CN102617894A - 一种高性能弹性体组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明是以天然橡胶和溶聚丁苯橡胶为主要原料，同时添加再生胶为辅料，通过合适的胶料配比，以及各种补强剂、抗龟裂剂、防老剂、促进剂等助剂的合理运用，加之三段混炼中各加工参数的有效配合，制备得到了性能满足轮胎等制品使用要求的，高性能硫化橡胶组合物；由于原料中大量使用了再生胶，使得橡胶组合物的成本大为降低。

Description

一种高性能弹性体组合物
技术领域
本发明涉及一种弹性体组合物，尤其是一种高性能的硫化橡胶组合物。
背景技术
近年来，各种原材料特别是石油的价格不断攀升，导致天然橡胶以及合成橡胶的价格也水涨船高，使得以天然橡胶和合成橡胶为原料的产品(例如轮胎、传送带、胶鞋等等)的生产成本不断提高，然而由于产品的价格上涨空间有限，远远不及原材料来得迅猛，从而给竞争激烈的下游制造行业带来严重的冲击。
在环境保护与节约资源的背景下，在橡胶制备过程中添加一定比例的再生胶无疑是既能够极大的降低成本，又能够切合废弃资源循环利用的科学理念。所谓再生胶是指废旧硫化橡胶经过粉碎、加热等物理化学过程后，从弹性状态变成具有塑性和粘性的能够再次硫化的橡胶。再生胶具有价格低廉、耐热、耐油、耐酸碱性、硫化速度快等优点，其在制造行业中的回收利用日趋广泛。
然而随着现代工业的飞速发展，工业产品的使用环境条件越来越恶劣，对于产品的使用性能也提出了更高的要求，而再生胶因其弹性和抗撕裂性能差等自身缺陷，其添加后生产的产品往往难以满足性能的要求，在很大程度上制约了其在工业产品中的使用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的即在于优化橡胶的配方及制备工艺，从而制备得到一种成本低廉、性能优异的硫化橡胶组合物。
本发明所采用的技术方案如下：一种高性能硫化橡胶组合物，其通过以下步骤制备得到：
第一，设计橡胶的原料配方，以重量份计包括以下原料组分，天然橡胶40-45份，溶聚丁苯橡胶25-35份，再生胶25-30份，炭黑25-35份，白炭黑15-20份，改性碳酸钙5-10份，NXT硅烷偶联剂3-5份，六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠5-7份，纳米氧化锌2-5份，硬脂酸锌1-3份，丁基化羟基甲苯0.5-1份，石蜡5-10份，防老剂4010和/或防老剂DPPD4-6份，古马隆树脂0.5-1份，硫磺1-2份，二苯胍和/或2，2’-二硫代二苯并噻唑和/或促进剂TMTD1.5-2.5份；其中，所述天然橡胶与溶聚丁苯橡胶的总量为100份，且所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯的质量份数优选约为20-30％，所述再生胶优选为SRR-16再生胶，所述炭黑和白炭黑的BET比表面积优选为40-60m2/g，所述石蜡的熔点约为50-53℃而含油量为7.5-7.6％；
第二，采用三段混炼工艺，混炼均在密炼机内进行，一段混炼加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶和再生胶，以及六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠、纳米氧化锌、硬脂酸锌、丁基化羟基甲苯、石蜡、防老剂4010和/或防老剂DPPD、古马隆树脂等助剂，辊距为0.5-1mm，转子转速为50rpm，排胶温度为130-140℃，挤出下片，在挤出机的出口设有网筛用以滤除杂物；二段混炼将一段母胶，以及炭黑、白炭黑、改性碳酸钙、NXT硅烷偶联剂等补强剂加入，辊距为2-2.5mm，转子转速45rpm，排胶温度150-155℃，挤出下片；三段混炼将二段母胶，以及硫磺、二苯胍和/或2，2’-二硫代二苯并噻唑和/或促进剂TMTD等加入，辊距为1-1.5mm，转子转速为25rpm，排胶温度为90-100℃，翻炼后下片。
下面对本发明的原料及工艺作简要说明：
选择天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、再生胶在上述的比例范围能够获得较好的橡胶性能，特别是溶聚丁苯橡胶的选取及含量，对于橡胶制品获得优异的滚动阻力和抗润湿性配合具有重要影响。
炭黑，白炭黑，改性碳酸钙，NXT硅烷偶联剂作为补强剂使用，其粒径的选择对于其作用显著，如果过低则起不到足够的补强作用，如果过大，则难以获得制备时良好的分散性和加工性。
纳米氧化锌以及硬脂酸锌作为活化剂的使用，有利于性能的提升以及活化剂用量成本的降低。
石蜡的作为抗龟裂剂的选用具有重要作用，能够弥补再生胶制品的性能不足。
二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和促进剂TMTD如果协同使用，对于促进剂的效果有显著提升。
三段混炼对于橡胶最终的性能也有很大影响，补强剂的加入在一段混炼以及过滤后能够获得更好的过滤效果，使得橡胶杂质更少；二段混炼的温度对于补强剂的充分发挥作用意义重大；混炼的辊距、转子转速、排胶温度等合适的选取对于混料的均匀、橡胶的性能也都不可或缺。
本发明的优点是：以天然橡胶和溶聚丁苯橡胶为主要原料，同时添加再生胶为辅料，通过合适的胶料配比，以及各种补强剂、抗龟裂剂、防老剂、促进剂等助剂的合理运用，加之三段混炼中各加工参数的有效配合，制备得到了性能满足轮胎等制品使用要求的，高性能硫化橡胶组合物；由于原料中大量使用了再生胶，使得橡胶组合物的成本大为降低。
具体实施方式
下面，通过具体的实施例对本发明进行详细说明。
一种高性能硫化橡胶组合物，其通过以下步骤制备得到：
第一，设计橡胶的原料配方，以重量份计包括以下原料组分，天然橡胶42份，溶聚丁苯橡胶31份，再生胶27份，炭黑30份，白炭黑18份，改性碳酸钙7份，NXT硅烷偶联剂4份，六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠6份，纳米氧化锌3份，硬脂酸锌2份，丁基化羟基甲苯0.8份，石蜡7份，防老剂4010和防老剂DPPD各2.5份，古马隆树脂0.8份，硫磺2份，二苯胍、2，2’-二硫代二苯并噻唑和促进剂TMTD0.6份；其中，所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯的质量份数为25％，所述再生胶为SRR-16再生胶，所述炭黑和白炭黑的BET比表面积为50m2/g，所述石蜡的熔点约为51℃而含油量为7.5％；
第二，采用三段混炼工艺，混炼均在密炼机内进行，一段混炼加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶和再生胶，以及六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠、纳米氧化锌、硬脂酸锌、丁基化羟基甲苯、石蜡、防老剂4010和/或防老剂DPPD、古马隆树脂等助剂，辊距为0.5mm，转子转速为50rpm，排胶温度为135℃，挤出下片，在挤出机的出口设有网筛用以滤除杂物；二段混炼将一段母胶，以及炭黑、白炭黑、改性碳酸钙、NXT硅烷偶联剂等补强剂加入，辊距为2mm，转子转速45rpm，排胶温度153℃，挤出下片；三段混炼将二段母胶，以及硫磺、二苯胍和/或2，2’-二硫代二苯并噻唑和/或促进剂TMTD等加入，辊距为1mm，转子转速为25rpm，排胶温度为98℃，翻炼后下片。
测得本发明制得的硫化橡胶的性能参数为邵尔A型硬度为66度，拉伸强度为25MPa，扯断伸长为542％，撕裂强度为147kN/m，300％定伸应力为12.3，压缩生热23℃/25min，基本满足了轮胎等制品的胶料要求。

Claims (2)

1.一种高性能硫化橡胶组合物，其通过以下步骤制备得到：
第一，设计橡胶的原料配方，以重量份计包括以下原料组分，天然橡胶40-45份，溶聚丁苯橡胶25-35份，再生胶25-30份，炭黑25-35份，白炭黑15-20份，改性碳酸钙5-10份，NXT硅烷偶联剂3-5份，六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠5-7份，纳米氧化锌2-5份，硬脂酸锌1-3份，丁基化羟基甲苯0.5-1份，石蜡5-10份，防老剂4010和/或防老剂DPPD4-6份，古马隆树脂0.5-1份，硫磺1-2份，二苯胍和/或2，2’-二硫代二苯并噻唑和/或促进剂TMTD1.5-2.5份；其中，所述天然橡胶与溶聚丁苯橡胶的总量为100份，且所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯的质量份数优选约为20-30％，所述再生胶优选为SRR-16再生胶，所述炭黑和白炭黑的BET比表面积优选为40-60m2/g，所述石蜡的熔点约为50-53℃而含油量为7.5-7.6％；
第二，采用三段混炼工艺，混炼均在密炼机内进行，一段混炼加入天然橡胶、溶聚丁苯橡胶和再生胶，以及六亚甲基-1，6-双硫代硫酸二钠、纳米氧化锌、硬脂酸锌、丁基化羟基甲苯、石蜡、防老剂4010和/或防老剂DPPD、古马隆树脂等助剂，辊距为0.5-1mm，转子转速为50rpm，排胶温度为130-140℃，挤出下片，在挤出机的出口设有网筛用以滤除杂物；二段混炼将一段母胶，以及炭黑、白炭黑、改性碳酸钙、NXT硅烷偶联剂等补强剂加入，辊距为2-2.5mm，转子转速45rpm，排胶温度150-155℃，挤出下片；三段混炼将二段母胶，以及硫磺、二苯胍和/或2，2’-二硫代二苯并噻唑和/或促进剂TMTD等加入，辊距为1-1.5mm，转子转速为25rpm，排胶温度为90-100℃，翻炼后下片。
2.利用权利要求1中所述的高性能硫化橡胶组合物制备得到的轮胎。
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