CN104629125B - 橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用。所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、矿物添加剂、偶联剂，其中，所述矿物添加剂为含有3.5‑10重量%的碳和50‑80重量%的二氧化硅，其中所述碳为无定形碳类次石墨结构。本发明能够有效地改善白炭黑在橡胶基体中的分散，减少白炭黑填料粒子的聚集，从而使得混炼胶加工性能好，混炼消耗的能量较低，且硫化胶的动态机械力学性能也较好。

Description

橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用
技术领域
本发明涉及一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用。
背景技术
随着化石燃料及原材料资源的日益减少，汽车行业对轮胎节能的要求也越来越迫切，而生产白炭黑不用化石原料，以上因素将使SIBR/白炭黑新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点，市场潜力巨大，而采用天然矿物填充橡胶，用作轮胎材料，可以进一步减少对于化石原料的依赖，且可以降低成本，在合理的用量范围内，可以使橡胶的加工性能和机械力学性能不变甚至提高。
CN101935414A公开了一种轿车轮胎胎面胶用高岭土/丁苯橡胶复合材料的制备方法，其包括高岭土表面改性、混炼工艺、硫化工艺等步骤，其力学性能达到轿车轮胎胎面胶物理机械性能国标要求。发明中制备的改性高岭土，效果好，工序简单，易于工业化生产，能够代替橡胶中常用的高能耗、高价格补强剂炭黑或白炭黑。
CN102532628A公开了一种工程机械轮胎胎面胶料及制造这种胶料所使用的橡胶组合物配方，发明胶料中含有丁苯橡胶SBR1500、无机增强填料白炭黑、炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸、硫黄、促进剂等。发明提供的胶料主要用于工程机械轮胎胎面中，使用该发明提供的胶料可明显提高工程机械轮胎胎面的耐老化、耐磨耗、耐切割、耐刺扎和抗崩花掉块性能，从而提高工程机械轮胎的使用寿命，并降低制造成本。
在现有技术的橡胶组合物中，填料通常为白炭黑和炭黑并用，采用的偶联剂通常为硅烷偶联剂。由于现有技术的橡胶组合物中的填料，如白炭黑和炭黑的分散不均匀，因而导致由该橡胶组合物得到的混炼胶的强度和加工性能不甚理想，因而由所述混炼胶得到的硫化橡胶的机械力学性能不甚理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的橡胶组合物的上述缺陷，而提供一种能够提高填料白炭黑的分散性的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用，使由橡胶组合物得到的混炼胶具有较高的强度和加工性能，使得硫化橡胶的具有较佳的机械性能。
本发明提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、矿物添加剂和偶联剂；其中，所述矿物添加剂为含有3.5-10重量%的碳和50-80重量%的二氧化硅，其中所述碳为无定形碳类次石墨结构。
本发明的发明人发现，溶聚丁苯橡胶（或三元集成橡胶）/白炭黑复合材料以其优异的抗湿滑性能、耐磨性和低滚动阻力成为未来新型绿色轮胎胎面胶的首选材料之一，但是，由于白炭黑在材料中易自聚集而影响了白炭黑填料在橡胶中补强作用的发挥，同时还可能使胶料生热加剧。而本发明提供的橡胶组合物含有矿物添加剂，能够显著改善白炭黑在橡胶基体中的分散，从而改善混炼胶的加工性能，而硫化橡胶也具有较佳的机械力学性能。
本发明还提供了由本发明提供的橡胶组合物于硫化剂经混炼和硫化得到的硫化橡胶。
采用本发明提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较好的机械力学性能，制成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能具有较好的平衡。
本发明还提供了本发明提供的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。
在本发明提供的橡胶组合物中，优选情况下，所述二烯烃橡胶为三元集成橡胶和/或溶聚丁苯橡胶，填料为白炭黑和矿物添加剂，偶联剂为硅烷偶联剂，能够进一步提高橡胶的加工性能；更优选情况下，所述橡胶组合物中还含有活化剂，优选为氧化锌和硬脂酸，所述活化剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为混炼胶H2、H3和DH3经Haake流变仪处理的温度-时间曲线；
图2为混炼胶H2、H3和DH3经Haake流变仪处理的转矩-时间曲线；
图3为混炼胶H2和DH3的应变扫描曲线；
图4为硫化胶S2和DS3的应变扫描曲线；
图5为硫化胶S2和DS3测试应变为2.51%的频率扫描曲线；
图6为硫化胶S2和DS3测试应变为10.04%的频率扫描曲线；
图7为硫化胶S2和DS3的拉伸应力应变曲线。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、矿物添加剂和偶联剂；其中，所述矿物添加剂含有3.5-10重量%的碳和50-80重量%的二氧化硅，其中所述碳为无定形碳类次石墨结构。优选，所述矿物添加剂含有5-10重量%的碳。
根据本发明，优选所述矿物添加剂的BET比表面积为24-38m2/g，所述矿物添加剂的DBP吸油值为35-50ml/100g，所述矿物添加剂的颗粒d50为7-10微米，所述矿物添加剂的水抽提物的pH值为7-8.5。
根据本发明，优选所述矿物添加剂的堆密度为500-600kg/m3，所述矿物添加剂的密度为2-3g/cm3，所述矿物添加剂的穿孔损失为8-14重量%。
根据本发明，所述矿物添加剂为纯天然矿物，其中包括碳细分散相、二氧化硅、硅酸盐和其他化合物等微量元素、少量有机物质和水。它的基本结构是长达20纳米的空心球，空心球之间有缝隙。连接碳和矿物相的有机化合物主要是饱和烃及其衍生物酮、醛、酯。优选地，所述矿物添加剂可以以商品牌号塔兀立特购得。
本发明中，所述橡胶组合物含有所述矿物添加剂可以提高主填料炭黑和白炭黑的分散度、减少混炼胶的粘度、改善混炼胶料在挤出和压延过程中的加工性能、提高胶料的硬度、弹性、在高温条件下机械性能和其他重要的使用性能以及提高绝缘性能和减少静电，还可以降低轮胎和橡胶制品成本6-18%。
根据本发明，加入所述矿物添加剂有助于本发明提供的所述橡胶组合物所得到的混炼胶的强度和加工性能的提高，以及得到的硫化橡胶的动态机械性能的提高，本发明中所述橡胶组合物的各组分的含量范围的可选择范围较宽，但是，为了得到综合性能更为优异的橡胶组合物，优选情况下，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述矿物添加剂的含量为0.1-15重量份；所述白炭黑的含量为50-60重量份，所述偶联剂的含量为5.5-7.5重量份；优选地，所述矿物添加剂的含量为5-10重量份。
本发明的发明人发现，当所述矿物添加剂与本发明所述白炭黑以重量比为0.08-0.25:1的比例配合使用时，能够进一步提高得到的橡胶的加工性能及使用性能。
根据本发明，所述白炭黑可以为现有的各种能够提高所述橡胶组合物强度的白炭黑，并且其可以通过商购得到，例如，可以为购自青岛罗地亚公司的牌号为Z1165MP的白炭黑。
根据本发明，所述二烯烃橡胶可以为各种常规的二烯烃橡胶，优选情况下，所述二烯烃橡胶含有溶聚丁苯橡胶和/或三元集成橡胶；所述二烯烃橡胶的重均分子量为15万-80万且分子量分布为1.0-5.0，门尼粘度为45-60。需要说明的是，在本发明中，所述橡胶的门尼粘度可以均按照GB/T1232.1-2000公开的方法测定得到，其中，预热时间为1min，转动时间为4min，试验温度为100℃。所述重均分子量可以按照凝胶渗透色谱（GPC）方法，使用Waters公司GPC515-2410system型凝胶渗透色谱仪测定。
根据本发明，优选情况下，所述二烯烃橡胶含有溶聚丁苯橡胶和/或三元集成橡胶。优选地，在所述溶聚丁苯橡胶中，苯乙烯链段的含量为10-40重量%，且以所述溶聚丁苯橡胶中的丁二烯链段的总重量为基准，乙烯基含量为10-50重量%，所述苯乙烯链段为无规排列或者形成嵌段；在所述三元集成橡胶中，苯乙烯链段含量为10-30重量%，丁二烯链段含量为40-45重量%，异戊二烯链段含量为25-50重量%；且所述苯乙烯链段的排列可以为无规排列或者形成嵌段。
根据本发明，优选情况下，所述二烯烃橡胶还含有填充油，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述填充油的含量为0.5-40重量份。
根据本发明，所述偶联剂可以改善所述橡胶组合物进一步制备的硫化橡胶的动态力学性能。所述偶联剂为具有式（I）所示的结构硅烷偶联剂：
式（I）中，R可以为乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基或3-丙酰基硫代-1-丙基；X1、X2和X3相同或不同，均为能够水解的官能团，优选X1、X2和X3各自独立地为甲氧基、乙氧基或氯。进一步优选，所述偶联剂选自双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物和3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
根据本发明，本发明的发明人发现，当所述偶联剂与本发明的填料中二氧化硅（包括白炭黑中的二氧化硅和矿物添加剂中所含的二氧化硅）以重量比为0.05-0.15:1的比例配合使用时，能够进一步提高得到的橡胶的加工性能及使用性能。
根据本发明，优选情况下，所述橡胶组合物还含有活化剂。所述活化剂是指能够增加硫化促进剂的活性，进而减少所述硫化促进剂的用量或缩短硫化时间的物质。加入活性剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性。本发明中，所述的活化剂可以为现有的各种活化剂，例如，可以为氧化锌和/或硬脂酸。以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述活化剂的含量为2.5-4.5重量份，优选，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，所述氧化锌含量为2-3重量份，所述硬脂酸含量为0.5-1.5重量份。
本发明还提供由本发明提供的橡胶组合物与硫化剂经混炼和硫化得到的硫化橡胶。
根据本发明，所述硫化剂保证橡胶组合物充分硫化为硫化橡胶即可，优选情况下，以所述橡胶组合物中100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述硫化剂的含量为1.2-1.75重量份。
根据本发明，所述硫化剂可以为各种常规的硫化剂，例如，可以为不溶性硫磺、二硫代吗啡啉和四硫化二吗啡啉中的一种或多种，优选为不溶性硫磺。所述不溶性硫磺为硫磺的同素异形体，其不溶于二氧化硫和其它溶剂，也不溶于橡胶，在橡胶中以分散状态存在；当达到硫化温度后，这些分散在橡胶中的不溶性硫磺具有一个“活化阶段”，即链式解聚作用，使硫化速度加快，减少硫磺用量，有利于改善橡胶的老化性能。
根据本发明，优选情况下，所述硫化橡胶还含有防老剂和硫化促进剂；以所述橡胶组合物中100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述防老剂的含量为0.8-1.2重量份，所述硫化促进剂的含量为2.15-3.35重量份。
根据本发明，所述防老剂的种类为本领域技术人员公知。例如，所述防老剂可以选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺（商品名为：防老剂4020）、N-异丙苯基-N’-苯基对苯二胺（商品名为：防老剂4010NA）和N-苯基-2-萘胺（商品名为：防老剂D）中的一种或多种。需要说明的是，本发明所述的2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体指的是2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉的二聚体、三聚体或四聚体（即，n=2，3或4）；且由于所述2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉二聚体的防老性能极为优异，因此，所述2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体优选为二聚体，或二聚体与三聚体和/或四聚体的混合物。更优选地，当所述2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉二聚体为二聚体与三聚体和/或四聚体的混合物时，以所述混合物的总重量为基准，所述二聚体的含量为25-55重量%，所述二聚体和三聚体的总含量为45-75重量%。
根据本发明，所述硫化促进剂可以为现有的各种能够缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量并提高橡胶的物理机械性能的物质，例如，可以选自N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺（商品名为促进剂TBBS或NS）、2,2’-二硫化二苯并噻唑（商品名为：促进剂DM）、N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰亚胺（商品名为：促进剂TBSI）、N-环己基-双(2-巯基苯并噻唑)次磺酰胺（商品名为：促进剂CBBS）、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺（商品名为：促进剂CZ）和二苯胍（商品名为：促进剂D）中的至少一种。
根据本发明，所述混炼的方法和条件为可以为各种常规的混炼方法和条件，通常来说，所述混炼可以在开炼机或密炼机中进行。其中，各物质之间的混炼可以同时进行、也可以分步进行，优选为分步进行。此外，为了使各物质能够混合得更为均匀，以得到性能更为优异的橡胶，优选情况下，所述混炼的温度为30-150℃，混炼的压力为0-0.8MPa，混炼的时间为10-40分钟。
根据本发明，通常来说，将经上述混炼得到的混炼胶进行硫化的方法和条件为本领域技术人员所公知。例如，所述硫化可以在硫化床或平板硫化机中进行；所述硫化条件通常包括硫化的温度、压力和时间，其中，所述硫化的温度、压力和时间只要能够保证所述二烯烃橡胶与硫化剂发生交联反应即可，例如，所述硫化的温度可以为140-160℃，硫化的压力可以为3.5-7MPa，硫化的时间可以为0.15-1小时。
此外，本发明还提供了由本发明提供的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。其中，所述轮胎部件可以为轮胎的胎面胶。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
本发明中，涉及的压力均以表压表示。
下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
实施例和对比例中：
溶聚丁苯橡胶牌号：SSBR2305，中国石化燕山石化合成橡胶厂工业化成品，重均分子量为45万且分子量分布为1.5，门尼粘度为58；其中苯乙烯链段的含量为25重量%，乙烯基含量为26重量%，苯乙烯链段为无规排列；
三元集成橡胶牌号为：SIBR2505，中国石化股份有限公司燕山分公司生产，重均分子量为50万且分子量分布为1.9，门尼粘度为55±5；其中苯乙烯链段的含量为21.0重量%，丁二烯链段的含量为41.8重量%，异戊二烯链段的含量为37.2重量%，且苯乙烯链段为嵌段排列；
白炭黑：购自青岛罗地亚公司，牌号为Z1165MP；
矿物添加剂：购自北京优胜信诚橡胶科技有限公司，牌号为塔兀立特Taurit，其中的碳为无定形碳类次石墨结构；矿物添加剂的基本参数见表1；
防老剂：购自江苏圣奥化学科技有限公司，牌号为4020；
硫化剂不溶性硫磺：购自广州金昌盛科技有限公司，S-80；
硫化促进剂CZ：购自浙江黄岩化工厂；
硫化促进剂D：购自上海蓝源生物科技有限公司；
活化剂氧化锌：购自柳州锌品有限公司；
活化剂硬脂酸：购自香港斯文化工有限公司，牌号为SA1801；
硅烷偶联剂：双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物：购自南京曙光厂，牌号为Si69。
实施例1-5
实施例1-5用于说明本发明提供的混炼胶的制备。
将表2中所示的实施例1-5的各组分置于开炼机中，并在辊温为70±5℃、辊速为24±1转/分钟，辊筒速比1:1.4的条件下混合均匀，得到混炼胶H1-H5。
对比例1-3
该对比例1-3用于说明参比混炼胶的制备。
按照实施例1-5的方法制备混炼胶，不同的是，用表2中所示的对比例1-3的各组分替代表2中所示的实施例1-5的各组分，置于开炼机中混炼，得到混炼胶DH1-DH3。
实施例6-10
实施例6-10用于说明本发明提供的硫化橡胶的制备。
在150℃、5MPa下，将混炼胶H1-H5在平板硫化机（购自上海第一橡胶机械厂）进行硫化处理t90，所述t90是指胶料达到正硫化的时间；得到硫化橡胶S1-S5。
对比例4-8
该对比例4-8用于说明参比硫化橡胶的制备。
按照实施例6-10的方法制备硫化橡胶，不同的是，分别用DH1-DH3替代H1-H5，得到硫化橡胶DS1-DS3。
测试例1-5
测试例1-5用于说明本发明提供的混炼胶的性能的测试。
对H1-H5进行下述性能测试，所得结果如表3所示。
（1）混炼胶热处理过程及加工性能的表征
用哈克（HAKKE）流变仪（Thermo Electron Corporation产品）处理混炼胶，并研究混炼胶在热和剪切场作用下的力矩和温度变化，用以表征混炼胶的加工性能。
（2）混炼胶中填料的分散性能及硫化胶动态力学性能的表征
采用RPA2000橡胶加工分析仪（美国alpha公司产品）应变扫描测试，条件为：温度100℃，频率1Hz。
（3）混炼胶的硫化特性：
采用购自台湾高铁公司的无转子硫化仪对混炼胶的硫化性能进行测试，其中，测试条件为：振荡角度为1°，频率为1.7Hz，温度为150℃。所得结果如表3所示，其中，ts1表示混炼胶的硫化安全性，t90表示混炼胶的正硫化时间。
对比测试例1-3
按照测试例1-5的方法测试DH1-DH3的性能。所得结果如表3所示。
测试例5-10
测试例5-10用于说明本发明提供的硫化橡胶性能的测试。
对S1-S5进行下述性能测试，所得结果如表4所示。
（1）硫化橡胶的拉伸性能：
将混炼胶H1-H5用橡胶开炼机（购自上海双益橡塑机械厂，型号为X(S)K-160）制成约2mm厚的混炼胶片；然后用平板硫化机（购自上海第一橡胶机械厂，型号为XLB-400×400×2）制成2mm厚的硫化橡胶片；接着按照GB/T528-1998中规定的Ⅰ型哑铃状裁刀将得到的硫化橡胶片裁成哑铃状标准片，采用橡胶拉力机（日本岛津公司生产，型号为AG-20KNG）进行所述硫化橡胶片进行拉伸性能的测试，在测试温度为25℃，牵引速度为500毫米/分钟的条件下，测定试样的定伸应力、拉伸强度和断裂伸长率。所得结果如表4所示。
（2）硫化橡胶的撕裂性能：
将混炼胶H1-H5用橡胶开炼机（购自上海双益橡塑机械厂，型号为X(S)K-160）制成2mm厚的混炼胶片；然后用平板硫化机（购自上海第一橡胶机械厂，型号为XLB-400×400×2）制成2mm厚的硫化橡胶片；并按照GB/T529-1999中规定的直角形裁刀将得到的硫化橡胶片裁成直角形标准撕裂片，采用橡胶拉力机（日本岛津公司生产，型号为AG-20KNG）进行所述硫化橡胶片进行撕裂性能的测试，其中，测试温度为25℃，牵引速度为500毫米/分钟。所得结果如表4所示。
（3）硫化橡胶的动态力学性能：
采用RPA2000橡胶加工分析仪（美国alpha公司产品）应变扫描和频率扫描测试，应变扫描条件为：温度60℃，频率10Hz；频率扫描条件为：温度60℃，应变设定为2.51%和10.04%两种。
（4）硫化橡胶的压缩曲挠性能：
采用Y3000E型压缩生热试验机（北京友琛电子仪器有限公司产品）测定硫化胶的压缩屈挠温升。
对比测试例4-6
对比测试例4-6用于说明参比硫化橡胶性能的测试。
按照测试例6-10的方法测试DS1-DS3的性能。所得结果如表4所示。
表1
碳含量/重量% 6
二氧化硅含量/重量% 60
BET比表面积/m2/g 35
DBP吸油值/ml/100g 45
颗粒平均大小d50/微米 8
水抽提物的pH值 8
堆积密度/kg/m3 550
密度/g/cm3 2.5
穿孔损失/重量% 10
表2
注：上述数值均以重量份计。
表3
**注：mm：ss表示分钟：秒，如实施例1中1:50表示1分钟50秒。
表4
由图1-7和表2-4的数据可以看出，在溶聚丁苯橡胶/白炭黑/炭黑组合物中加入矿物添加剂，在合理的用量范围内，可以使橡胶的加工性能、硫化性能和机械力学性能不变甚至提高，具体讨论如下：
1）混炼胶的加工性能和硫化性能
用哈克流变仪对胶料进行剪切和热处理的过程中，必须控制混炼温度，过低偶联剂与填料表面基团反应速率较低且不完全，过高则易引起胶料焦烧（偶联剂含有硫，也能起到硫化剂的作用）和橡胶分子降解。因此，若胶料生热较高，引起胶料温度升高，须降低混炼转子转速；反之，若胶料温度较低，可以提高转速。从图1和图2可以看出，在相同的加工温度（150℃）下，加入矿物添加剂的胶料实施例H2、H3，混炼胶加工过程中的转矩比对比例DH3转矩低，说明实施例混炼胶有较好的加工性能，且胶料混炼能量较低。
由表3可以看出，在相同白炭黑份数情况下，混炼胶的ts1和t90数值很接近，说明矿物添加剂对混炼胶的硫化特性影响也很小。
2）填料在混炼胶和硫化胶中的分散
填充橡胶中动态粘弹性依赖于振幅的效应称为Payne效应，该效应与填料的分散和填料-橡胶相互作用密切相关。在图3混炼胶的应变扫描曲线和图4硫化胶的应变扫描曲线中小应变下的储能剪切模量G’与大应变下的G’之差ΔG’可以表征Payne效应的强弱，即ΔG’越小说明填料在橡胶基体中的分散越好。从图3和图4可以看出，H2及S2的ΔG’均小于DH3、DS3的ΔG’，说明矿物添加剂的加入改善了填料在混炼橡和硫化胶基体中的分散。
3）硫化胶的拉伸撕裂性能和压缩曲挠性能
由表4可以看出，在相同白炭黑份数情况下，硫化胶的各项力学性能很接近，在加入矿物添加剂的胶料中，硫化胶的性能还略有提高，说明矿物添加剂的加入不会降低硫化胶的拉伸、撕裂、生热等性能，在一定的用量范围内，会提高硫化胶的性能。
4）硫化胶的动态力学性能
图5和图6为较小应变和较大应变下的硫化胶的频率扫描，可以用来研究轮胎在行驶过程中，橡胶填料网络的变化：不同的应变代表车辆装载重量的不同，而不同的频率则代表车辆不同的行使速度，而损耗因子Tanδ可以表示胶料的能量损耗情况。从图5和图6可以看出，在小应变（2.51%）和大应变（10.04%）下，S2的Tanδ均低于DS3的Tanδ，说明矿物添加剂的加入，减轻了硫化胶的动态力学损耗。

Claims (14)

1.一种橡胶组合物，该橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、矿物添加剂和偶联剂；其中，所述矿物添加剂为含有3.5-10重量%的碳和50-80重量%的二氧化硅，其中所述碳为无定形碳类次石墨结构；
其中，所述二烯烃橡胶含有溶聚丁苯橡胶和/或三元集成橡胶；所述二烯烃橡胶的重均分子量为15万-80万且分子量分布为1.0-5.0，门尼粘度为45-60；
在所述溶聚丁苯橡胶中，苯乙烯链段的含量为10-40重量%，且以所述溶聚丁苯橡胶中的丁二烯链段的总重量为基准，乙烯基含量为10-50重量%，所述苯乙烯链段为无规排列或者形成嵌段；在所述三元集成橡胶中，苯乙烯链段的含量为10-30重量%，丁二烯链段的含量为40-45重量%，异戊二烯链段的含量为25-50重量%，且所述苯乙烯链段为无规排列或者形成嵌段；
该橡胶组合物用于轮胎的胎面胶。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述矿物添加剂的BET比表面积为24-38m2/g，所述矿物添加剂的DBP吸油值为35-50ml/100g，所述矿物添加剂的颗粒d50为7-10微米，所述矿物添加剂的水抽提物的pH值为7-8.5。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述矿物添加剂的堆密度为500-600kg/m3，所述矿物添加剂的密度为2-3g/cm3，所述矿物添加剂的穿孔损失为8-14重量%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述矿物添加剂为商品牌号塔兀立特的天然矿物。
5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述矿物添加剂的含量为0.1-15重量份，所述白炭黑的含量为50-60重量份，所述偶联剂为5.5-7.5重量份。
6.根据权利要求5所述的橡胶组合物，其中，所述矿物添加剂的含量为5-10重量份。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述偶联剂选自双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物和3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述二烯烃橡胶还含有填充油，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述填充油的含量为0.5-40重量份。
9.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物还含有活化剂，所述活化剂为氧化锌和/或硬脂酸，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述活化剂的含量为2.5-4.5重量份。
10.根据权利要求9所述的橡胶组合物，其中，所述活化剂为氧化锌和硬脂酸，以100重量份的二烯烃橡胶为基准，氧化锌的含量为2-3重量份，硬脂酸的含量为0.5-1.5重量份。
11.由权利要求1-10中任意一项所述的橡胶组合物与硫化剂经混炼和硫化得到的硫化橡胶。
12.根据权利要求11所述的硫化橡胶，其中，以所述橡胶组合物中100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述硫化剂的用量为1.25-1.75重量份；所述硫化剂选自不溶性硫磺、二硫代吗啡啉和四硫化二吗啡啉中的至少一种。
13.根据权利要求11或12所述的硫化橡胶，其中，所述硫化橡胶还含有防老剂和硫化促进剂；以所述橡胶组合物中100重量份的二烯烃橡胶为基准，所述硫化促进剂的含量为2.15-3.35重量份，所述防老剂的含量为0.8-1.2重量份；所述防老剂选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺、N-异丙苯基-N’-苯基对苯二胺和N-苯基-2-萘胺中的至少一种；所述硫化促进剂选自N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、2,2’-二硫化二苯并噻唑、N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰亚胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺和二苯胍中的至少一种。
14.权利要求11-13中任意一项所述的硫化橡胶在制备轮胎部件中的应用。
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