁₀，t₉₀；

（6）在150℃，10MPa下，按照（5）中t₉₀，用平板硫化仪进行硫化；

所述各材料的质量份数为：

       溶聚丁苯（SSBR）并用胶        100；

炭黑N234            50；

白炭黑              10 ；

偶联剂Si69          0-0.8，且不取0；

超细全硫化粉末丁苯橡胶（UFPSBR）           0-5，且不取0；

硫磺               1.5-2.2；

N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)          1.5-1.8；

古马隆树脂          3；

芳烃油             10；

N—异丙基—N′—苯基对苯二胺 (4010NA)    2；

硬脂酸              1.5；

氧化锌               5；

液体石蜡             1。

4.根据权利要求3所述的一种含超细全硫化粉末丁苯橡胶的溶聚丁苯并用胎面胶的制作方法，其特征在于，上述步骤（2）中所述的经Si69处理过的白炭黑，其处理方法为以下几种：

（1）先将白炭黑在烘箱中80℃1小时，除去其中的水分，然后白炭黑放于三口烧瓶中，在150℃将偶联剂Si69滴加于其中，同时用高速搅拌机搅拌2小时，冷却后得预处理白炭黑；

（2）先将白炭黑在烘箱中80℃1小时，偶联剂Si69溶于乙醇中混合均匀，之后白炭黑和含有Si69的乙醇溶液搅拌混合，通风厨中使乙醇挥发，再在150℃的恒温箱中5min，预处理完毕；

（3）将白炭黑在烘箱中80℃1小时，除去其中的水分，偶联剂Si69和白炭黑于高混机中150℃搅拌10min。