CN107602964A

CN107602964A - 一种橡胶组合物、制备方法及包含其的轮胎

Info

Publication number: CN107602964A
Application number: CN201710890818.9A
Authority: CN
Inventors: 王荣华; 邵晓林
Original assignee: Three Pu Rubber (wuxi) Co Ltd
Current assignee: Three Pu Rubber (wuxi) Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明属于轮胎制造技术领域，公开了一种橡胶组合物、制备方法即包含其的轮胎，所述橡胶组合物包括：溶聚丁苯胶、炭黑、白炭黑、防老剂、硫化剂及硫化促进剂，其中：所述溶聚丁苯胶为硅烷改性的丁苯胶，所述白炭黑为改性高分散白炭黑，所述炭黑为高耐磨炭黑。采用本发明的橡胶组合物制备得到的轮胎具有低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨、抗老化性能。

Description

一种橡胶组合物、制备方法及包含其的轮胎

技术领域

本发明属于轮胎制造技术领域，具体涉及一种橡胶组合物、制备方法及包含其的轮胎。

背景技术

轮胎，是汽车组成部件中唯一与路面直接接触的部分，它具有承受载荷、驱动制动机缓冲吸震等诸多功能，是关系到车辆行驶安全的最重要部件之一。其中，胎面胶料位于轮胎的最外层，是轮胎承受外部应力最为苛刻的部分，因此，其必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能，同时，还要求具备耐磨性和耐曲挠性，以及低的滚动阻力与省热性。

泥地胎，俗称MT轮胎，与普通轮胎相比，其要求轮胎具更高的性能，要求轮胎在保证高行驶里程(胎面耐磨、抗老化)的前提下对路面的抓着性好，因此，有必要开发一种具有低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨、抗老化性能的轮胎。

溶聚丁苯橡胶因其良好的耐磨性、耐沟纹龟裂性，且对湿路面抓着力、耐热性及在高温下长时间暴露后的耐屈挠性良好，被广泛应用于轮胎胶料中。在已公开的轮胎胎面胶料技术中，溶聚丁苯胶一般需要与顺丁橡胶或天然橡胶或其它乳聚丁苯胶的一种或两种进行并用，这是由于溶聚丁苯胶与白炭黑配合的配方粘性不足，因此，需要配合天然橡胶等以提高其粘性，但溶聚丁苯胶与其它生胶并用却不能充分发挥白炭黑和溶聚丁苯胶的最大匹配，导致湿地性能及滚阻性能不能发挥到最好状态。此外，目前大部分轮胎生产企业因没有烟囱胶导电胶条技术，所以为了考虑轮胎的导电性，只能采用部分炭黑和白炭黑并用，但胶料的湿地性能也不能达到最佳，滚阻不能达到最低。

鉴于此，如何对现有的胶料配方进行改进以弥补其存在的不足，已成为本领域亟需解决的一个技术难题。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种具有低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨、抗老化性能的轮胎。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种橡胶组合物，包括：溶聚丁苯胶、炭黑、白炭黑、防老剂、硫化剂及硫化促进剂，其中：所述溶聚丁苯胶为硅烷改性的丁苯胶，所述白炭黑为改性高分散白炭黑，所述炭黑为高耐磨炭黑；

所述硅烷改性的丁苯胶是由丁二烯-苯乙烯共聚反应结束后加入非水解性硅烷化合物制备得到；

所述改性高分散白炭黑的制备方法为：将4份Si 69溶于质量分数为70％的乙醇水溶液中混合均匀后加入50份高分散白炭黑，使其与Si 69的乙醇溶液充分混合，待乙醇挥发完全后于140～150温箱中加热5min，冷却即得改性高分散白炭黑。

优选的是，所述非水解性硅烷化合物为γ-氯丙基三甲氧基硅烷或六甲基环三硅氧烷。

优选的是，所述高分散白炭黑比表面积为150～170m²/g，所述白炭黑的吸油值为25～300mL/100g，按照沉淀法工艺制造的不包含结晶二氧化硅的高分散白炭黑。

优选的是，所述高耐磨炭黑比表面积为为30～150m²/g，所述炭黑的吸油值为25～200mL/100g。

优选的是，由丁二烯和苯乙烯共聚制备溶聚丁苯胶的过程中加入无规剂。

优选的是，所述无规剂为四氢呋喃或四甲基乙二胺/十二烷基苯磺酸盐。

优选的是，以100重量份的溶聚丁苯胶为基准，所述改性白炭黑的含量为5～15重量份，炭黑为35～50重量份，所述硫化剂为1.5～2.5重量份，所述硫化促进剂为1～4重量份，所述防老剂为1～9重量份。

优选的是，所述防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、酚类防老剂及防护蜡中的一种或多用，所述胺类防老剂包括对苯二胺类。

优选的是，所述硫化剂包括硫磺、硫给予体及过氧化物中的一种或多种。

优选的是，所述硫化促进剂包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类及二苯胍类中的一种或多种。

优选的是，还包括活性剂，以100重量份的溶聚丁苯胶为基准，所述活性剂为1～7重量份，所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸。

一种制备硫化橡胶的方法，包括将上述所述的橡胶组合物中的除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行混炼，得到混炼胶后加入硫化剂和硫化促进剂对所述混炼胶进行硫化处理。

一种轮胎，包括上述所述的橡胶组合物或通过上述所述制备硫化橡胶的方法制备得到的硫化橡胶。

本发明的技术方案，具有如下优点：

1.本发明的硅烷改性的丁苯胶，增强了其与白炭黑之间的亲和性，所制得的溶聚丁苯胶具有较低的滞后损失，其与白炭黑掺和后所得硫化胶的拉伸强度及耐磨性能均有所提升。

2.本发明仅采用硅烷改性的丁苯胶，而未将其与其它橡胶并用，以实现溶聚丁苯胶与白炭黑的最大匹配，充分发挥轮胎的湿地性能及滚阻性能。

3.为克服溶聚丁苯胶与白炭黑配方粘性不足的问题，本发明采用Si 69对白炭黑进行表面改性处理。由于Si 69一方面起着偶联作用，与橡胶的不饱和双键发生化学反应，从而使白炭黑亲水性变为疏水性，增大了其与橡胶的相容性和分散性；此外，本发明加入了改性的白炭黑后，通过白炭黑表面的硫化基团，使聚合物与填料进行化学键合，提高了硫化胶的耐磨性。

4.本发明的无规剂的加入，既能提高聚合反应速度，又能随其加入量的增大使丁二烯单元的1,2-结构质量分数不断增大，并且杜绝聚苯乙烯嵌段结构的产生，通过改变无规剂的种类和用量，还可以调节共聚物的微观结构，从而使橡胶性能满足不同的需求。

5.本发明采用大表面积的白炭黑及炭黑，提高了胶料的湿地性能，降低了滚阻。

6.本发明的胶料中添加硫化剂，能阻止硫化返原，耐老化。硫化促进剂的加入，缩短了橡胶的硫化时间、降低了硫化的温度，减少了硫化剂的用量且提高了橡胶的物理机械性能。防老剂的加入，减慢了胶料的老化，延长了轮胎的使用寿命。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

一种橡胶组合物，包括如下组分：

本实施例中，硅烷改性的丁苯胶是采用负离子聚合方法，以环己烷-己烷为溶剂、四氢呋喃为结构调节剂、双锂为引发剂进行丁二烯-苯乙烯共聚，聚合结束后加入γ-氯丙基三甲氧基硅烷进行封端，得到双硅氧烷端基的溶聚丁苯胶。

改性白炭黑的制备方法为：将4份Si 69溶于质量分数为70％的乙醇水溶液中混合均匀后加入50份高分散白炭黑，使其与Si 69的乙醇溶液充分混合，待乙醇挥发完全后于140～150温箱中加热5min，冷却即得改性高分散白炭黑。

本实施例中，所述硫化剂为硫磺，硫化促进剂为二硫代氨基甲酸钠，防老剂为对苯二胺。

本实施例的硫化橡胶制备步骤为：

(1)在密炼机中，于90rpm转速下，将改性的丁苯胶在80℃下混炼30s；

(2)加入除了硫化剂和促进剂之外的橡胶组合物，待胶料温度达到150℃后混炼时间达到5min后卸下胶料；

(3)将胶料在辊距为5mm、辊温为50±℃的开炼机上通过三次，将获得的混料胶放置4h；

(4)将步骤(3)获得的混料胶与硫化剂及促进剂在初始温度为40±5℃下混炼，待混炼时间达到5min时卸下胶料；

(5)将步骤(4)获得的胶料在辊距为0.5mm、辊温为50±5℃的开炼机上通过一次，然后将辊距调至3mm，再通过2次，将获得的混炼胶放置24h；

(6)将经过步骤(5)处理的胶料在160℃、15Mpa压力下硫化1h，获得硫化橡胶。

实验例2

一种橡胶组合物，包括如下组分：

本实施例中，硅烷改性的丁苯胶是由丁二烯-苯乙烯共聚结束后加入六甲基环三硅氧烷进行封端得到。

改性白炭黑的制备方法同实施例1。

本实施例中，所述硫化剂为硫磺，硫化促进剂为噻唑，防老剂为喹啉，活性剂为氧化锌和硬脂酸，两者的含量均为20g。

本实施中橡胶组合物的制备方法同实施例1。

实施例3

一种橡胶组合物，包括如下组分：

本实施例中，硅烷改性的丁苯胶及改性白炭黑的制备方法同实施例1。

本实施例中，所述硫化剂为硫磺，硫化促进剂为次磺酰胺，防老剂为防护蜡，活性剂为硬脂酸。

本实施中橡胶组合物的制备方法同实施例1。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种橡胶组合物，包括：溶聚丁苯胶、炭黑、白炭黑、防老剂、硫化剂及硫化促进剂，其特征在于，所述溶聚丁苯胶为硅烷改性的丁苯胶，所述白炭黑为改性高分散白炭黑，所述炭黑为高耐磨炭黑；

所述改性高分散白炭黑的制备方法为：将4份Si 69溶于质量分数为70％的乙醇水溶液中混合均匀后加入50份高分散白炭黑，使其与Si 69的乙醇溶液充分混合，待乙醇挥发完全后于140～150℃恒温箱中加热5min，冷却即得改性高分散白炭黑。

2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述非水解性硅烷化合物为γ-氯丙基三甲氧基硅烷或六甲基环三硅氧烷。

3.根据权利要求2所述的橡胶组合物，其特征在于，所述高分散白炭黑比表面积为150～170m²/g，所述白炭黑的吸油值为25～300mL/100g，按照沉淀法工艺制造的不包含结晶二氧化硅的高分散白炭黑。

4.根据权利要求3所述的橡胶组合物，其特征在于，所述高耐磨炭黑比表面积为为30～150m²/g，所述炭黑的吸油值为25～200mL/100g。

5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，由丁二烯和苯乙烯共聚制备溶聚丁苯胶的过程中加入无规剂。

6.根据权利要求5所述的橡胶组合物，其特征在于，所述无规剂为四氢呋喃或四甲基乙二胺/十二烷基苯磺酸盐。

7.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，以100重量份的溶聚丁苯胶为基准，所述改性白炭黑的含量为5～15重量份，炭黑为35～50重量份，所述硫化剂为1.5～2.5重量份，所述硫化促进剂为1～4重量份，所述防老剂为1～9重量份。

8.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂包括胺类防老剂、喹啉类防老剂、酚类防老剂及防护蜡中的一种或多用，所述胺类防老剂包括对苯二胺类。

9.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其特征在于，所述硫化剂包括硫磺、硫给予体及过氧化物中的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其特征在于，所述硫化促进剂包括噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类、二硫代氨基甲酸盐类及二苯胍类中的一种或多种。

11.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其特征在于，还包括活性剂，以100重量份的溶聚丁苯胶为基准，所述活性剂为1～7重量份，所述活性剂为氧化锌和/或硬脂酸。

12.一种制备硫化橡胶的方法，其特征在于，包括将权利要求1-11任一项所述的橡胶组合物中的除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行混炼，得到混炼胶后加入硫化剂和硫化促进剂对所述混炼胶进行硫化处理。

13.一种轮胎，包括权利要求1-11任一项所述的橡胶组合物或根据权利要求12所述的方法制备得到的硫化橡胶。