CN102604241A

CN102604241A - 一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物

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Publication number: CN102604241A
Application number: CN2012100303467A
Authority: CN
Inventors: 张建勋; 林向阳; 吴洪全; 周磊; 高绪风
Original assignee: Qingdao Doublestar Tire Industry Co Ltd
Current assignee: Qingdao Doublestar Tire Industry Co Ltd
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-02-10
Also published as: CN102604241B

Abstract

本发明公开了一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，配合比例以重量计，其组分包括基体橡胶100份、活性剂5～8份、白炭黑37～75份、硅烷偶联剂3～7份、浅色橡胶油3～7份、促进剂1.5～3.5份、硫化剂0.5～1.5份、氧化镁1～3份、抗静电剂5～8份、着色剂3～6份，其中基体橡胶由卤化丁基橡胶和氯磺化聚乙烯组成，活性剂由纳米氧化锌和硬脂酸组成，白炭黑为沉淀法白炭黑，硅烷偶联剂为液体硅烷偶联剂Si-69，浅色橡胶油为白矿油，促进剂为促进剂DM和促进剂DPG并用，硫化剂为硫黄，抗静电剂为聚醚类抗静电剂。由本发明橡胶组合物制备的彩色载重子午线轮胎气密层不仅具有鲜艳的色彩，而且具有高耐屈挠性和燃油经济性等特点。

Description

一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物

技术领域

本发明涉及一种轮胎气密层，包括由白炭黑补强的橡胶组合物，特别是涉及一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物。

更具体而言，本发明涉及一种包括着色剂着色和白炭黑补强的用于气密层的橡胶组合物。

背景技术

目前，对于轮胎气密性的改善是通过使气密层用橡胶组合物包含丁基橡胶，并且优选为包含卤化丁基橡胶。丁基橡胶在降低空气泄漏量方面效果显著，但获得的橡胶组合物的滞后损失较大，并且所含丁基橡胶的量越大，从而汽车的节油性能也越差。

近年来，从轮胎方面实现车辆燃油经济性的需求已经增强。人们期望从需用高气密性的气密层和胎面的改进方面获得燃油经济性。常常使用低补强性填料以及减少补强填料含量的方法来获得气密层用橡胶组合物的燃油经济性。此外，还通过使用白炭黑作为填料从而获得燃油经济性。

另外，近年来为了适应汽车轮胎安全、环保、绿色的发展趋势，天然橡胶、白炭黑、碳酸钙等白色填充剂这样的非石油资源越来越受到重视。期望开发出与使用石油资源原料同样或更优异的特性要求使用了来自非石油资源原料的轮胎用橡胶组合物。

然而，使用白炭黑填料方面存在问题为橡胶组合物的硬度降低，这使得轮胎变软并降低了耐屈挠疲劳性。因此，难以获得出色的燃油经济性和耐屈挠性。

发明内容

本发明的任务在于提供一种材料力学性能较优的橡胶组合物，用作彩色载重子午线轮胎气密层。

其技术解决方案是：

一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，配合比例以重量计，其组分包括基体橡胶100份、活性剂5～8份、白炭黑37～75份、硅烷偶联剂3～7份、浅色橡胶油3～7份、促进剂1.5～3.5份、硫化剂0.5～1.5份、氧化镁1～3份、抗静电剂5～8份、着色剂3～6份，其中基体橡胶由卤化丁基橡胶和氯磺化聚乙烯组成，活性剂由纳米氧化锌和硬脂酸组成，白炭黑为沉淀法白炭黑，硅烷偶联剂为液体硅烷偶联剂Si-69，浅色橡胶油为白矿油，促进剂为促进剂DM和促进剂DPG并用，硫化剂为硫黄，抗静电剂为聚醚类抗静电剂。

上述基体橡胶中，卤化丁基橡胶90～95份，其余为氯磺化聚乙烯。

上述活性剂中，纳米氧化锌为2～5份，其余为硬脂酸。

上述纳米氧化锌，包括粒径为100nm以下的一次粒子和粒径为100nm以上的一次粒子，其中粒径为100nm以下的一次粒子占80％，粒径为100nm以上的一次粒子占20％。

上述白炭黑的用氮气测定的BET表面积为120～200m²/g，对苯二甲酸二丁酯吸收值为2.00～3.50cm³/g，并且当该白炭黑分散在水中形成5％的水溶液时其pH值为5.0～8.0。

上述橡胶组合物还包括碳酸钙30～50份。

一种彩色载重子午线轮胎，包括由上述橡胶组合物制备的气密层。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明彩色载重子午线轮胎气密层用橡胶组合物优点在于，由其制备的彩色载重子午线轮胎气密层不仅具有鲜艳的色彩，而且具有高耐屈挠性和燃油经济性等特点。主要用于彩色载重子午线轮胎的气密层。

具体实施方式

本发明的轮胎气密层用橡胶组合物，基体橡胶中的卤化丁基橡胶分为氯化丁基橡胶(CIIR)和溴化丁基橡胶(BIIR)2种，它们是通过对丁基橡胶加氯或加溴制备而成。一般氯化的含氯量为1.1％～1.3％主要反应在异戊二烯链节双键的α位上。溴化丁基橡胶含溴量约为2％。卤化丁基橡胶主要利用烯丙基氯及双键活性点进行硫化，卤化丁基橡胶的硫化速度较快。卤化丁基橡胶的抗老化性好，一般不用防老剂。溴化和氯化丁基橡胶对胺类防老剂的反应是不同的。溴化丁基橡胶应避免使用胺类防老剂，因为在加工过程中会产生凝胶。氯化丁基橡胶可以使用胺类防老剂，而且还能提高硫化程度。

气密层胶料是采用透气性小的卤化丁基橡胶。随卤化丁基橡胶的含量增加，透气性就变小，但引起与相邻接的不同种类橡胶的硫化粘着性下降，行驶中易离层，导致轮胎内层损坏。

气密层中卤化丁基橡胶含量低，不仅透气性会增大，而且气密层会因在行驶中的轮胎生热而产生硬化，使气密层失去橡胶弹性，容易产生屈挠龟裂，同样引起内层损伤。因此，采用重量(质量)配比，以100份基体橡胶计，基体橡胶中优选卤化丁基橡胶含量大于等于80份。

改性氯磺化聚乙烯(橡胶)(MCSM)是低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得的一种特种橡胶。分子量一般在20000～30000之间，生胶门尼黏度为28～32，加工性能优异，其气密性相当于卤化丁基橡胶，并具有优异的耐老化性及耐高温性，和各类二烯烃橡胶有优良的相溶性，MCSM代替部分卤化丁基橡胶在轮胎气密层中应用时，在保证胶料气密性的同时，还能够改善胶料的加工性能。基体橡胶中MCSM含量优选为小于20份，更优选为5～10份。超过20份气密层胶料粘度过低，半成品变形大。

白炭黑的使用，可提升气密层胶的机械强度。此外，由于白炭黑来自非石油资源，较之于例如将炭黑等来自石油资源的补强剂作为主要的补强剂混合的情况，可降低橡胶组合物中来自石油资源的原料使用量。

本发明优选使用的白炭黑为沉淀法白炭黑，其特征在于包括35～75份的填充补强材料白炭黑，该白炭黑用氮气测定的BET表面积为100～250m2/g，优选为120～200m2/g。对苯二甲酸二丁酯吸收值为2.00～3.50cm3/g，并且当该白炭黑分散在水中形成5％的水溶液时其pH值为5.0-8.0。

本发明的气密层用橡胶组合物中含有上述的白炭黑，优选含有该白炭黑的同时添加硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂，可使用传统已知的硅烷偶联剂，基于良好的加工性考虑，优选使用Si-69(二-[3-乙氧基硅基丙基]聚硫)，一方面通过乙氧基与白炭黑表面硅烷醇基团缩合，另一方面通过硫化物断链与橡胶产生交联，对白炭黑的分散和补强起到关键的作用。硅烷偶联剂含量并无特别限制，但优选为白炭黑含量为35份时的硅烷偶联剂的含量在4份以上，硅烷偶联剂含量低时，出现胶料混炼乳时以及压出时的加工性能下降的趋势，同时耐屈挠疲劳性能也有下降的趋势。此外，白炭黑含量为75份时的硅烷偶联剂的含量优选在10份以下，更优选7份以下。超过10份时，导致胶料抗撕裂性能下降，耐屈挠疲劳性能下降。

另外，为了进一步提高白炭黑的分散性能，可以添加白炭黑分散助剂，基体橡胶中白炭黑分散剂的含量典型用量为1～5份，优选为1～3份。

上述气密层橡胶组合物中物使用碳酸钙可以保证气密性不降低的情况下，降低成本。以100份基体橡胶计，碳酸钙优选使用0～50份，更优选使用30～50份，使用量大于50份时会导致气密层胶料机械性能下降。

由于富含白炭黑的橡胶组合物的导电性不好，导致胎面和胎圈之间的电阻变得很高，也就是说，轮胎整体成为绝缘体，因此，静电容易积累在汽车车体上。通过使用聚醚类抗静电剂，使橡胶制品表面电荷定向排列很快导出。基体橡胶中抗静电剂的含量典型用量为1～8份，优选为5～8份。

本发明中促进剂优选使用噻唑类促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)和胍类促进剂DPG(二苯胍)并用，以提高和活化硫化胶的性能，这两种促进剂的结合使用对最终性能会产生协同作用，并且稍好于任何一种促进剂的单独使用。

加工助剂的典型用量为大约1～30份，上述加工助剂可以是包括例如芳烃、环烷烃和/或链烷烃浅色橡胶油，也可以是浅色增粘性树脂，所述的增粘树脂的典型用量大约为0.5～10份，通常大约为1～5份。氧化锌的典型用量大约为2～5份，硬脂酸的典型用量大约为0.5～3份。硫黄硫化剂大约为0.5～4份，优选大约0.5～1.5份。氧化镁典型用量大约为1～3份。

基体橡胶中着色剂可为无机颜料或有机颜料。无机颜料可选择单偶氮、重氮、酞菁、多环或金属络合物。有机颜料可选择碳酸盐、氧化物、硫化物、硫酸盐、硫硒化物、硅酸盐、亚铁氰化物、铬酸盐、钼酸盐、金属或合成混合氧化物。上述气密层橡胶组合物中着色剂可以为红色、黄色或蓝色，也可以根据本领域已知的方法将多种颜料混合以提供多种非黑颜色。气密层胶料中颜料的量可以不同，取决于颜料的类型，但是通常可以为本领域已知的有效量，以便为胶料提供色彩亮丽的外观。气密层橡胶组合物中全部颜料的量可以为1～8份，优选为3～6份。

参考实施例可以更清楚的理解本发明。

实施例的组合物各组分均按质量份计，具体见表1。橡胶组合物的混炼可以通过橡胶混炼的技术人员已知的方法进行。例如，一般将各组分用至少两个阶段进行混炼，其橡胶组合物的混炼过程是在小型实验室密炼机、开炼机上分两段混炼。

在小型实验密闭炼胶机加入天然橡胶、合成胶、高分散性白炭黑以及除硫化体系外的所有配合剂，混炼3～4分钟在115～125℃范围内排胶，然后在开炼机上下片，完成一段混炼胶的制备。停放4小时后，在开炼机中加入一段混炼胶、所有硫化体系的配合剂，混炼工艺为：调整辊距(为1.0mm)→加一段母炼胶(包辊后左右3/4各割刀2次)→包辊后加硫黄(吃完后，左右3/4各割刀2次)→调整辊距至0.5mm，薄通打三角包6次→下片(辊距为2.0mm)。停放过夜。用蒸汽平板硫化机在151℃温度下分别硫化25min、35min试样。按有关国家标准测试性能，如表2所示。

表1

原材料	实施例
		氯化丁基胶	90
改性氯磺化聚乙烯MSCM	10
		活性剂	6
高分散性白炭黑	50
		硅烷偶联剂Si-69	3.8
浅色橡胶油	5
		碳酸钙	40
氧化镁	1.2
		增粘树脂	6
硫化剂	0.6
		促进剂	2.3
其它	10

表2

Claims

1.一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，配合比例以重量计，其组分包括基体橡胶100份、活性剂5～8份、白炭黑37～75份、硅烷偶联剂3～7份、浅色橡胶油3～7份、促进剂1.5～3.5份、硫化剂0.5～1.5份、氧化镁1～3份、抗静电剂5～8份、着色剂3～6份，其中基体橡胶由卤化丁基橡胶和氯磺化聚乙烯组成，活性剂由纳米氧化锌和硬脂酸组成，白炭黑为沉淀法白炭黑，硅烷偶联剂为液体硅烷偶联剂Si-69，浅色橡胶油为白矿油，促进剂为促进剂DM和促进剂DPG并用，硫化剂为硫黄，抗静电剂为聚醚类抗静电剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，其特征在于：所述基体橡胶中，卤化丁基橡胶90～95份，其余为氯磺化聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，其特征在于：所述活性剂中，纳米氧化锌为2～5份，其余为硬脂酸。

4.根据权利要求3所述的一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，其特征在于：所述纳米氧化锌，包括粒径为100nm以下的一次粒子和粒径为100nm以上的一次粒子，其中粒径为100nm以下的一次粒子占80％，粒径为100nm以上的一次粒子占20％。

5.根据权利要求1所述的一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，其特征在于：所述白炭黑的用氮气测定的BET表面积为120～200m²/g，对苯二甲酸二丁酯吸收值为2.00～3.50cm³/g，并且当该白炭黑分散在水中形成5％的水溶液时其pH值为5.0～8.0。

6.根据权利要求1所述的一种用于彩色载重子午线轮胎气密层的橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物还包括碳酸钙30～50份。

7.一种彩色载重子午线轮胎，其特征在于包括由权利要求1至6任意一项权利要求所述的橡胶组合物制备的气密层。