CN107698831B - 轮胎胎面橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括：聚合苯乙烯‑丁二烯橡胶20wt％～40wt％；高顺式聚丁二烯5wt％～15wt％；液态聚异戊二烯橡胶0.5wt％～5wt％；烃类树脂0～5wt％；增塑体系3wt％～12wt％；所述增塑体系包括：脂肪酸锌盐0～3wt％；芳香油3wt％～12wt％；所述橡胶组合物各组分总量为100％。本发明采用聚合苯乙烯‑丁二烯橡胶、高顺式聚丁二烯和液态聚异戊二烯橡胶的混合橡胶，添加特定添加剂，制备得到的橡胶组合物同时具有良好的湿抓地力及滚动阻力，并且解决了补强填料使用量较高时加工作业性较困难的问题，特别适合运用于高性能轮胎胎面。

Description

轮胎胎面橡胶组合物
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种轮胎胎面橡胶组合物。
背景技术
近年来，随着节省燃料与保护环境的需要，开发低滚动阻力的轮胎以降低燃料的使用显得越来越重要。在高性能轿车胎中，在耐磨性、抓地防滑性、滚动阻力、操控稳定性上须取得良好的平衡，但各项性能往往相互抵触无法兼顾。
目前在橡胶组合物的开发上，二烯橡胶如天然橡胶或丁二烯橡胶，具有较低的滞后损失，因此被广泛的使用在省油轮胎上，且研究发现高分散二氧化硅作为补强填料，应用于高性能轮胎中具有较佳的湿抓地力及滚动阻力。但是使用较高填充量的补强填料，虽可获得良好的抓地力及耐磨性，但在加工作业性上也更为困难。若降低橡胶组合物中补强填料的使用量，会造成橡胶硬度的下降，进而导致轮胎操控稳定性的不足。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种轮胎胎面橡胶组合物，具有较高的湿抓地力和较低的滚动阻力。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括：
Figure BDA0001438003040000011
所述增塑体系包括：
脂肪酸锌盐 0～3wt％；
芳香油 3wt％～12wt％；
所述橡胶组合物各组分总量为100％。
所述聚合苯乙烯-丁二烯橡胶优选为带有硅烷醇官能团或胺官能团的改性聚合苯乙烯-丁二烯橡胶。在本发明的某些具体实施例中，所述聚合苯乙烯-丁二烯橡胶为具有27％的苯乙烯单元和58％的乙烯基单元，以烷氧基硅烷偶联并导入至末端改性的改性SSBR。
其含量优选为20wt％～40wt％，更优选为30wt％～40wt％。
所述高顺式聚丁二烯优选为顺式1,4-聚丁二烯含量96％以上的聚丁二烯。在本发明的某些具体实施例中，所述高顺式聚丁二烯为使用Nd系催化剂合成具有96％的顺式结构含量和0.7％乙烯基单元含量的聚丁二烯。
其含量优选为5wt％～15wt％，更优选为5wt％～10wt％。
所述液态聚异戊二烯橡胶的玻璃转化温度优选为-63℃。
其含量优选为0.5wt％～5wt％，更优选为0.5wt％～2wt％。
所述烃类树脂优选为C5馏分或C9馏分均聚物或共聚物树脂。
其含量优选为0～5wt％，更优选为1wt％～3wt％。
本发明提供的橡胶组合物中，增塑体系包括脂肪酸锌盐和芳香油。总含量优选为3wt％～12wt％。
其中，脂肪酸锌盐的含量优选为0～3wt％，更优选为0.5wt％～2wt％。其中，脂肪酸锌盐中的氧化锌含量优选为12％～14％。
芳香油的含量优选为3wt％～12wt％，更优选为3wt％～8wt％。在本发明的某些具体实施例中，所述芳香油为环保芳烃油VIVATEC500。
本发明提供的轮胎胎面橡胶组合物还可以包括本领域技术人员熟知的其他橡胶组合物助剂，优选的，还包括：
补强炭黑、二氧化硅、偶联剂、脂肪酸、氧化锌、抗老化剂、硫磺和促进剂中的一种或多种。
所述补强碳黑的碘吸收数优选为77～124mgI2/g，吸油量优选为97～130ml/100g。其含量优选为2wt％～15wt％。
所述二氧化硅的BET表面积优选为150～195m2/g，CTAB表面积优选为145～175m2/g。其含量优选为20wt％～40wt％。
其余偶联剂、脂肪酸、氧化锌、抗老化剂、硫磺和促进剂可以为本领域公知的适用助剂。
上述各组分总量为100％。
本发明对所述轮胎胎面橡胶组合物的制备方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的橡胶的一般制备方法。比如，可使用一般Banbury密炼机，以分步混炼的方式混合。其中促进剂和硫磺在最后阶段加入。其余皆在初步混炼和再混炼的阶段加入。
优选的，第一阶段，将生胶、补强填料和树脂依比例加入，混炼温度优选140-160℃。在混炼阶段，将氧化锌、硬脂酸、防老剂等依比例加入，混炼温度优选140-160℃。最后混炼阶段，加入促进剂和硫磺，混炼温度优选90-115℃。
硫化步骤具体为：
在160℃将未硫化橡胶组合物，加压硫化20分钟，从而获得硫化橡胶组合物。
性能测试表明，本发明制备的轮胎胎面橡胶组合物具有较高的湿抓地力和较低的滚动阻力。
与现有技术相比，本发明提供了一种轮胎胎面橡胶组合物，包括：聚合苯乙烯-丁二烯橡胶20wt％～40wt％；高顺式聚丁二烯5wt％～15wt％；液态聚异戊二烯橡胶0.5wt％～5wt％；烃类树脂0～5wt％；增塑体系3wt％～12wt％；所述增塑体系包括：脂肪酸锌盐0～3wt％；芳香油3wt％～12wt％；所述橡胶组合物各组分总量为100％。本发明采用聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、高顺式聚丁二烯和液态聚异戊二烯橡胶的混合橡胶，添加特定添加剂，制备得到的橡胶组合物同时具有良好的湿抓地力及滚动阻力，并且解决了补强填料使用量较高时加工作业性较困难的问题，特别适合运用于高性能轮胎胎面。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的轮胎胎面橡胶组合物进行详细描述。
以下实施例及比较例中，各原料来源：
聚合苯乙烯-丁二烯：JSR株式会社制造，具有27％的苯乙烯单元和58％的乙烯基单元，以烷氧基硅烷偶联并导入至末端改性的改性SSBR；
聚丁二烯：LANXESS株式会社制造，使用Nd系催化剂合成具有96％的顺式结构含量和0.7％乙烯基单元含量；
液态聚异戊二烯橡胶：Kuraray制造的LIR-50重均分子量54000，玻璃转化温度-63℃；
炭黑：ASTM级N234；
二氧化硅：索尔维精细化工制造的1165MP，BET表面积165m2/g；
硅烷偶联剂：EVONIK制造的二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物；
烃类树脂：ExxonMobil的C5/C9树脂Oppera 373；
脂肪酸锌盐：莱茵化学的不饱和脂肪酸锌盐；
芳香油：H&RGROUP的环保芳烃油VIVATEC 500；
抗老化剂：Flexsys制造的N-(1,3-二甲基丁基)-N’苯基1,4苯二胺；
促进剂A：山东尚舜制造的N-叔丁基-2-苯并噻唑基亚硫酰胺；
促进剂B：山东尚舜制造的N-环己基-2-苯基噻唑次磺酰胺；
硬脂酸、氧化锌、硫磺可以为一般市售。
以上组合物可使用一般Banbury密炼机，以分步混炼的方式混合。其中促进剂和硫磺在最后阶段加入。其余皆在初步混炼和再混炼的阶段加入。第一阶段，将生胶、补强填料和树脂依比例加入，混炼温度优选140-160℃。在混炼阶段，将氧化锌、硬脂酸、防老剂等依比例加入，混炼温度优选140-160℃。最后混炼阶段，加入促进剂和硫磺，混炼温度优选90-115℃。
硫化步骤具体为：
在160℃将未硫化橡胶组合物，加压硫化20分钟，从而获得硫化橡胶组合物。
性能测试具体如下：
1、门尼粘度测试
在ASTM D1646-15标准下，使用门尼粘度计，根据以下原则进行门尼粘度测量：
未硫化橡胶组合物(可固化橡胶配方)在加热到100℃的圆柱形腔中模塑。预热一分钟后，转子在试样内以2rpm旋转，并且旋转4分钟后测量用于保持该运动的工作扭矩。门尼粘度越低，表明该未硫化橡胶组合物的加工性越好。
2、粘弹特性测试
使用粘弹性分析仪，测量各硫化橡胶组合物样品之动态力学性质，在10Hz频率的动态应变的条件下，记录温度扫描的过程中0℃下的tan(δ)值和60℃下的tan(δ)值。
以本领域技术人员所熟知的方式，tan(δ)0℃值代表湿抓地力、tan(δ)60℃值代表材料的滚动阻力，根据下述计算式，各自用指数表示湿抓地力特性及滚动阻力特性，指数越大，表示湿抓地力越佳或滚动阻力越低。
(湿抓地力指数)＝(各配方的tanδ)/(基准配方(比较例)的tanδ)×100
(滚动阻力指数)＝(基准配方(比较例)的tanδ)/(各配方的tanδ)×100
采用表1的配比制备橡胶材料：
表1橡胶材料各原料配比
Figure BDA0001438003040000051
Figure BDA0001438003040000061
性能检测结果见表2：
表2橡胶材料性能检测结果
测试项目 比较例1 比较例2 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
门尼粘度 84.4 88.5 77.1 74.7 81.6 77.8
湿抓地力 100 104 112 115 113 117
滚动阻力 100 98 107 103 109 106
由上述实施例及比较例可知，本发明制备的橡胶组合物具有良好的湿抓地力及滚动阻力，并且解决补强填料使用量较高时加工作业性较困难的问题，特别适合运用于高性能轮胎。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，包括：
Figure FDA0002421650400000011
余量的补强炭黑、二氧化硅、偶联剂、硬脂酸、氧化锌、抗老化剂、硫磺和促进剂；
所述增塑体系由以下组分组成：
脂肪酸锌盐 0.5～2wt％；
芳香油 3wt％～12wt％；
所述橡胶组合物各组分总量为100％；
所述液态聚异戊二烯橡胶的玻璃转化温度为-63℃；
所述烃类树脂为C5馏分或C9馏分均聚物或共聚物树脂。
2.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述聚合苯乙烯-丁二烯橡胶为带有硅烷醇官能团或胺官能团的改性聚合苯乙烯-丁二烯橡胶。
3.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述高顺式聚丁二烯为顺式1,4-聚丁二烯含量96％以上的聚丁二烯。
4.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述补强碳黑的碘吸收数为77～124mgI2/g，吸油量为97～130ml/100g。
5.根据权利要求1所述的轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于，所述二氧化硅的BET表面积为150～195m2/g，CTAB表面积为145～175m2/g。
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