CN109517228A - 一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料。所述胶料的生胶体系包含一种10‑40重量份天然顺1,4‑聚异戊二烯橡胶、一种10‑40重量份的苯乙烯‑丁二烯共聚物的基本合成橡胶以及一种20‑80重量份纳米粘土/天然顺1,4‑聚异戊二烯橡胶复合物；所述纳米粘土/天然顺1,4‑聚异戊二烯橡胶复合物中纳米粘土和天然顺1,4‑聚异戊二烯橡胶的重量比为(5‑8)：100。纳米粘土/天然胶复合物的纳米分散相为形状比(面积/厚度)非常大的片层填料，限制大分子变形的能力比球形增强剂更强，因而具有较高的模量、硬度、耐磨等特点。

Description

一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料
技术领域
本发明涉及一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料。
背景技术
由于天然橡胶具有最好的抗撕裂性能，而合成橡胶的耐刺扎性、耐磨性能较好，但撕裂性能较差，所以在设计全钢胎面配方时通常采用天然橡胶与合成胶并用的生胶体系。
由于炭黑与橡胶具有高的物理吸附能力，带来了高的磨耗性能，因而被轮胎行业普遍用来作为补强填充体系的填料。作为胎面级别的炭黑普遍具有：吸碘值在110g/kg以上，DBP吸收值在110×10-5m3/kg以上，氮吸附比表面积在110×103m2/kg以上；普遍认为高吸碘值、高DBP吸收值、高氮吸附比表面积的炭黑的耐磨性能更好。
由于白炭黑与橡胶混合，能够大幅改善胶料的的抗撕裂性能，因而被广泛应用到对撕裂性能要求高的全钢子午线轮胎。但是由于白炭黑的耐磨性能和耐切割性能不及炭黑，这使得轮胎的磨耗性能和耐切割性能下降。
磨耗性能是通过阿克隆磨耗试验机，行程为1.61公里。报道值越小，意味着耐磨性能越高。耐刺扎、抗崩花掉块性能是通过切割试验机进行检测、衡量的。报道值越小，意味着耐切割能越高。撕裂强度可根据轮胎工业可接受的撕裂强度测试方法进行。报道值越高，意味着耐撕裂性能越高。
现行胎面配方采用天然橡胶与合成橡胶并用的生胶体系,炭黑和白炭黑并用的补强体系，虽然兼顾耐磨、耐切割和抗崩花掉块性能，但仍有进一步提升的空间。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明提供一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料。该胶料具有较高的模量、硬度、耐磨等特点。
一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料，所述胶料的生胶体系包含一种10-40重量份天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶、一种10-40重量份的苯乙烯-丁二烯共聚物的基本合成橡胶以及一种20-80重量份纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物；所述纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物中纳米粘土和天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶的重量比为(5-8)：100。
进一步的，所述纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物中纳米粘土和天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶的重量比为5：100。
进一步的，所述基本合成橡胶的苯乙烯基团含量为23.5％。
有益效果：
纳米粘土/天然胶复合物的纳米分散相为形状比(面积/厚度)非常大的片层填料，限制大分子变形的能力比球形增强剂更强，因而具有较高的模量、硬度、耐磨等特点。由于粘土在我国储量丰富，目前年产量达100万吨，价格便宜，因此开发利用粘土作为橡胶的补强剂，利用其独特的性能可以提高橡胶综合性能，并有可能获得其它填料无法达到的性能。
具体实施方式
本发明涉及胎面胶料的生胶体系包含一种10-40重量份天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶、一种10-40重量份的苯乙烯-丁二烯共聚物的基本合成橡胶以及一种20-80重量份纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物。
该合成橡胶的苯乙烯基团含量为23.5％。
该纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物含有层状硅酸盐--纳米粘土为分散相，其组成为100重量份天然橡胶纳米复合5重量份粘土。本申请所述纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物为直接购买，其购买厂家为海南天然橡胶产业集团股份有限公司。
纳米粘土/天然橡胶复合物应用于轮胎胎面胶中，在代替原有天然橡胶的同时，利用其独特的片层结构限制大分子变形能力优异的特点，不但可以提升橡胶的耐切割性能和抗破坏性能，同时还可以提高轮胎的使用寿命。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的高白色保持性能的白色胎侧底胶及其制备方法。
橡胶组合物的混炼可采用橡胶混炼领域技术人员已知的方法完成。例如在通常情况下，将各组分在至少两个阶段中进行混炼，即至少一个非生产性混炼阶段，随后一个生产性混炼阶段。橡胶与聚合物树脂在一个或多个非生产性混炼阶段进行混炼。
实例1
在BR Banbury密炼机中制备如表1及表2中所规定成分的橡胶组合物，制备过程采取两个分开的加料混炼阶段，即，一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。非生产性阶段分别进行约2-3min的混炼，直至橡胶温度达到160℃，即完成。生产性阶段的混炼时间是使橡胶温度达到115℃的时间。
该橡胶组合物在这里被称之为样品1、样品2、样品3、样品4。样品1在这里被当做对比样，即，在橡胶组合物中未使用最优化的橡胶配比。
所有的样品在约151℃硫化约30min。表2给出了硫化样品1-4的物理性能。
表1
注：1)表1中的纳米粘土/天然胶复合物为乳液絮凝法制备；
2)纳米粘土/天然胶复合物在非生产阶段直接加入密炼机进行混炼；
表2
151℃*30min硫化 1对比样 2 3 4
阿克隆磨/cm3 0.32 0.30 0.31 0.33
切割量/cm3 0.70 0.67 0.64 0.63
撕裂强度/Mpa 100 99 95 94
实例2
在BR Banbury密炼机中制备如表3及表4中所规定成分的橡胶组合物，制备过程采取两个分开的加料混炼阶段，即，一个非生产性混炼阶段和一个生产性混炼阶段。非生产性阶段分别进行约2-3min的混炼，直至橡胶温度达到160℃，即完成。生产性阶段的混炼时间是使橡胶温度达到115℃的时间。
该橡胶组合物在这里被称之为样品A、样品B、样品C。样品A在这里被当做对比样，即，在橡胶组合物中未使用最优化的橡胶配比。
所有的样品在约151℃硫化约30min。表4给出了硫化样品A-C的物理性能。
表3
表4
151℃*30min硫化 A对比样 B C
阿克隆磨/cm3 0.32 0.31 0.34
切割量/cm3 0.70 0.64 0.72
撕裂强度/Mpa 100 95 105
这些结果表明，在胎面橡胶中使用了纳米粘土/天然胶复合物后，能够使胎面的磨耗性能、耐切割性和抗崩花掉块性能得到明显改善。
纳米粘土/天然橡胶复合物是通过乳液絮凝法制备的。粘土长径比大，提高了复合材料结合胶含量；粘土片层结构可以沿拉伸方向取向，并诱导分子链取向；粘土独特的片层结构和大长径比能够钝化支化裂纹尖端，阻碍裂纹增长。
纳米粘土/天然橡胶复合物应用于轮胎胎面胶中，在代替原有天然橡胶的同时，利用其独特的片层结构限制大分子变形能力优异的特点，不但可以提升橡胶的耐切割性能和抗破坏性能，同时还可以提高轮胎的使用寿命。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本发明的权利要求书的范围内。

Claims (3)

1.一种含纳米粘土/天然橡胶复合物的新型胎面胶料，其特征在于，所述胶料的生胶体系包含一种10-40重量份天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶、一种10-40重量份的苯乙烯-丁二烯共聚物的基本合成橡胶以及一种20-80重量份纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物；
所述纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物中纳米粘土和天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶的重量比为(5-8)：100。
2.如权利要求1所述的新型胎面胶料，其特征在于，所述纳米粘土/天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶复合物中纳米粘土和天然顺1,4-聚异戊二烯橡胶的重量比为5：100。
3.如权利要求1所述的新型胎面胶料，其特征在于，所述基本合成橡胶的苯乙烯基团含量为23.5％。
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