CN103788427A - 包含橡胶改性剂的橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

一种包含橡胶改性剂的橡胶组合物，属于橡胶技术领域。包括以下组分按重量份数混炼：100份天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁二烯共聚物橡胶、异戊二烯共聚物橡胶中的一种或几种的任意比例混合物、20～80份炭黑、白炭黑、碳酸钙、陶土中的一种或几种的任意比例混合物、0～10.0份硅烷偶联剂、0.5～5.0份氧化锌、0.5～5.0份硬脂酸、0.5～5.0份防老剂、0.5～5.0份防护蜡、0.5～50份橡胶改性剂、0.5～5.0份硫磺、0.5～5.0份促进剂；橡胶改性剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～50个氨基酸重复单元的带有单个或多个硫原子的低聚物。本发明明显提高了轮胎胎面胶料的拉伸强度，在维持胶料耐磨性能的基础上，明显降低了胶料的高温滞后损失，有效的降低轮胎的滚动阻力。

Description

包含橡胶改性剂的橡胶组合物
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种包含橡胶改性剂的橡胶组合物。
背景技术
众所周知，天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁二烯共聚物橡胶、异戊二烯共聚物橡胶等弹性体一直是轮胎和橡胶工业中主要应用的胶种。为了使各胶种能够满足轮胎各个部位对性能的不同要求，一般几种橡胶会同时使用，达到性能互相弥补的作用。随着汽车工业对轮胎的要求越来越高，几种橡胶同时使用已经无法得到想要的效果，特别是与地面直接接触的胎面胶，低的滚动阻力、高的抗湿滑性和耐磨性已经是目前技术无法解决的问题。
对天然橡胶等弹性体的化学改性能够改变橡胶分子间的相互作用力并增加橡胶与某些极性填料的相互作用，提高橡胶制品的性能。例如，硅烷偶联剂可以在一定温度下与橡胶和白炭黑反应，从而增加了二者的相互作用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种包含橡胶改性剂的橡胶组合物，在不降低胎面胶料耐磨性能的基础上降低胶料的滞后损失，降低轮胎的滚动阻力。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种包含橡胶改性剂的橡胶组合物，包括以下组分按重量份数混炼：
100份天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁二烯共聚物橡胶、异戊二烯共聚物橡胶中的一种或几种的任意比例混合物、20～80份炭黑、白炭黑、碳酸钙、陶土中的一种或几种的任意比例混合物、0～10.0份硅烷偶联剂、0.5～5.0份氧化锌、0.5～5.0份硬脂酸、0.5～5.0份防老剂、0.5～5.0份防护蜡、0.5～50份橡胶改性剂、0.5～5.0份硫磺、0.5～5.0份促进剂；
橡胶改性剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～50个氨基酸重复单元的带有单个或多个硫原子的低聚物，其基本化学结构式为R1(NHR2CO)yR3Sx R4(NHR5CO)z R6，其中：R1表示H、CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH；R2表示CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2或CH2CH2CH2CH2CH2；R3表示CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH，或为CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R4表示CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH，或为CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R5表示CH2CH2或CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R6 表示H或 CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH；x为数字1-10；y为数字1-50；z为数字1-50。
作为优选，上述的橡胶改性剂中氨基酸的重复单元数为2～10。
作为优选，所述的炭黑选用N234或N375。
作为优选，上述的促进剂选用促进剂NS。
作为优选，所述的硅烷偶联剂选用Si69或Si75。
本发明的有益效果是，明显提高了轮胎胎面胶料的拉伸强度，在维持胶料耐磨性能的基础上，明显降低了胶料的高温滞后损失，有效的降低轮胎的滚动阻力。
 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
本发明采用下述重量份数的原料制成：80份天然橡胶、20份聚丁二烯橡胶、40份炭黑、15份白炭黑、3份硅烷偶联剂、2.0份氧化锌、2.0份硬脂酸、2.0份防老剂4020、2.0份防老剂RD、5份橡胶改性剂 CH3(NHC2H4CO)4（CH2）2S2（CH2）2 CH3(NHC2H4CO)4 CH3、1.5份硫磺、1.0份促进剂、10份芳烃油、0.2份防焦剂。
本发明所述的含有橡胶改性剂的橡胶组合物采用本发明所述的原料组分及含量按现有常规技术即可制备，具体步骤是：
第一段混炼：将天然胶、顺丁橡胶加到密炼机GK400中，压栓20秒，将炭黑、白炭黑、氧化锌、防老剂4020、防老剂RD、硅烷偶联剂、防护蜡同时加到密炼机GK400中，压栓30秒，提栓后压栓至125℃提栓，再次压栓至145℃保持30秒后排胶，开炼机上薄通两次下片。
第二段混炼：加入一段混炼胶，压栓保持35秒，提栓后再压栓35秒，提栓后压栓至145℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
第三段混炼：加入第二段混炼胶，和硫磺、促进剂、防焦剂、橡胶改性剂，压栓保持30秒，提栓后压栓至105℃排胶，开炼机上薄通两次下片。
为了证实本发明效果的可靠性，将本发明与现有技术的轮胎胎面的配方及各项性能指标进行对照，结果见表1和表2：
从表1、2中可以看出，使用本发明制备的胎面胶料相比于对比例，拉伸强度明显提高，回弹性能显著增加，滞后损失明显降低。主要体现在对比例中，硫化时间为30分钟的硫化胶拉伸强度为25.2MPa，回弹值为59，60℃下损耗因子为0.102；发明配方硫化时间为30分钟的硫化胶拉伸强度为27.5MPa，回弹值为64，60℃下损耗因子为0.082。发明配方比对比例拉伸强度增加9.1%，回弹性增加8.5%，滞后损失降低19.6%。由此可见，使用本发明的配方可以明显提高轮胎胎面胶料的拉伸强度，降低胶料的滞后损失，降低轮胎的滚动阻力。
表1：（各原料含量单位：重量份）
原材料 对比例 实施例一
天然橡胶 90 80
顺丁橡胶 10 20
N234 35 25
白碳黑 15 10
氧化锌 3.0 3.0
硬脂酸 1.0 1.0
防老剂 4020 2.0 2.0
防老剂RD 1.0 1.0
硅烷偶联剂 3.0 2.0
防护蜡 1.0 1.0
硫磺 1.2 1.2
防焦剂 CTP 0.2 0.2
促进剂 NS 0.9 0.9
橡胶改性剂   5.0
注：表中橡胶改性剂结构式为CH3(NHC2H4CO)4（CH2）2S2CH2）2 CH3(NHC2H4CO)4 CH3。
表2：物理机械性能
Figure 770703DEST_PATH_IMAGE001
实施例（各原料含量单位：重量份）
原材料 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
天然橡胶 100 60 40 10 10 0
顺丁橡胶 0 40 0 10 60 80
丁苯橡胶 0 0 0 60 10 20
异戊橡胶 0 0 60 20 20 0
炭黑 55 30 10 10 10 10
白碳黑 0 20 45 70 10 10
碳酸钙 0 5 0 0 40 0
陶土 0 5 0 0 0 40
氧化锌 2.0 4.0 5.0 3.0 3.0 3.0
硬脂酸 1.0 2.0 3.0 1.0 2.0 2.0
防老剂 1.0 2.0 3.0 4.0 2.0 1.0
硅烷偶联剂 0 5.0 8.0 10.0 2.0 2.0
硫磺 1.0 2.0 3.0 2.0 1.5 1.5
促进剂 1.5 0.8 1.2 1.0 1.0 1.0
橡胶改性剂 1.0 10.0 20.0 30.0 5.0 5.0
注：表中实施例2到实施例7的橡胶改性剂结构式分别为：
2、CH3(NHC2H4CO)4（CH2）2S2 CH2）2 CH3(NHC2H4CO)4CH3；
3、CH3(NHC3H6CO)4（CH2）2S4（CH2）2 CH3(NHC3H6CO)4CH3；
4、CH3(NHC4H8CO)6（CH2）2S2 CH2）2 CH3(NHC4H8CO)6CH3；
5、CH3(NHC2H4CO)4（CH2）2S4（CH2）2 CH3(NHC2H4CO) CH3；
6、CH3(NHC5H10CO)4（CH2）2S2（CH2）2 CH3(NHC5H10CO) CH3；
7、CH3(NHC2H4CO)4（CH2）4S2 CH2）4 CH3(NHC2H4CO) CH3.
实施例的物理机械性能（150℃，30分钟）如下：
试验项目 实施例二 实施例三 实施例四 实施例五 实施例六 实施例七
邵尔A型硬度/度 61 63 62 63 60 58
拉断伸长率/% 526 535 513 536 542 556
拉伸强度/Mpa 25.3 19.5 24.9 20.6 19.8 20.1
300%定伸应力/MPa 13.8 8.2 12.3 9.6 9.2 9.9
100%定伸应力/MPa 2.7 1.2 2.5 1.8 1.8 2.0
回弹值/% 56 62 58 61 66 68
撕裂强度/(KN/m) 103 76 97 86 84 85
滚筒式磨耗 149 153 154 158 162 168
滞后损失(60℃) 0.011 0.082 0.011 0.095 0.076 0.075

Claims (5)

1.一种包含橡胶改性剂的橡胶组合物，其特征是：包括以下组分按重量份数混炼：
100份天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁二烯共聚物橡胶、异戊二烯共聚物橡胶中的一种或几种的任意比例混合物、20～80份炭黑、白炭黑、碳酸钙、陶土中的一种或几种的任意比例混合物、0～10.0份硅烷偶联剂、0.5～5.0份氧化锌、0.5～5.0份硬脂酸、0.5～5.0份防老剂、0.5～5.0份防护蜡、0.5～50份橡胶改性剂、0.5～5.0份硫磺、0.5～5.0份促进剂；橡胶改性剂是一种由氨基酸类物质合成的具有1～50个氨基酸重复单元的带有单个或多个硫原子的低聚物，其基本化学结构式为R1(NHR2CO)yR3Sx R4(NHR5CO)z R6，其中：R1表示H、CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH；R2表示CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2或CH2CH2CH2CH2CH2；R3表示CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH，或为CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R4表示CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH，或为CH2CH2、CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R5表示CH2CH2或CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2、CH2CH2CH2CH2CH2；R6 表示H或 CO、CH3CO、CH3CH2CO，或者为CH3NH、CH3CH2NH；x为数字1-10；y为数字1-50；z为数字1-50。
2.根据权利要求1所述包含橡胶改性剂的橡胶组合物，其特在于所述的橡胶改性剂中氨基酸的重复单元数为2～10。
3.根据权利要求1所述包含橡胶改性剂的橡胶组合物，其特在于所述的炭黑选用N234或N375。
4.根据权利要求1所述包含橡胶改性剂的橡胶组合物，其特在于所述的促进剂选用促进剂NS。
5.根据权利要求1所述包含橡胶改性剂的橡胶组合物，其特在于所述的硅烷偶联剂选用Si69或Si75。
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