CN106084327A - 一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶及其制备方法。所述方法包含如下步骤：按配方称取白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、硫磺、天然橡胶和环氧化天然橡胶；然后按照以下加料顺序混炼：天然橡胶+环氧化天然→硬脂酸→促进剂、防老剂→白炭黑，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶。本发明制得的抗滑轮胎橡胶能明显地降低轮胎的滚动阻力，减少机动车辆的能耗，还能减少尾气排放减少污染；能增加轮胎的抗湿滑性能，即提高轮胎的抓地性，从而增加机动车辆的安全性能。

Description

一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶应用领域，具体涉及一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶及其制备方法。
背景技术
天然橡胶(NR)是产胶植物主要是巴西橡胶树的一种次生代谢物，与铁矿石、煤炭、石油并列为四大工业原料。我国是世界NR消费第一大国，并已跃升为全球最大汽车生产和消费国，促使全球轮胎跨国企业集团强中的强落户中国大陆，中国即将成为世界轮胎生产的中心和全球最大的轮胎市场，但与之不相适应的是：国产NR性能不太适应高性能轮胎生产的要求，生产的普通轮胎具有较高的滚动阻力会带来较高的能耗和大气污染，同时具有较低的抗湿滑性导致安全隐患。
橡胶分子间的内摩擦损耗和松弛特性是制约其低滚阻和高抗湿滑性能的主要因素，常用炭黒填充胎面胶材料以获得较好的综合性能。但是，炭黑填料是由石油不完全燃烧或受热分解所得，因而使得开发低生热并且减少石油资源依赖性的新型材料成为当前的迫切任务，这对缓解石油资源短缺、改善大气环境、实现国民经济的可持续发展具有重大意义。无机填料白炭黑以其高补强、低生热的优点而逐渐受到橡胶工业研究者的青睐，但是也具有易团聚、与基体结合差等缺点。
环氧化天然橡胶(ENR)是通过环氧化反应改性天然橡胶(NR)分子链上的部分双键而制备的，其既保留有NR的基本结构和性能特点，能够与NR、SBR、BR等非极性橡胶产生部分相容和共硫化，又具有一定的极性和环氧基团的反应性，能与白炭黑(SiO2)产生强的相互作用力，具有良好的相容性、抗湿滑性、低的滚动阻力、耐油性和气密性等特点。
发明内容
为了克服现有普通橡胶轮胎滚动阻力大引起的高能耗以及抗湿滑性差导致的安全隐患等问题，本发明的首要目的在于提供一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶。
本发明的另一目的在于提供上述抗滑轮胎橡胶的制备方法，该方法原料来源广泛、制备的轮胎具有较低的滚动阻力与较高的抗湿滑性。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶，按质量份计，包括白炭黑30质量份、氧化锌(ZnO)4质量份、硬脂酸(SA)2质量份、促进剂CZ 1.5质量份、促进剂DM 0.5质量份、防老剂4010NA 1.0质量份、硫磺1.5质量份、天然橡胶NR 80～100质量份和环氧化天然橡胶ENR 1～20质量份。
所述环氧化天然橡胶优选为5～20质量份。
所述环氧化天然橡胶使用的是环氧度为25的环氧化天然橡胶。
一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶的制备方法，包含如下步骤：
(1)配方(质量份)：称取白炭黑30质量份、氧化锌(ZnO)4质量份、硬脂酸(SA)2质量份、促进剂CZ 1.5质量份、促进剂DM 0.5质量份、防老剂4010NA 1.0质量份、硫磺1.5质量份、天然橡胶NR 80～100质量份和环氧化天然橡胶ENR 1～20质量份；
(2)混炼：将称取的白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA、天然橡胶NR和环氧化天然橡胶ENR加入密炼机混炼，具体加料顺序为：天然橡胶、环氧化天然橡胶→硬脂酸→促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA→白炭黑(先加入天然橡胶和环氧化天然橡胶，然后加入硬脂酸，再加入促进剂和防老剂，最后加入白炭黑)，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶。
步骤(2)中的成型方式优选为常规混炼方法(即一段式混炼)，不局限于常规混炼方法，其他混炼法均可。
步骤(2)中采用的混炼条件为：以排胶温度控制混炼终点，优选设为120℃，混炼周期为10min。
本发明所述的促进剂CZ的化学名称为N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺；促进剂DM的化学名称2,2'-二硫代二苯并噻唑；防老剂4010NA的化学名称为N-异丙基-N'-苯基对苯二胺。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明制得的抗滑轮胎橡胶能明显地降低轮胎的滚动阻力，减少机动车辆的能耗，还能减少尾气排放减少污染；能增加轮胎的抗湿滑性能，即提高轮胎的抓地性，从而增加机动车辆的安全性能。
具体实施方式
下面结合实施例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。
动态力学性能(DMA)分析测试：采用德国GABO公司的EPLEXOR 500N动态力学分析仪(DMA)，频率10Hz，温度-80℃～+100℃，升温速率5℃·min-1，得出不同温度下的tanδ值来表征实施例制备的抗滑轮胎橡胶的滚动阻力和抗湿滑性能；
通常认为，0℃附近的tanδ值大小与轮胎材料的抗湿滑性有关，tanδ值越大，材料的抗湿滑性能越好，而60℃附近的tanδ值大小与轮胎材料的滚动阻力相关，其值则越小越好。
实施例中使用的环氧化天然橡胶为环氧度为25的环氧化天然橡胶，由中国热带农业科学院农产品加工研究所生产；天然橡胶NR为普通天然橡胶，由广州橡胶工业研究所生产。
实施例1
(1)配方(按质量份计)：称取白炭黑518 30份、氧化锌(ZnO)4份、硬脂酸(SA)2份、促进剂CZ 1.5份、促进剂DM 0.5份、防老剂4010NA 1.0份、硫磺1.5份、天然橡胶NR 80份和环氧化天然橡胶ENR 20份；
(2)混炼，采用常规混炼方式，即一段式混炼：将称取的白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA、天然橡胶NR和环氧化天然橡胶ENR加入密炼机混炼，具体加料顺序为：天然橡胶+环氧化天然橡胶→硬脂酸→促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA→白炭黑，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶；以排胶温度控制混炼终点，优选设为120℃，混炼周期为10min。其滚动阻力和抗湿滑性能测试结果如表1所示。
表1中的“ENR掺量0份”是指除了不加环氧化天然橡胶，按照实施例1步骤(1)和(2)的工艺及除了环氧化天然橡胶外的原料配比制得的橡胶；“ENR掺量20份”是指实施例1制得的抗滑轮胎橡胶。
表1实施例1制得的抗滑轮胎橡胶的滚动阻力和抗湿滑性能测试结果
实施例2
(1)配方(质量份)：白炭黑518 30份；氧化锌(ZnO)4份；硬脂酸(SA)2份；促进剂CZ1.5份；促进剂DM 0.5份；防老剂4010NA 1.0份；硫磺1.5份；天然橡胶NR 90份，环氧化天然橡胶ENR 10份；
(2)混炼，采用常规混炼方式，即一段式混炼：将称取的白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA、天然橡胶NR和环氧化天然橡胶ENR加入密炼机混炼，具体加料顺序为：天然橡胶+环氧化天然橡胶→硬脂酸→促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA→白炭黑，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶；以排胶温度控制混炼终点，优选设为120℃，混炼周期为10min。其滚动阻力和抗湿滑性能测试结果如表2所示。
表2中的“ENR掺量0份”是指除了不加环氧化天然橡胶，按照实施例2步骤(1)和(2)的工艺及除了环氧化天然橡胶外的原料配比制得的橡胶；“ENR掺量10份”是指实施例2制得的抗滑轮胎橡胶。
表2实施例2制得的抗滑轮胎橡胶的滚动阻力和抗湿滑性能测试结果
实施例3
(1)配方(质量份)：白炭黑518 30份；氧化锌(ZnO)4份；硬脂酸(SA)2份；促进剂CZ1.5份；促进剂DM 0.5份；防老剂4010NA 1.0份；硫磺1.5份；天然橡胶NR 95份，环氧化天然橡胶ENR 5份；
(2)混炼，采用常规混炼方式，即一段式混炼：将称取的白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA、天然橡胶NR和环氧化天然橡胶ENR加入密炼机混炼，具体加料顺序为：天然橡胶+环氧化天然橡胶→硬脂酸→促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA→白炭黑，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶；以排胶温度控制混炼终点，优选设为120℃，混炼周期为10min。其滚动阻力和抗湿滑性能测试结果如表3所示。
表3中的“ENR掺量0份”是指除了不加环氧化天然橡胶，按照实施例3步骤(1)和(2)的工艺及除了环氧化天然橡胶外的原料配比制得的橡胶；“ENR掺量5份”是指实施例3制得的抗滑轮胎橡胶。
表3实施例3制得的抗滑轮胎橡胶的滚动阻力和抗湿滑性能测试结果
考虑到环氧天然橡胶加入后会降低橡胶的热学性能和力学性能，不能加入太多，且虽然轮胎滚动阻力是汽车耗能的主要原因之一，但将滚动阻力降到最节省燃料的程度时，汽车在湿路面上的牵引力也会降低，滚动阻力、抗湿滑性和牵引力之间存在一种平衡关系，因此并不能单纯的认为环氧化天然橡胶加入越多越好。
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 (5)

1.一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶，其特征在于，按质量份计，所述抗滑轮胎橡胶包括白炭黑30质量份、氧化锌4质量份、硬脂酸2质量份、促进剂CZ 1.5质量份、促进剂DM 0.5质量份、防老剂4010NA 1.0质量份、硫磺1.5质量份、天然橡胶80～100质量份和环氧化天然橡胶1～20质量份。
2.根据权利要求1所述的一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶，其特征在于，所述环氧化天然橡胶使用的是环氧度为25的环氧化天然橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶，其特征在于，所述环氧化天然橡胶为5～20质量份。
4.权利要求1至3任一项所述的用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）配方：称取白炭黑30质量份、氧化锌4质量份、硬脂酸2质量份、促进剂CZ 1.5质量份、促进剂DM 0.5质量份、防老剂4010NA 1.0质量份、硫磺1.5质量份、天然橡胶80～100质量份和环氧化天然橡胶1～20质量份；
（2）混炼：将称取的白炭黑、氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA、天然橡胶和环氧化天然橡胶加入密炼机混炼，具体加料顺序为：天然橡胶、环氧化天然橡胶→硬脂酸→促进剂CZ、促进剂DM、防老剂4010NA→白炭黑，然后排胶，通过压片机加入硫磺，下片，冷却、停放，制得抗滑轮胎橡胶。
5.根据权利要求4所述的用环氧化天然橡胶制备的抗滑轮胎橡胶的制备方法，其特征在于，步骤（2）中采用的混炼条件为：以排胶温度控制混炼终点，设为120℃，混炼周期为10min。
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