CN106032416A

CN106032416A - 一种橡胶组合物和硫化橡胶及其应用

Info

Publication number: CN106032416A
Application number: CN201510119300.6A
Authority: CN
Inventors: 赵青松; 曲亮靓; 解希铭; 于国柱; 姜科; 关逸英; 段海东; 王丽丽; 李静; 王丽静; 陈婧; 刘苹; 刘翠云; 乔勋昌; 李绍宁
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2035-03-18
Also published as: CN106032416B

Abstract

本发明提供了一种橡胶组合物和硫化橡胶及其应用。所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、增强剂、活化剂、硫化剂和硫化促进剂，其中，所述二烯烃橡胶含有苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶；所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，异戊二烯结构单元的含量为75-85重量％，所述苯乙烯结构单元在所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中呈无规分布；所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量至少为95重量％。由所述橡胶组合物制备得到的硫化橡胶兼具有较低的滚动阻力以及较高的耐磨性和抗湿滑性能。

Description

一种橡胶组合物和硫化橡胶及其应用

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物、由所述橡胶组合物制备得到的硫化橡胶以及所述硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。

背景技术

近年来我国乙烯工业发展迅速，我国快速发展的乙烯工业可提供大量含异戊二烯的C₅馏分资源，使生产大量性能优良的以异戊二烯为单体的聚合物(例如异戊橡胶、三元集成橡胶SIBR)成为可能。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，这将使低滚动阻力的新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点，市场潜力巨大。在现有技术的橡胶组合物中，轮胎胎面胶基础胶通常是溶聚或乳聚丁苯橡胶、顺丁橡胶、天然橡胶、异戊橡胶等单独使用或并用。

例如，CN103205030A公开了一种反式-1,4-结构的聚二烯烃复合橡胶，该复合橡胶由质量分数为10-80％的反式-1,4-聚异戊二烯和20-90％的反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物组成，以所述复合橡胶的总重量为基准，丁二烯结构单元的含量为90％以上，所述反式-1,4-丁二烯-异戊二烯共聚物由摩尔分数为0.1-99.9％的丁二烯结构单元及0.1-99.9％的异戊二烯结构单元组成。

CN101663352A公开了一种橡胶组合物，其含有100质量份的橡胶组分A和1-60重量份的低分子量共轭二烯类聚合物B，所述橡胶组分A选自由天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、聚丁二烯橡胶和异丁烯异戊二烯橡胶组成的组中的至少一种，所述低分子量共轭二烯类聚合物B的重均分子量为10000-200000且在共轭二烯化合物部分中的乙烯基键含量为40％以上，其中，所述橡胶组分A含有天然橡胶和/或聚异戊二烯橡胶，以及在全部所述低分子量共轭二烯类聚合物B中苯乙烯单元的百分比小于5重量％。

虽然上述复合橡胶能够在一定程度上改善轮胎某一方面的性能，如力学性能或耐磨性能，但是综合性能尤其是滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能并不能得到很好的平衡，即不能同时获得较好的滚动阻力、耐磨性和抗湿滑性能。

发明内容

本发明的目的是克服采用现有的橡胶组合物不能同时获得较好的滚动阻力、耐磨性和抗湿滑性能的缺陷，而提供一种新的橡胶组合物、由所述橡胶组合物制备得到的硫化橡胶以及所述硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。

具体地，本发明提供了一种橡胶组合物，所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、增强剂、活化剂、硫化剂和硫化促进剂，其中，所述二烯烃橡胶含有苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶；所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，异戊二烯结构单元的含量为75-85重量％，所述苯乙烯结构单元在所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中呈无规分布；所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量至少为95重量％。

本发明还提供了由所述橡胶组合物混炼并硫化得到的硫化橡胶。

此外，本发明还提供了所述硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。

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，由其制成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能能够得到良好的平衡，即能够兼具非常好的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能，极具工业应用前景。

本发明的其它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为在采用哈克流变仪对胶料H1-H3以及DH1以及混炼的过程中，转矩随时间变化的曲线图；

图2为在采用哈克流变仪对胶料H1、H2以及DH1混炼的过程中，温度随时间变化的曲线图；

图3为混炼胶经橡胶加工分析仪测定的储能剪切模量G’随频率变化的曲线图；

图4为混炼胶H1-H5和DH1经橡胶加工分析仪测定的损耗因子随频率变化的曲线图；

图5为混炼胶H3-H5和DH1-DH2经橡胶加工分析仪测定的损耗因子随应变变化的曲线图；

图6为硫化胶S1-S5和DS1经橡胶加工分析仪测定的储能剪切模量G’随应变变化的曲线图；

图7为硫化胶S1-S5和DS1经橡胶加工分析仪测定的储能剪切模量G’随频率变化的曲线图；

图8为硫化胶S1-S3、S5和DS1经动态粘弹谱仪(DMA)测定的损耗因子随温度变化的曲线图。

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。

本发明提供的橡胶组合物含有二烯烃橡胶、增强剂、活化剂、硫化剂和硫化促进剂，其中，所述二烯烃橡胶含有苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶；所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，异戊二烯结构单元的含量为75-85重量％，所述苯乙烯结构单元在所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中呈无规分布；所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量至少为95重量％。

本发明对所述苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶的含量没有特别地限定，但为了使得两者起到更好的协同配合作用，优选地，以100重量份的所述二烯烃橡胶为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的含量为20-99重量份，所述高顺式异戊二烯橡胶的含量为1-80重量份；更优选地，以100重量份的所述二烯烃橡胶为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的含量为30-90重量份，所述高顺式异戊二烯橡胶的含量为10-70重量份。特别优选地，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物与所述高顺式异戊二烯橡胶的重量比为0.65-5:1。本发明的发明人经过深入研究后发现，当所述苯乙烯-异戊二烯共聚物与所述高顺式异戊二烯橡胶的重量比为0.65-5:1时，相应的橡胶组合物经硫化后得到的硫化橡胶在兼具有良好的滚动阻力、耐磨性和抗湿滑性能的基础上，还具有非常好的加工性能，更具工业应用前景。

所述橡胶组合物中含有的苯乙烯-异戊二烯共聚物(SSIR)能够改善加工性能、显著减少胶料的混炼能量、提高硫化胶的物理机械性能尤其是动态力学性能，这可能是由于所述苯乙烯-异戊二烯共聚物(SSIR)含有异戊二烯链段，混炼时分子链容易断裂，胶料粘度降低，混炼的扭矩降低，从而减小了混炼能量并降低了胶料的温升。此外，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中的苯乙烯结构单元呈无规分布，这样能够使得到的含有所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的橡胶组合物具有较为优异的综合性能。

根据本发明提供橡胶组合物，特别优选地，以所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的总重量为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中3,4-异戊二烯结构单元的含量为15-20重量％。所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的门尼粘度可以在较宽的范围内进行选择和变动，但为了更好地平衡由所述橡胶组合物制成的硫化橡胶的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能，优选地，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的门尼粘度为45-55。此外，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的重均分子量优选为20万-30万，分子量分布优选为1.5-2.0。

根据本发明提供的橡胶组合物，特别优选地，以所述高顺式异戊二烯橡胶的总重量为基准，所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量为96-98.5重量％，3,4-结构的含量为1-2重量％。所述高顺式异戊二烯橡胶的分子量大小以及分子量分布指数可以在较宽的范围内进行选择和变动，但为了更好地平衡由所述橡胶组合物制成的硫化橡胶的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能，优选地，所述高顺式异戊二烯橡胶的数均分子量为6万-30万，分子量分布指数为2.2-5.6；更优选地，所述高顺式异戊二烯橡胶的数均分子量为10-25万，分子量分布指数为2.2-3.5。此外，所述高顺式异戊二烯橡胶的挥发份含量可以小于0.6重量％，灰分含量可以小于0.5重量％。所述高顺式异戊二烯橡胶的比重可以为0.90-0.92g/cm³。

需要说明的是，在本发明中，所述门尼粘度均按照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、数均分子量以及分子量分布指数可以采用Waters公司的GPC515-2410system型凝胶渗透色谱仪测定。

所述苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶均可以通过商购得到，也可以采用本领域技术人员公知的任何方法制得，例如，可以采用乳液聚合、阴离子溶液聚合、本体聚合等方法制得，具体为本领域技术人员公知，在此不作赘述。特别优选地，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物通过阴离子溶液聚合制得。

本发明对所述橡胶组合物中各组分的含量没有特别地限定，例如，相对于100重量份的所述二烯烃橡胶，所述增强剂的含量可以为40-60重量份，所述活化剂的含量可以为1-7重量份，所述硫化剂的含量可以为1.5-2重量份，所述硫化促进剂的含量可以为0.3-2重量份；优选地，相对于100重量份的所述二烯烃橡胶，所述增强剂的含量为45-55重量份，所述活化剂的含量为1-7重量份，所述硫化剂的含量为1.7-1.9重量份，所述硫化促进剂的含量为0.5-0.8重量份。

所述增强剂可以为现有的各种能够提高橡胶组合物强度的物质，例如，可以为炭黑和/白炭黑。所述炭黑和白炭黑均可以通过商购得到，例如，所述炭黑可以为购自中橡集团炭黑工业研究设计院的牌号为N330的炭黑、从美国进口的牌号为ASTM IRB7(Industry Reference Black)的炭黑等，所述白炭黑可以为购自法国罗地亚公司的牌号为1165MP的白炭黑。

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。此外，所述活性剂的加入还能够显著提高所述橡胶组合物的硫化度和耐热性。所述活化剂的种类可以为本领域的常规选择，例如，可以选自氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的至少一种，优选为氧化锌和硬脂酸的混合物。更优选地，相对于100重量份的二烯烃橡胶，所述氧化锌的含量为1-5重量份，所述硬脂酸的含量为0.3-1.8重量份。

所述硫化剂的种类可以为本领域的常规选择，例如可以选自硫磺、不溶性硫磺、二硫代吗啡啉、四硫化二吗啡啉、硒、碲、过氧化苯甲酰、氨基甲酸乙酯和2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷中的至少一种。

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。

本发明提供的硫化橡胶由上述橡胶组合物混炼并硫化得到。

所述混炼的方式和条件为可以为本领域的常规选择。通常来说，所述混炼可以在开炼机、密炼机或双辊炼胶机中进行。其中，各物质之间的混合可以同步进行、也可以分步进行。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，优选地，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。在本发明中，压力均指表压。

所述硫化可以在硫化床或平板硫化机中进行。将混炼胶进行硫化的条件为本领域技术人员所公知，例如，所述硫化反应的条件包括硫化温度可以为140-160℃，硫化压力可以为3.5-7MPa，硫化时间可以为0.15-1小时。

此外，本发明还提供了所述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和/或侧面。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中：

聚合物的数均分子量和分子量分布系数采用Waters公司的GPC515-2410system型凝胶渗透色谱仪(GPC)测定，THF为流动相，流速为1.0mL/min，测试样品浓度为2-3mg/mL，以窄分布聚苯乙烯为标样，测试温度为25℃。聚合物的微观结构采用US Varian INOVA 400NMR核磁共振波谱仪进行¹H NMR和C NMR分析获得。聚合物的门尼粘度均按照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℃。

以下实施例和对比例中：

溶聚丁苯橡胶(简称SSBR)：中国石化燕山石化合成橡胶厂工业化成品，牌号为SSBR2305，重均分子量为45万，分子量分布指数为1.5，门尼粘度为58，以溶聚丁苯橡胶总重量为基准，所述溶聚丁苯橡胶中苯乙烯结构单元的含量为25.0重量％，乙烯基含量为26.0重量％，苯乙烯链段呈无规排列。

高顺式异戊二烯橡胶(简称IR)：中国石化股份有限公司燕山分公司生产，牌号为Nd-IR01，数均分子量为24.1万，分子量分布指数为3.02，门尼粘度为70，以所述高顺式异戊二烯橡胶的总重量为基准，顺式-1,4-结构的含量为98.2重量％，3,4-结构的含量为1.8重量％，玻璃化转变温度Tg为-59.9℃，挥发分含量为0.5重量％，灰分含量为0.4重量％，比重为0.91g/cm³。

炭黑：美国进口，牌号为ASTM IRB7；

硫磺：购自广州金昌盛科技有限公司，牌号为S-80；

硫化促进剂：购自浙江黄岩化工厂，牌号为TBBS；

氧化锌：购自柳州锌品有限公司；

硬脂酸：购自香港斯文化工有限公司，牌号为SA1801。

制备例1

该制备例用于说明本发明提供的苯乙烯-异戊二烯共聚物的制备方法。

该制备例的苯乙烯-异戊二烯共聚物为溶聚苯乙烯-异戊二烯共聚物，其采用阴离子溶液聚合方法制备得到，具体如下：

将5L反应釜用高纯氮气置换3次，再按先后顺序加入55.62g苯乙烯St、3000mL环己烷、214.38g异戊二烯Ip和0.013g的四氢呋喃结构调节剂，搅拌使其混合均匀。反应釜内的温度由水浴恒温箱控制。当温度达到引发温度(50℃)时，分2次加入正丁基锂n-BuLi环己烷溶液，第1次加入0.2mmol(按溶液中纯的正丁基锂计算，下同)的n-BuLi进行破杂，2分钟之后加入0.95mmol的n-BuLi引发反应，反应6.0分钟后，加入2g终止剂异丙醇和3g防老剂1520继续反应10分钟，然后将得到的胶液在过热水蒸气下絮凝，接着在100℃的热辊上干燥，得到苯乙烯-异戊二烯共聚物，记为SSIR-1。其中，苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-1的重均分子量为28.5万，分子量分布为1.8，门尼粘度为50，以所述苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-1的总重量为基准，苯乙烯结构单元的含量为20.6重量％，异戊二烯结构单元的含量为79.4重量％，3,4-异戊二烯结构单元的含量为16.8重量％，且苯乙烯结构单元在苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-1中呈无规分布。

制备例2

将5L反应釜用高纯氮气置换3次，再按先后顺序加入67.77g苯乙烯St、3000mL环己烷、202.23g异戊二烯Ip和0.035g的四氢呋喃结构调节剂，搅拌使其混合均匀。反应釜内的温度由水浴恒温箱控制。当温度达到引发温度(50℃)时，分2次加入正丁基锂n-BuLi环己烷溶液，第1次加入0.2mmol的n-BuLi进行破杂，2分钟之后加入1.34mmol的n-BuLi引发反应，反应6.0分钟后，加入2g终止剂异丙醇和3g防老剂1520继续反应10分钟，然后将得到的胶液在过热水蒸气下絮凝，接着在100℃的热辊上干燥，得到苯乙烯-异戊二烯共聚物，记为SSIR-2。其中，苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-2的重均分子量为20.1万，分子量分布为1.5，门尼粘度为46，以所述苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-2的总重量为基准，苯乙烯结构单元的含量为25.0重量％，异戊二烯结构单元的含量为75.0重量％，3,4-异戊二烯结构单元的含量为20.0重量％，且苯乙烯结构单元在苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-2中呈无规分布。

制备例3

将5L反应釜用高纯氮气置换3次，再按先后顺序加入40.23g苯乙烯St、3000mL环己烷、229.77g异戊二烯Ip和0.0078g的四氢呋喃结构调节剂，搅拌使其混合均匀。反应釜内的温度由水浴恒温箱控制。当温度达到引发温度(50℃)时，分2次加入正丁基锂n-BuLi环己烷溶液，第1次加入0.2mmol的n-BuLi进行破杂，2分钟之后加入0.89mmol的n-BuLi引发反应，反应6.0分钟后，加入2g终止剂异丙醇和3g防老剂1520继续反应10分钟，然后将得到的胶液在过热水蒸气下絮凝，接着在100℃的热辊上干燥，得到苯乙烯-异戊二烯共聚物，记为SSIR-3。其中，苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-3的重均分子量为30.4万，分子量分布为2.0，门尼粘度为54，以所述苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-3的总重量为基准，苯乙烯结构单元的含量为15.0重量％，异戊二烯结构单元的含量为85.0重量％，3,4-异戊二烯结构单元的含量为14.7重量％，且苯乙烯结构单元在苯乙烯-异戊二烯共聚物SSIR-3中呈无规分布。

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1所示的实施例1-5中所含的各组分按照《GB/T 8656-1998乳液和溶液聚合型苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)评价方法》5.3.3章节中所述的方法C(小型密炼机混炼操作步骤)进行混炼，得到混炼胶H1-H5。

对比例1-2

该对比例1-2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1所示的对比例1-2中所含的各组分替代表1所示的实施例1-5中所含的各组分，得到混炼胶DH1-DH2。

表1

注：表1中的数值均以重量份计。

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145℃、5MPa下，将混炼胶H1-H5采用平板硫化机(购自上海第一橡胶机械厂，下同)进行硫化处理15min或30min(每个实施例的具体硫化时间见表2)，得到硫化橡胶S1-S5。

对比例3-4

该对比例3-4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，将混炼胶H1-H5分别用相同重量份的参比混炼胶DH1-DH2替代，得到硫化橡胶DS1-DS2。

测试例1-5

测试例1-5用于说明本发明提供的混炼胶性能的测试。

(1)混炼胶热处理过程及加工性能的测试：

采用哈克(HAKKE)流变仪(Thermo Electron Corporation产品)处理混炼胶，并研究混炼胶随着混炼时间变化的转矩和温度变化，用以表征混炼胶的加工性能，所得结果如图1和图2所示。其中，图1为在采用哈克流变仪对胶料H1-H3和DH1混炼的过程中，转矩随时间变化的曲线图；图2为在采用哈克流变仪对胶料H1、H2和DH1混炼的过程中，温度随时间变化的曲线图。

(2)混炼胶加工性能的表征：

采用RPA2000橡胶加工分析仪(美国alpha公司产品)进行应变和频率扫描测试，测试条件包括：频率扫描温度为60℃，应变为7％；应变扫描温度为60℃，频率为1Hz，所得结果如图3-图5所示。其中，图3为储能剪切模量G’随频率变化的曲线图，图4为损耗因子(tanδ)随频率变化的曲线图，图5为损耗因子随应变变化的曲线图。

(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，测试条件为：振荡角度为1°，频率为1.7Hz，温度为145℃。所得结果如表2所示，其中，MH表示最高扭矩，ML表示最低扭矩，ts1表示焦烧时间(从开始加热起至胶料的转矩由最低值上升至0.1N·m所需的时间)，tc10表示焦烧时间(从开始加热起至胶料的转矩上升至ML+0.1(MH-ML)所需的时间)，tc50表示从开始加热起至胶料的转矩上升至ML+0.5(MH-ML)所需的时间，tc90表示正硫化时间(从开始加热起至胶料的转矩上升至ML+0.9(MH-ML)所需的时间)。

对比测试例1-2

对比测试例1-2用于说明参比混炼胶性能的测试。

按照测试例1-5的方法对DH1-DH2的性能进行测试，所得结果如图1-图5以及表2所示。

表2

注：表2中，m:s表示分钟:秒，如实施例1中5:14表示5分钟14秒。

如图1为在采用哈克流变仪对胶料混炼的过程中，转矩随时间变化的曲线图。从图1中可以看出，混炼胶H1-H3的转矩比参比混炼胶DH1的转矩小，且转矩下降也较小，说明混料胶H1-H3易混炼，胶料混炼过程中不易降解，混炼胶在混炼过程消耗的能量较少。图2为在采用哈克流变仪对胶料混炼的过程中，温度随时间变化的曲线图。从图2中可以看出，混炼胶H1和H2的温度比参比混炼胶DH1低，温升也较低，表明混炼胶H1和H2具有较好的混炼加工性能，而且混炼生热较低。

从图3的结果可以看出，混炼胶H2-H5在相同频率下的储能剪切模量G’高于参比混炼胶DH1的储能剪切模量G’，表明混炼胶H2-H5可以在较宽的加工频率范围内具有较高的强度，加工易成型。

从图4的结果可以看出，在混炼胶H1-H5以及参比混炼胶DH1的频率扫描过程中，混炼胶H1-H5的损耗因子(tanδ)随着频率增大而减小的幅度比参比混炼胶DH1小，表明混炼胶H1-H5在较宽的剪切频率范围的加工过程中稳定性较好。

通常来说，混炼胶应变扫描的损耗因子较低，加工时弹性小，易于成型。从图5的结果可以看出，在较低的应变下(≤20％)，炼胶H3-H5的损耗因子(tan delta)低于参比混炼胶DH1的损耗因子(tan delta)，而在较高的应变下(＞20％)，混炼胶H3-H5的损耗因子也低于参比混炼胶DH2的损耗因子，说明混炼胶H3-H5具有较好的加工成型能力。

从表2的结果可以看出，混炼胶H1-H3的tc90和硫化时间比较参比硫化橡胶DH1和DH2短，说明本发明提供的橡胶组合物的硫化过程比现有的橡胶组合物的硫化过程节能。

测试例6-10

测试例6-10用于说明本发明提供的硫化橡胶性能的测试。

(1)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)进行应变和频率扫描测试，测试过程分为两个阶段：1)混炼胶在RPA模腔中的硫化过程，硫化条件：145℃×t_硫化，t_硫化具体数值见表2；2)硫化完成后，进行硫化胶的应变扫描和频率扫描。应变扫描条件为：温度100℃，频率10Hz，所得结果如图6所示；频率扫描条件为：温度60℃，应变7％，所得结果如图7所示。

(2)硫化橡胶的动态热机械(DMA)性能：

将1mm的硫化胶片采用德国GAOBO公司生产的EPLEXOR500N型动态粘弹谱仪对其动态热机械性能进行测定，其中，频率为11Hz，升温速率为3℃/min，试样大小为40mm×5mm×1mm，所得的损耗因子(tanδ)随温度变化的曲线图如图8所示。其中，以tanδ(0℃)表征硫化橡胶的抗湿滑性能，tanδ(0℃)越大，表示硫化橡胶抗湿滑性能越好；以tanδ(60℃)表征硫化橡胶的滚动阻力，tanδ(60℃)越小，表示硫化橡胶滚动阻力越小；以玻璃化转变温度Tg表征硫化橡胶的耐磨性能，Tg越小，表示硫化橡胶耐磨性能越好。

对比测试例3-4

对比测试例3-4用于说明参比硫化橡胶性能的测试。

按照测试例6-10的方法对参比硫化橡胶DS1-DS2的性能进行测试，所得结果如图6-图8所示。

硫化橡胶的应变扫描和频率扫描可以用来研究胶料制成的轮胎在行驶过程中橡胶填料网络的变化，其中，不同的应变代表车辆不同的装载重量，而不同的频率则代表车辆不同的行使速度，损耗因子代表胶料的能量损耗。

从图6硫化胶的储能剪切模量G’随应变变化的扫描曲线可以看出，硫化胶S1-S5的储能剪切模量G’高于参比硫化胶DS1的储能剪切模量G’，表明由本发明提供的橡胶组合物硫化而成的硫化胶在较宽的应变范围内具有较高的强度以及较好的物理机械性能。

从图7硫化胶的储能剪切模量G’随频率变化的扫描曲线可以看出，硫化胶S1-S5的储能剪切模量G’高于参比硫化胶DS1的储能剪切模量G’，说明由本发明提供的橡胶组合物硫化而成的硫化胶在较宽的频率范围内具有较高的强度。

图8为损耗因子(tanδ)随温度变化的曲线图，通常以tanδ(0℃)表征硫化橡胶的抗湿滑性能，tanδ(0℃)越大，表示硫化橡胶抗湿滑性能越好；以tanδ(60℃)表征硫化橡胶的滚动阻力，tanδ(60℃)越小，表示硫化橡胶滚动阻力越小；以玻璃化转变温度Tg表征硫化橡胶的耐磨性能，Tg越小，表示硫化橡胶耐磨性能越好。从图8的结果可以看出，硫化胶S1、S2、S3、S5的tanδ(60℃)与参比硫化胶DS1的tanδ(60℃)接近，而硫化胶S1、S2、S3、S5的tanδ(0℃)均明显高于参比硫化胶DS1的tanδ(0℃)，同时硫化胶S1、S2、S3有一个玻璃化转变温度Tg低于参比硫化胶DS1的Tg，说明在滚动阻力接近的情况下，由本发明提供的橡胶组合物硫化而成的硫化胶的抗湿滑性能和耐磨性能均优于对比例1的参比硫化橡胶DS1。

综上所述，本发明的橡胶组合物易混炼，胶料混炼过程中不易降解，混炼胶在混炼过程消耗的能量较少，具有较好的加工性能，混炼胶在较宽的加工频率范围内具有较高的强度，加工易成型，加工过程中性能稳定。此外，本发明提供的硫化胶在较宽的应变和频率范围内具有较高的强度、较高的物理机械性能，且在滚动阻力与参比硫化胶接近的情况下，抗湿滑性能和耐磨性能优于参比硫化胶，即能够兼具非常好的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能，极具工业应用前景。

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。

Claims

1.一种橡胶组合物，所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、增强剂、活化剂、硫化剂和硫化促进剂，其特征在于，所述二烯烃橡胶含有苯乙烯-异戊二烯共聚物和高顺式异戊二烯橡胶；所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，异戊二烯结构单元的含量为75-85重量％，所述苯乙烯结构单元在所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中呈无规分布；所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量至少为95重量％。

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，以100重量份的所述二烯烃橡胶为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的含量为20-99重量份，所述高顺式异戊二烯橡胶的含量为1-80重量份；优选地，以100重量份的所述二烯烃橡胶为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的含量为30-90重量份，所述高顺式异戊二烯橡胶的含量为10-70重量份。

3.根据权利要求2所述的橡胶组合物，其中，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物与所述高顺式异戊二烯橡胶的重量比为0.65-5:1。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，以所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的总重量为基准，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物中3,4-异戊二烯结构单元的含量为15-20重量％。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的门尼粘度为45-55；优选地，所述苯乙烯-异戊二烯共聚物的重均分子量为20万-30万，分子量分布为1.5-2.0。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，以所述高顺式异戊二烯橡胶的总重量为基准，所述高顺式异戊二烯橡胶中顺式-1,4-结构的含量为96-98.5重量％，3,4-结构的含量为1-2重量％。

7.根据权利要求6所述的橡胶组合物，其中，所述高顺式异戊二烯橡胶的数均分子量为6-30万，分子量分布指数为2.2-5.6；优选地，所述高顺式异戊二烯橡胶的数均分子量为10-25万，分子量分布指数为2.2-3.5。

8.根据权利要求6所述的橡胶组合物，其中，所述高顺式异戊二烯橡胶的挥发份含量小于0.6重量％，灰分含量小于0.5重量％；所述高顺式异戊二烯橡胶的比重为0.90-0.92g/cm³。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，相对于100重量份的所述二烯烃橡胶，所述增强剂的含量为40-60重量份，所述活化剂的含量为1-7重量份，所述硫化剂的含量为1.5-2重量份，所述硫化促进剂的含量为0.3-2重量份。

10.由权利要求1-9中任意一项所述的橡胶组合物混炼并硫化得到的硫化橡胶。

11.权利要求10所述的硫化橡胶在制备轮胎或轮胎部件中的应用。