CN106084326A - 一种用于轮胎的含硒橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种用于轮胎的含硒橡胶材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：按照配比称取原材料，将称取的材料按顺序加入密炼机混炼，加料顺序为：基体橡胶、硫化活性剂、硫化促进剂、防老剂、填充补强剂、软化增塑剂、配合剂、交联剂，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡胶材料；所述交联剂为硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。本发明用硫的同族物硒部分或全部取代硫单质，制成一种新型橡胶材料，应用于轮胎中，这种橡胶不仅热稳定性良好、不会出现热老化，产生的交联键恰好弥补还原造成的交联键损失，是一种优良的新型轮胎用橡胶材料。

Description

一种用于轮胎的含硒橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料领域，具体涉及一种用于轮胎的含硒橡胶材料及其制备方法。
背景技术
生胶是橡胶制品制造的主体材料，橡胶制品应用广泛，不同的橡胶制品应用场合不同，所使用的生胶也不同。如，天然橡胶由于综合物机性能良好，所以往往应用于汽车轮胎等对物理机械性能要求高的地方。但由于天然橡胶中的双键较多(即不饱和度高)易于与空气中的氧等作用(即老化)引起性能劣化，影响使用寿命，往往多与丁苯、顺丁胶并用，改善性能，降低成本；橡胶制品若需要在耐油的环境下工作，天然橡胶在油中能产生溶胀而受到损坏，只能改用丁晴橡胶等耐油性能好的橡胶；若在人体中应用，作用与心脏瓣膜，心室导管，或整容用材料，只能使用硅橡胶，硅橡胶在人体中相容性最好，不易产生生物排异作用；如制造橡胶水坝，则多用耐天候老化好的氯丁、丁基或三元乙丙橡胶。
热老化是指在过硫化和使用过程中的高温影响下所发生的所有负面效应。在氧气的作用下，橡胶被氧化。这种氧化主要发生在二烯类橡胶的双键上并将导致主链断裂，同时它也会发生在交联键上，改变交联键并最终导致交联键断裂。这两种侵袭作用都将降低橡胶网络的强度。
而过硫化期间即使有氧气存在，量也极少，此时橡胶将发生硫化返原。硫化返原现象涉及在缺氧状态下发生的多种热效应。这些效应导致网络结构发生变化，包括交联键断裂、重排、环化、短化和异构化(形成共轭双键)。虽也有一些新交联键形成，但无法弥补上述变化所造成的损失。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于轮胎的含硒橡胶材料。该材料具有热稳定性良好、使用寿命长的优点。
本发明的另一目的在于提供上述含硒橡胶材料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用于轮胎的含硒橡胶材料，按质量份计，包括：基体橡胶(生胶)100份，交联剂1～50份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～10份，防老剂1～3份，填充补强剂1～40份，软化增塑剂1～20份与其他配合剂0～5份；所述交联剂为硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。
优选的，按质量份计，所述用于轮胎的含硒橡胶材料包括：基体橡胶(生胶)100份，交联剂1～10份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～5份，防老剂1～3份，填充补强剂20～40份，软化增塑剂5～10份与其他配合剂0～5份；
更优选的，按质量份计，所述用于轮胎的含硒橡胶材料包括：基体橡胶(生胶)100份，交联剂1～5份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～5份，防老剂1～2份，填充补强剂30～40份，软化增塑剂8～10份与其他配合剂0～2份。
所述交联剂优选为硫磺粉和硒粉的混合物。
所述交联剂优选为硫磺粉和硒粉按质量比1:0.25～1的混合物。
所述交联剂所用硫磺粉采用的是质量分数不低于95％，粒径不小于200目的硫磺粉末。
所述交联剂所用的硒粉是质量分数不低于95％，粒径大于100目的硒粉末。
所述基体橡胶优选为天然橡胶NR、丁苯胶SBR、丁基橡胶IIR、顺丁胶BR中的一种或多种。
所述硫化促进剂优选为促进剂M(2-硫醇基苯并噻唑)、促进剂DM(二硫化二苯并噻唑)、促进剂D(二苯胍)、促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)、促进剂NS(N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)中的一种或多种。
所述硫化活性剂优选为硬脂酸、活性氧化锌中的一种或混合物。
所述防老剂优选为防老剂4010NA(N-异丙基-N'–苯基对苯二胺)、防老剂4010(N-环己基-N'-苯基对苯二胺)中的一种。
所述填充补强剂优选为白炭黑。
所述软化增塑剂优选为液体古马隆、石蜡、凡士林中的一种或几种。
所述其他配合剂有包括偶联剂、增粘剂等中的至少一种。
一种用于轮胎的含硒橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，称取原材料：基体橡胶(生胶)100份，交联剂1～50份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～10份，防老剂1～3份，填充补强剂1～40份，软化增塑剂1～20份与其他配合剂0～5份；所述交联剂为硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物；
(2)混炼：将步骤(1)称取的材料按顺序加入密炼机混炼，加料顺序为：基体橡胶、硫化活性剂、硫化促进剂、防老剂、填充补强剂、软化增塑剂、配合剂、交联剂，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡胶材料。
步骤(2)中的混炼加料原则是：量少的先加，量大的后加；难分散的先加，易分散的后加；最后加硫磺。
步骤(2)中的混炼工艺：混炼初期用较大的辊距，尽快把配合剂混入胶中，当全部配合剂混入胶料后，采用最小辊距，促进配合剂分散(辊距大，容纳胶量多，但剪切效果差；辊距小，则剪切效果好，对促进配合剂分散有利)；辊温为50℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明用硫的同族物硒部分或全部取代硫单质，制成一种新型橡胶材料，应用于轮胎中，这种橡胶不仅热稳定性良好、不会出现热老化，产生的交联键恰好弥补还原造成的交联键损失，是一种优良的新型轮胎用橡胶材料。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例和对比例中橡胶材料热老化性能测试：采用GB/T 3512-2001测试标准进行测试，使用热空气加速老化条件为100℃×72h。
实施例1
(1)按质量份计，称取原材料：天然橡胶NR100份，交联剂3份，促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)1份，活性氧化锌5份，防老剂4010(N-环己基-N'-苯基对苯二胺)1份，白炭黑30份，液体古马隆10份，钛酸酯1份；所述交联剂为硫磺粉(硫质量含量95％)与硒粉(硒质量含量95％，市场直接购买，100目)按质量比为1:0.25混合；
(2)混炼：将步骤(1)称取的材料按顺序加入密炼机混炼，辊温为50℃，加料顺序如图1所示，具体为：天然橡胶、活性氧化锌、促进剂CZ、防老剂4010、白炭黑、液体古马隆、钛酸酯、硒粉、硫磺粉，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡胶材料。
实施例2
(1)按质量份计，称取原材料：天然橡胶NR100份，交联剂2份，促进剂CZ(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)1份，活性氧化锌5份，防老剂4010(N-环己基-N'-苯基对苯二胺)1.5份，白炭黑35份，液体古马隆8份；所述交联剂为硫磺粉(硫质量含量95％)与硒粉(硒质量含量95％，市场直接购买，100目)按质量比为1:1混合；
(2)混炼：将步骤(1)称取的材料按顺序加入密炼机混炼，辊温为50℃，加料顺序为：天然橡胶、活性氧化锌、促进剂CZ、防老剂4010、白炭黑、液体古马隆、硒粉、硫磺粉，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡胶材料。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于交联剂中不含硫磺粉，全部为硒粉，制得的含硒橡胶材料记为Se(硒粉)，热老化性能测试如表1所示。
对比例
本对比例与实施例1的区别在于交联剂中不含硒粉，全部为硫磺粉，制得的橡胶材料记为S(硫磺)，热老化性能测试如表1所示。
表1普通橡胶用硫磺硫化和用硒硫化的性能对比
对比表1中橡胶老化前后的数据可以看出，硒取代硫磺硫化后的橡胶材料老化后拉伸强度降低了20.0％，撕裂强度降低了13.3％；而纯硫磺硫化的橡胶材料老化后拉伸强度降低32.2％，撕裂强度降低15.9％。因此硒取代硫磺硫化后的橡胶材料对老化性能有较好的改善。
考虑到硒粉昂贵，加上分散效果不理想且带有一定的环境污染，因此在实施例中取代硫磺时采取的是少量取代。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，按质量份计，所述用于轮胎的含硒橡胶材料包括：基体橡胶100份，交联剂1～50份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～10份，防老剂1～3份，填充补强剂1～40份，软化增塑剂1～20份与其他配合剂0～5份；所述交联剂为硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述交联剂为硫磺粉和硒粉的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述交联剂为硫磺粉和硒粉按质量比1:0.25～1的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述硫磺粉的质量含量不低于95％，粒径不小于200目；
所述硒粉的质量含量不低于95％，粒径大于100目。
5.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述基体橡胶为天然橡胶、丁苯胶、丁基橡胶和顺丁胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述硫化促进剂为促进剂NS、促进剂M、促进剂DM、促进剂D和促进剂CZ中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述硫化活性剂为硬脂酸和活性氧化锌中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种用于轮胎的含硒橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010NA和防老剂4010中的一种；
所述填充补强剂为白炭黑；
所述软化增塑剂为液体古马隆、石蜡和凡士林中的至少一种；
所述其他配合剂包括偶联剂和增粘剂中的至少一种。
9.权利要求1至8任一项所述的用于轮胎的含硒橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量份计，称取原材料：基体橡胶100份，交联剂1～50份，硫化促进剂1～3份，硫化活性剂1～10份，防老剂1～3份，填充补强剂1～40份，软化增塑剂1～20份与其他配合剂0～5份；所述交联剂为硒粉，或是硫磺粉和硒粉的混合物；
(2)混炼：将步骤(1)称取的材料按顺序加入密炼机混炼，加料顺序为：基体橡胶、硫化活性剂、硫化促进剂、防老剂、填充补强剂、软化增塑剂、配合剂、交联剂，薄通出片，打三角包，下片，得到含硒橡胶材料。
10.根据权利要求9所述的用于轮胎的含硒橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述混炼工艺中辊温为50℃。
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