CN104086821A - 一种汽车用高性能橡胶组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车用高性能橡胶组合物，其原料按重量份数包括：50-55份的天然胶、40-55份的丁苯胶、2.5-3份的硫磺、1-1.6份的促进剂NOBS、0.5-1.5份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.2-0.6份的促进剂M、0.5-0.8份的苯甲酸、30-45份的螺旋纳米碳纤维、20-30份的改性紫炭黑、10-15份的高耐磨炭黑、10-15份的改性叶蜡石、1-3份的氧化锌、0.1-0.5份的硬脂酸、2-2.5份的橡胶均匀剂、5-10份的芳烃油、3-5份的防老剂。本发明中所述的橡胶材料耐老化性好、气密性好、耐热性好、弹性性能好。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及一种汽车用高性能橡胶组合物。
背景技术
轮胎是供给车辆、农业机械、工程机械行驶和飞机起落等用的圆环形弹性制品。它是车辆、农业机械、工程机械和飞机等的主要配件，能吸收因路面不平产生的震动和外来冲击力，使得乘坐舒适。轮胎是橡胶工业中的主要制品，其消耗的橡胶量占橡胶总用量的50％-60％，是一种不可缺少的战略物资。俗称的内胎是指用于保持轮胎内压、带有轮胎气门嘴的圆环形弹性管，它是充气减振用承气容器，使用于汽车、摩托车、自行车、人力车轮胎内腔的辅助承气压容器，气门嘴用以充气并使空气在内胎内保持一定压力。内胎应具有良好的气密性、耐热性、弹性、耐老化性及较小的永久变形。现有市场上的内胎在耐热性、耐老化性以及弹性等方面还存在不足。
天然橡胶是异戊二烯的聚合物，具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率，可用于制作橡胶内胎，但是天然橡胶在空气中易老化，预热变粘。丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯之共聚物，具有比天然橡胶好的耐磨性以及耐老化性，且成本低，已被广泛应用与轮胎业、鞋业、布业以及传送带行业。因此可以通过选择合适的橡胶组分，优化橡胶制备工艺得到高性能的橡胶材料。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种汽车用高性能橡胶组合物，其耐老化性、气密性、耐热性、弹性性能好，适用于制备汽车轮胎。
本发明提出了一种汽车用高性能橡胶组合物，其原料按重量份数包括：50-55份的天然胶、40-55份的丁苯胶、2.5-3份的硫磺、1-1.6份的促进剂NOBS、0.5-1.5份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.2-0.6份的促进剂M、0.5-0.8份的苯甲酸、30-45份的螺旋纳米碳纤维、20-30份的改性紫炭黑、10-15份的高耐磨炭黑、10-15份的改性叶蜡石、1-3份的氧化锌、0.1-0.5份的硬脂酸、2-2.5份的橡胶均匀剂、5-10份的芳烃油、3-5份的防老剂；
在制备过程中，按上述重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为60-65℃，预热10-15min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3-5min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼5-8min后打三角包3-6次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节硫化机温度为150-165℃，压力为12-18MPa，硫化30-50min，停放15-23h后得到所述橡胶组合物。
优选地，其原料按重量份数包括：52-53份的天然胶、41-53份的丁苯胶、2.55-2.73份的硫磺、1.2-1.56份的促进剂NOBS、0.59-1.45份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.24-0.56份的促进剂M、0.59-0.78份的苯甲酸、35-43份的螺旋纳米碳纤维、22-29份的改性紫炭黑、11-13份的高耐磨炭黑、11-13份的改性叶蜡石、1.2-2.7份的氧化锌、0.14-0.45份的硬脂酸、2.1-2.35份的橡胶均匀剂、5.8-8.4份的芳烃油、3.2-4.5份的防老剂。
优选地，其原料按重量份数包括：52.4份的天然胶、48份的丁苯胶、2.7份的硫磺、1.3份的促进剂NOBS、0.8份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.45份的促进剂M、0.7份的苯甲酸、38份的螺旋纳米碳纤维、25份的改性紫炭黑、12份的高耐磨炭黑、12份的改性叶蜡石、1.9份的氧化锌、0.35份的硬脂酸、2.2份的橡胶均匀剂、6份的芳烃油、3.9份的防老剂。
优选地，所述改性紫炭黑的改性方法为化学干法改性，所述化学干法改性为偶联剂表面改性、表面活性剂改性、高分子分散剂改性。
优选地，所述偶联剂表面改性的改性剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42中的至少一种。
优选地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、防老剂FR中的一种或多种的组合物。
优选地，所述改性叶蜡石为两种有机物的协同改性；所述两种有机物为NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570中的任意一种与CTAB的组合物。
优选地，在制备过程中，按重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为61℃，预热10min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼6min后打三角包4次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节温度为155℃，压力为16MPa，硫化42min，停放22h后得到所述橡胶组合物。
本发明中以天然胶和丁苯胶作为生胶，维持了天然胶好的综合性能和丁苯胶抗刺扎性，同时提高了橡胶组合物的耐磨性；在橡胶中加入橡胶均匀剂，改善了因生胶分子量、粘度、溶解度等不同造成的分散困难的问题，增加了生胶的相容性；加入了促进剂莱茵克ZBOP/S，硫化时使生胶具有低返原趋势，得到的硫化胶具有高热稳定性，在不同极性橡胶中具有高的溶解度；经干法改性的紫炭黑在防止偶联剂水解和简化操作过程的基础上，改善了紫炭黑表面的物理化学性质，使紫炭黑表面产生了亲油性的硅甲基基团，降低了硅羟基的含量，提高了吸油值，增强了疏水性，作为补强剂加入到生胶中改善了颗粒团聚现象，增强了紫炭黑与生胶的相容性，提高了紫炭黑在橡胶中的分散性，提高橡胶组合物的机械强度及综合性能；两种有机物改性的叶蜡石因阳离子表面活性剂CTAB的离子交换和硅烷偶联剂的化学键合作用，使叶蜡石因引入大分子疏水长链，表面性质由极性变为非极性，对水呈现出强的非浸润性，在油性体系中既有较好的分散性，又可以浮出水面而分散于油中，加入到生胶中增大生胶的活化指数，增加包覆程度，得到综合性能好的橡胶组合物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
本发明所公开的汽车用高性能橡胶组合物，各实施例中组分的重量份数如表1所示：
表1本发明中所述汽车用高性能橡胶组合物的组成中各组分的重量份数
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 天然胶 | 50 | 52.4 | 55 |
| 丁苯胶 | 55 | 48 | 40 |
| 硫磺 | 2.5 | 2.7 | 3 |
| 促进剂NOBS | 1.2 | 1.3 | 1.6 |
| 促进剂莱茵克ZBOP/S | 1.5 | 0.8 | 0.59 |
| 促进剂M | 0.28 | 0.45 | 0.6 |
| 苯甲酸 | 0.5 | 0.7 | 0.78 |
| 螺旋纳米碳纤维 | 30 | 38 | 45 |
| 改性紫炭黑 | 22 | 25 | 30 |
| 高耐磨炭黑 | 10 | 12 | 15 |
| 改性叶蜡石 | 13.5 | 12 | 10 |
| 氧化锌 | 1 | 1.9 | 3 |
| 硬脂酸 | 0.5 | 0.35 | 0.2 |
| 橡胶均匀剂 | 2 | 2.2 | 2.5 |
| 芳烃油 | 5 | 6 | 10 |
| 防老剂 | 3 | 3.9 | 5 |
实施例1
本发明所述的汽车用高性能橡胶组合物，其制备包括如下步骤：按表1中实施例1的重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为61℃，预热10min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂后，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼6min后打三角包4次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节温度为155℃，压力为16MPa，硫化42min，停放22h后得到所述橡胶组合物。
实施例2
本发明所述的汽车用高性能橡胶组合物，其制备包括如下步骤：按表1中实施例2的重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为60℃，预热15min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼8min后打三角包6次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节硫化机温度为150℃，压力为18MPa，硫化39min，停放22h后得到所述橡胶组合物。
实施例3
本发明所述的汽车用高性能橡胶组合物，其制备包括如下步骤：按表1中实施例3的重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为65℃，预热11min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼4.5min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼5min后打三角包3次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节硫化机温度为152℃，压力为18MPa，硫化50min，停放15h后得到所述橡胶组合物。
Claims (8)
1.一种汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，其原料按重量份数包括：50-55份的天然胶、40-55份的丁苯胶、2.5-3份的硫磺、1-1.6份的促进剂NOBS、0.5-1.5份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.2-0.6份的促进剂M、0.5-0.8份的苯甲酸、30-45份的螺旋纳米碳纤维、20-30份的改性紫炭黑、10-15份的高耐磨炭黑、10-15份的改性叶蜡石、1-3份的氧化锌、0.1-0.5份的硬脂酸、2-2.5份的橡胶均匀剂、5-10份的芳烃油、3-5份的防老剂；
在制备过程中，按上述重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为60-65℃，预热10-15min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3-5min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼5-8min后打三角包3-6次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节硫化机温度为150-165℃，压力为12-18MPa，硫化30-50min，停放15-23h后得到所述橡胶组合物。
2.根据权利要求1所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，其原料按重量份数包括：52-53份的天然胶、41-53份的丁苯胶、2.55-2.73份的硫磺、1.2-1.56份的促进剂NOBS、0.59-1.45份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.24-0.56份的促进剂M、0.59-0.78份的苯甲酸、35-43份的螺旋纳米碳纤维、22-29份的改性紫炭黑、11-13份的高耐磨炭黑、11-13份的改性叶蜡石、1.2-2.7份的氧化锌、0.14-0.45份的硬脂酸、2.1-2.35份的橡胶均匀剂、5.8-8.4份的芳烃油、3.2-4.5份的防老剂。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，其原料按重量份数包括：52.4份的天然胶、48份的丁苯胶、2.7份的硫磺、1.3份的促进剂NOBS、0.8份的促进剂莱茵克ZBOP/S、0.45份的促进剂M、0.7份的苯甲酸、38份的螺旋纳米碳纤维、25份的改性紫炭黑、12份的高耐磨炭黑、12份的改性叶蜡石、1.9份的氧化锌、0.35份的硬脂酸、2.2份的橡胶均匀剂、6份的芳烃油、3.9份的防老剂。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，所述改性紫炭黑的改性方法为化学干法改性，所述化学干法改性为偶联剂表面改性、表面活性剂改性、高分子分散剂改性。
5.根据权利要求4所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，所述偶联剂表面改性的改性剂为KH-550、KH-560、KH-570、KH-151、KH-171、KH-602、KH-792、Si-42中的至少一种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为防老剂4020、防老剂V-3100、防老剂RD、防老剂800-A、防老剂HS-911、防老剂FR中的一种或多种的组合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，所述改性叶蜡石为两种有机物的协同改性；所述两种有机物为NDZ-101、NDZ-201、KH-550、KH-560、KH-570中的任意一种与CTAB的组合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的汽车用高性能橡胶组合物，其特征在于，在制备过程中，按重量份数比称取各原料；开启双辊开炼机，设置前辊温度为室温，将后辊温度加热至为61℃，预热10min后，同时加入天然胶、丁苯胶、改性紫碳黑混炼3min后，再依次加入苯甲酸、螺旋纳米碳纤维、高耐磨炭黑、改性叶蜡石、橡胶均匀剂、芳烃油、氧化锌、硬脂酸、防老剂，然后同时加入硫磺、促进剂M、促进剂NOBS、促进剂莱茵克ZBOP/S，混炼6min后打三角包4次，薄通出片，得到混炼胶，将得到的混炼胶装入模具，放入平板硫化机，调节温度为155℃，压力为16MPa，硫化42min，停放22h后得到所述橡胶组合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141008 |