CN103642088A - 一种多组分轮胎胎面胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶轮胎制备技术领域，尤其涉及一种多组分轮胎胎面胶及其制备方法。所述的多组分轮胎胎面胶料由按重量份计的以下组份制备而成：高反式1,4-聚异戊二烯橡胶60-80份；端氨基丁苯橡胶50-60份；端羟基聚丁二烯橡胶40-50份；白炭黑30-50份；异氰酸酯5-10份；其他添加剂2-8份。端羟基聚丁二烯橡胶，相比传统配方中的顺丁橡胶进行了端基修饰，可与异氰酸酯形成聚氨酯交联结构，增强胶料的耐磨性；采用湿法炼胶，白炭黑分散效果好，可提高耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于橡胶轮胎制备技术领域，尤其涉及一种多组分轮胎胎面胶及其制备方法。
背景技术
随着现代汽车工业的发展，对轮胎性能的要求越来越高：在保证一定抗湿滑性的基础上提高耐磨性、耐热氧老化性、减小滚动阻力、降低生热便成为研究重点。
胎面胶是轮胎最外层与路面接触而表面印有花纹的一层胶料，能使轮胎具有高耐磨性、抗氧化性，减小滚动阻力提供牵引力，缓冲行驶时的冲击和摇摆，防止帘线层的割破和刺穿等。现有技术的胎面胶大多用天然橡胶、丁苯橡胶、顺式异戊橡胶和顺丁橡胶等生胶制造。胶料中常加入大量炭黑，以提高其物理机械性能。
现有技术的全钢载重子午胎的胎面配方为：生胶体系全部用天然橡胶，补强体系为N110系列炭黑与白炭黑并用，Si-69作为白炭黑与橡胶结合的偶联，该配方是基于普通路面的使用状况，因此在对耐撕裂、耐切割、牵引性方面较好，但是该配方在适应高速路面所需求的高耐磨、低滚动阻力、低生热方面存在不足。
通常来说，降低胶料的滚动阻力与提高抗湿滑性难以同时满足。为了解决这两个相互关联的性能的矛盾，目前橡胶轮胎界通常采用两种方法：一种是设计新型的橡胶，另外一种就是选取不同的结构和性能的胶料进行共混及共硫化。比如CN102863656A在天然橡胶中混合丁二烯橡胶或丁苯橡胶，以提高混合胶料的玻璃化转变温度Tg；但由于天然橡胶的存在，Tg的提高是有限的。
本发明采采用分子设计的手段，从橡胶共混的角度出发，提供一种既有低的滚动阻力，又有高的抗湿滑性的高性能多组分轮胎胎面胶料及其生产方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既有低的滚动阻力，又有高的抗湿滑性的高性能多组分轮胎胎面胶料及其生产方法。所述的多组分轮胎胎面胶料由按重量份计的以下组分制备而成：
高反式1,4-聚异戊二烯橡胶 60-80份；
端氨基丁苯橡胶 50-60份
端羟基聚丁二烯橡胶 40-50份；
白炭黑 30-50份；
异氰酸酯 5-10份；
其他添加剂 2-8份。
其他添加剂由按重量份计的以下组组成 ：
微晶蜡 0.5-3份；
氧化锌 0.5-3份；
硬脂酸 1-2份。
上述高反式1,4-聚异戊二烯是一种动态生热和滚动阻力低、耐磨性能和动态疲劳性能优良的新型合成橡胶，是采用锂系引发剂阴离子聚合而成的，反式1,4-结构含量大于90%，且分子量分布很窄，这有利于滚动阻力性能以及低燃耗性能；
上述端氨基丁苯橡胶为4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮封端的丁苯橡胶，是采用溶液阴离子聚合而成，将其分子末端由亲水性基团修饰，以提高作为增强填充剂添加的白炭黑的分散性；
端羟基聚丁二烯橡胶要求乙烯基含量大于60%，由于分子链中含有大量乙烯基侧基，主链饱和度较高，因此具有优秀的抗湿滑性能和较好的耐热性，生热较低，端羟基的分子设计是为了满足填料的分散以及交联点的形成；
上述白炭黑目数为800-1200；
异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的一种或多种，可与端羟基聚丁二烯形成交联结构，增强胶料的耐磨性。
多组分轮胎胎面胶料生产工艺步骤如下：
（1）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入环己烷、异戊二烯单体和0.6 mol /L -2.0mol/L的正丁基锂引发剂，环己烷、异戊二烯单体和正丁基锂质量比为：1～2.5:1～2:0.01～0.02，30℃-50℃反应3-4h，后加过量乙醇清洗沉淀，得高反式1,4-聚异戊二烯胶乳；
（2）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入四氢呋喃溶剂、丁二烯单体和萘锂引发剂，四氢呋喃溶剂、丁二烯单体和萘锂质量比为：1～2.5:1～2:0.01～0.02，-40℃至室温下反应2-3h后，加入2倍于萘锂摩尔数的环氧乙烷进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端羟基聚丁二烯胶乳；
（3）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入四氢呋喃溶剂、苯乙烯和丁二烯单体，以及0.6 mol /L -2.0mol/L正丁基锂引发剂，四氢呋喃溶剂、苯乙烯、丁二烯和正丁基锂质量比为：1～2.5:1～2：1～2: 0.01～0.02，30℃-50℃反应2-3h，加入3倍于正丁基锂摩尔数的4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端氨基的丁苯橡胶胶乳；
（4）将（1）、（2）、（3）所得产物加入高速混合机，并加入异氰酸酯、白炭黑及其他添加剂高速混合后减压蒸馏，50-60℃下真空干燥脱去多余溶剂；
（5）在开炼机混炼，出片，150-180℃模压成型得产物。
本发明技术方案的优点在于：
反式1,4异戊二烯橡胶相比天然橡胶来说，具有动态生热和滚动阻力低、耐磨性能和动态疲劳性能好等优点；端氨基丁苯橡胶比非官能化丁苯橡胶具有优异的填料-聚合物件相互作用和界面结合，表现出高抗湿滑性、低滚动阻力、高结合胶含量，不同于工业中加入含硫硅烷偶联剂以加强填料-聚合物相互作用的方法，工艺简单；端羟基聚丁二烯橡胶，相比传统配方中的顺丁橡胶进行了端基修饰，可与异氰酸酯形成聚氨酯交联结构，增强胶料的耐磨性；采用湿法炼胶，白炭黑分散效果好，可提高耐磨性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明做进一步说明，但实施例不限制本发明。
实施例1
（1）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入50g环己烷、30g异戊二烯单体和0.3g0.6mol/L的正丁基锂引发剂， 30℃反应4h，后加过量乙醇清洗沉淀，得高反式1,4-聚异戊二烯胶乳；
（2）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入30g四氢呋喃溶剂、20g丁二烯单体0.2g萘锂引发剂，-40℃下反应2h后，加入0.35g环氧乙烷进行封端，后加10g乙醇清洗沉淀，得端羟基聚丁二烯胶乳；
（3）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入40g四氢呋喃溶剂、15g苯乙烯、20g丁二烯单体和0.02g0.6mol /L正丁基锂引发剂， 50℃至常温反应2h后，加入1.45g4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端氨基的丁苯橡胶胶乳；
（4）将（1）、（2）、（3）所得产物加入高速混合机，并加入异氰酸酯、白炭黑及其他添加剂高速混合后减压蒸馏，50℃下真空干燥脱去多余溶剂；
（5）在开炼机混炼，出片，150℃模压成型得产物。
胎面胶配方如下：
实施例2
（1）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入60g环己烷、30g异戊二烯单体和0.2g1.5mol/L的正丁基锂引发剂，40℃反应3h，后加过量乙醇清洗沉淀，得高反式1,4-聚异戊二烯胶乳；
（2）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入40g四氢呋喃溶剂、30g丁二烯单体0.3g萘锂引发剂，-20℃下反应3h后，加入0.3g环氧乙烷进行封端，后加15g乙醇清洗沉淀，得端羟基聚丁二烯胶乳；
（3）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入50g四氢呋喃溶剂、25g苯乙烯、20g丁二烯单体和0.02g1.5mol /L正丁基锂引发剂， 40℃至常温反应3h后，加入1.50g4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端氨基的丁苯橡胶胶乳；
（4）将（1）、（2）、（3）所得产物加入高速混合机，并加入异氰酸酯、白炭黑及其他添加剂高速混合后减压蒸馏，60℃下真空干燥脱去多余溶剂；
（5）在开炼机混炼，出片，160℃模压成型得产物。
胎面胶配方如下：
实施例3
（1）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入50g环己烷、40g异戊二烯单体和0.1g2.0mol/L的正丁基锂引发剂，50℃反应2h，后加过量乙醇清洗沉淀，得高反式1,4-聚异戊二烯胶乳；
（2）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入40g四氢呋喃溶剂、20g丁二烯单体0.4g萘锂引发剂，0℃下反应4h后，加入0.4g环氧乙烷进行封端，后加15g乙醇清洗沉淀，得端羟基聚丁二烯胶乳；
（3）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入50g四氢呋喃溶剂、30g苯乙烯、30g丁二烯单体和0.01g2.0mol /L正丁基锂引发剂， 30℃至常温反应4h后，加入2.15g4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端氨基的丁苯橡胶胶乳；
（4）将（1）、（2）、（3）所得产物加入高速混合机，并加入异氰酸酯、白炭黑及其他添加剂高速混合后减压蒸馏，80℃下真空干燥脱去多余溶剂；
（5）在开炼机混炼，出片，180℃模压成型得产物。
胎面胶配方如下：
测定上述实施例1-3以及现有轮胎胎面胶用橡胶的物性，将结果列于下表中：
通过以上数据对比，用现配方得到的胎面胶拉伸强度高，耐撕裂性能高，胎面胶的生热低，耐磨性能高，这些正是高性能轮胎追求的目标。
Claims (6)
1.一种多组分轮胎胎面胶，其特征在于：由按重量份计的以下组分制备而成：高反式1,4-聚异戊二烯橡胶60-80份；端氨基丁苯橡胶50-60份；端羟基聚丁二烯橡胶40-50份；白炭黑30-50份；异氰酸酯5-10份；其他添加剂2-8份。
2.如权利要求1所述的多组分轮胎胎面胶，其特征在于：所述其他添加剂由按重量份计的以下组分组成：微晶蜡0.5-3份；氧化锌0.5-3份；硬脂酸1-2份。
3.如权利要求1所述的多组分轮胎胎面胶，其特征在于：由按重量份计的以下组分组成：高反式1,4-聚异戊二烯橡胶60份；端氨基丁苯橡胶50份；端羟基聚丁二烯橡胶45份；白炭黑30份；异氰酸酯5份；微晶蜡1份；氧化锌0.5份；硬脂酸1份。
4.如权利要求1所述的多组分轮胎胎面胶，其特征在于：由按重量份计的以下组分组成：高反式1,4-聚异戊二烯橡胶70份；端氨基丁苯橡胶55份；端羟基聚丁二烯橡胶40份；白炭黑40份；异氰酸酯8份；微晶蜡2份；氧化锌1份；硬脂酸2份。
5.如权利要求1所述的多组分轮胎胎面胶，其特征在于：由按重量份计的以下组分组成 ：高反式1,4-聚异戊二烯橡胶80份；端氨基丁苯橡胶50份；端羟基聚丁二烯橡胶40份；白炭黑50份；异氰酸酯10份；微晶蜡3份；氧化锌2份；硬脂酸1份。
6.如权利要求1所述的多组分轮胎胎面胶的生产工艺，其特征在于：具体步骤如下：
（1）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入环己烷、异戊二烯单体和0.6 mol /L -2.0mol/L的正丁基锂引发剂，环己烷、异戊二烯单体和正丁基锂质量比为：1～2.5:1～2:0.01～0.02，30℃-50℃反应3-4h，后加过量乙醇清洗沉淀，得高反式1,4-聚异戊二烯胶乳；
（2）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入四氢呋喃溶剂、丁二烯单体和萘锂引发剂，四氢呋喃溶剂、丁二烯单体和萘锂质量比为：1～2.5:1～2:0.01～0.02，-40℃至室温下反应2-3h后，加入2倍于萘锂摩尔数的环氧乙烷进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端羟基聚丁二烯胶乳；
（3）在惰性气体保护下，依次向反应体系加入四氢呋喃溶剂、苯乙烯和丁二烯单体，以及0.6 mol /L -2.0mol/L正丁基锂引发剂，四氢呋喃溶剂、苯乙烯、丁二烯和正丁基锂质量比为：1～2.5:1～2：1～2: 0.01～0.02，30℃-50℃反应2-3h，加入3倍于正丁基锂摩尔数的4，4′-四甲基二氨基二苯甲酮进行封端，后加过量乙醇清洗沉淀，得端氨基的丁苯橡胶胶乳；
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