CN102838786A - 一种橡胶组合物、以及使用该组合物的轮胎胎面及轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供一种轮胎胎面用橡胶组合物，其加工性能，填料分散性和耐磨性以平衡的方式得以改善，另外还兼具抗硫化返原效果。该轮胎胎面用橡胶组合物，含有如下重量份的组分：100重量份的橡胶组分，5-100重量份的炭黑，5-80重量份的二氧化硅，1-20重量份的含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂，以及每100重量份所述二氧化硅用量为1-20重量份的硅烷偶联剂。另外本发明还涉及使用该橡胶组合物制备的轮胎胎面以及由该轮胎胎面制备的充气轮胎。

Description

一种橡胶组合物、以及使用该组合物的轮胎胎面及轮胎

技术领域

本发明属于橡胶组合物领域，具体涉及一种轮胎胎面用橡胶组合物，和使用该橡胶组合物的轮胎胎面及充气轮胎。

背景技术

自从轮胎出现以来，人们一直关注轮胎胎面的高摩擦力和低滚动阻力，随着人们对于环境和自身健康的重视，“绿色轮胎”的概念渐渐深入人心。随之而来的是二氧化硅加入到胎面中，这项技术可以很好的解决这个问题，但是二氧化硅在胎面使用中必须加入硅烷偶联剂才能与橡胶发生化学结合，即使如此，二氧化硅的团聚，分散不均和加工性能差也严重影响着其与橡胶的结合。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本申请的发明人进行了深入研究。

本发明的一个目的在于提供一种轮胎胎面用橡胶组合物，其加工性能，填料分散性和耐磨性以平衡的方式得以改善，另外还兼具抗硫化返原效果。

本发明的另一个目的在于提供一种轮胎胎面。

本发明的再一个目的在于提供一种轮胎。

具体而言，本申请提供如下技术方案以实现上述目的。

本发明提供一种轮胎胎面用橡胶组合物，它包括如下组分：

橡胶组分，炭黑，二氧化硅，硅烷偶联剂，和含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂。

优选的，所述橡胶组合物含有如下重量份的组分：100重量份的橡胶组分，5-100重量份的炭黑，5-80重量份的二氧化硅，1-20重量份的含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂，以及每100重量份所述二氧化硅用量为1-20重量份的硅烷偶联剂。

优选的，所述橡胶组分的平均玻璃化转变温度为-50℃～-10℃。

根据本发明所述的橡胶组合物，所述橡胶组分为二烯基橡胶，选自各种天然橡胶(NR)，各种聚异丁烯橡胶(IR)，各种聚丁二烯橡胶(BR)，各种聚苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)等等，这些橡胶可以单独使用，或者他们使用他们的任意混合物。所述二烯基橡胶的平均玻璃化温度优选为-50℃～-10℃。

根据本发明所述的橡胶组合物，优选的，使用的炭黑的氮气吸附比表面积不低于70m²/g，较优选在85-175m²/g之间。如果炭黑的氮气吸附比表面积低于70m²/g，则增强效果很小，这是不可取的。

优选的，炭黑的酞酸二丁酯油(DBP)吸收值至少为70ml/100g，较优选在85-160ml/100g之间。

炭黑的种类没有特别限制，例子包括：HAF、ISAF、SAF或它们的组合。

以100重量份的橡胶组分为基准，炭黑的用量在5-100重量份之间，优选在10-80重量份之间。

根据本发明所述的橡胶组合物，所述的二氧化硅的制备方法没有特别限制，可以是湿法，也可以是干法。

优选的，所述的二氧化硅的氮气吸附比表面积为100-300m²/g。

以100重量份的橡胶组分为基准，二氧化硅的用量在5-80重量份之间，优选在5-50重量份之间。

本发明的橡胶组合物中还含有硅烷偶联剂。本发明中适合的硅烷偶联剂是任何可以和二氧化硅一起使用的传统的硅烷偶联剂。具体的例子包括二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，二(2-甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷。这些偶联剂可以单独使用，也可以两种或者多种混合使用。

每100重量份所述二氧化硅，硅烷偶联剂的用量为1-20重量份，优选在1-10重量份之间。

本发明的橡胶组合物中还包括含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂。新型助剂中所用的脂肪酸锌盐中，脂肪酸的通式是C_nH_2n+1COOH，n≥1；可以是直链的也可以出现支链；优选的，n为1-19。

以100重量份的橡胶组分为基准，含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂的用量为1-20重量份，优选在1-10重量份之间。

其中新型助剂中活性剂选自氧化镁，碳酸镁，氧化钙，氢氧化钙，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二甘醇，三甘醇，二苄基胺等中的一种或者多种。

除上述基本成份外，本发明的橡胶组合物还可以含有多种轮胎常用添加剂，例如硫化剂，促进剂，多种类型的油，操作油，蜡，抗老化剂和增塑剂等。

可通过本技术领域的常规方法将上述组分混合以生成其后可用于硫化的橡胶组合物。

本发明还提供了一种轮胎胎面，该轮胎胎面由上述橡胶组合物制备。

本发明还提供了一种充气轮胎，包括由上述组合物制备的轮胎胎面。

具体实施方式

下面将用实施例进一步解释本发明，当然本发明的范围不限于这些实施例。实施例1-6和对比例1-3。

加工助剂：脂肪酸锌皂盐

新型助剂：含有脂肪酸锌盐和活性剂

实施例用到的其它原料均为轮胎工业常用的原料。

样品的制备

根据表1和表2所示的各种配方，用1.6升Bambury密炼机，将橡胶、炭黑、以及硫磺和硫化促进剂以外的其它化合物混合6分钟，以获得母炼胶，然后使用开放式炼胶机在母炼胶中混合硫化促进剂和硫磺，从而获得橡胶组合物，每种这样获得的橡胶组合物在150℃的温度下硫化30分钟，从而获得硫化橡胶。

加工性能

按照GB/T 1232.1-2000规定的门尼粘度测试法，在100℃下测定样品的门尼粘度。对比例1和3的门尼粘度ML(1+4)100℃被设定为100，加工性能以下面方程中的指数表示，指数越小，门尼粘度值越小，加工性能越好。

门尼粘度指数＝(每个组合物的门尼值)/(比较例1和3的门尼值)×100

填料分散性能

填料分散性能采用美国泰普公司的Dispergrader+100炭黑分散仪进行测试。分散的等级越高，表明填料分散的越好。

耐磨性

耐磨性按照GB/T9867-2008使用江都明珠试验机械厂MZ-4060型辊筒磨耗试验机进行测试。对比例1和3中的体积磨耗量被设定为100，磨耗性能以下面公式中的磨耗指数表示，磨耗指数越小，耐磨性越好。

磨耗指数＝(每个组合物的磨耗量)/(比较例1和3的磨耗量)×100

抗硫化返原性

按照GB/T 16584-1996使用美国alpha公司的MDR2000型无转子硫变仪测试混炼胶料的硫化性能，硫化返原率用以下公式计算

返原率＝(最大转矩-最终转矩)/(最大转矩-最小转矩)×100

对比例1和3中的返原率被设定为100，抗返原性能以返原率指数表示，返原率指数越小，抗返原效果越好。

返原率指数＝(每个组合物的返原率)/(比较例1和3的返原率)×100

表1

表2

通过本发明的橡胶组合物，可以制得加工性能，填料分散性能，耐磨性和抗返原性能相对平衡的得到提高的用于轮胎胎面的橡胶组合物以及使用该橡胶组合物的充气轮胎。

Claims (10)

1.一种轮胎胎面用橡胶组合物，其特征在于：包括如下组分：

100重量份的二烯基橡胶组分，

5-100重量份的炭黑，

5-80重量份的二氧化硅，

1-20重量份的含有脂肪酸锌盐和活性剂的新型助剂，

以及每100重量份所述二氧化硅1-20重量份的硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于：所述二烯基橡胶的平均玻璃化温度为-50℃～-10℃。

3.根据权利要求1-2任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：炭黑的氮气吸附比表面积不低于70m²/g，和/或炭黑的酞酸二丁酯油吸收值至少为70ml/100g。

4.根据权利要求1-3任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：炭黑选自HAF、ISAF、SAF或它们的组合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：所述的二氧化硅的氮气吸附比表面积为100-300m²/g。

6.根据权利要求1-5任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物，二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物，二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，二(2-甲基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物，γ-环氧丙氧丙基三乙氧基硅烷中的一种，或它们两种或者更多种的组合。

7.根据权利要求1-6任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：所述新型助剂中脂肪酸锌盐的脂肪酸通式是C_nH_2n+1COOH，n≥1，可以是直链的也可以是带有支链的。

8.根据权利要求1-7任一项所述的橡胶组合物，其特征在于：所述新型助剂中的活性剂选自氧化镁，碳酸镁，氧化钙，氢氧化钙，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二甘醇，三甘醇，二苄基胺等中的一种或者多种。

9.一种轮胎胎面，该轮胎胎面由权利要求1-8任一项所述的橡胶组合物制备。

10.一种轮胎，包括权利要求9所述的轮胎胎面。