CN111269468A - 一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，涉及一种轮胎用的橡胶组合物。该橡胶组合物的配比以重量计，基体橡胶100份，活性填料30‑50份，硅烷偶联剂0‑8份，非污染性浅色橡胶油0‑20份，活性剂2‑10份，防护蜡2‑5份，浅色增粘树脂1‑5份，浅色润滑剂1‑5份，着色剂3‑50份，硫化剂1‑3份，促进剂2‑5份，所述基体橡胶为BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用。可达到高耐候、耐臭氧性能、不易硬化等效果，在提升耐老化耐变色性能的同时，保持较好的物理性能强度，符合使用要求。

Description

一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种橡胶组合物，它主要用于橡胶制品，具体应用为轮胎，特别是低速车辆用之彩色轮胎。
背景技术
现有的轮胎特别是彩色轮胎长时间使用后易出现白化、黄变、龟裂、硬化等异常，特别是长期放置于室外，受到阳光、臭氧、雨水等侵蚀导致轮胎的寿命大大缩短；现有彩色轮胎橡胶组合物技术通常采用二烯烃橡胶及三元乙丙橡胶(简称EPDM)并用非污染型防老剂如AFS、2264来改善耐臭氧龟裂性能及老化性能，或者采用二烯烃橡胶与卤化丁基胶来提升胶料的耐老化性能，或采用大量填料如碳酸钙来改善轮胎的硬化问题。
但各方案均存在一定的缺点，二烯烃橡胶及EPDM并用非污染型防老剂之方案，轮胎耐龟裂但易硬化及易变色、白化、黄变；二烯烃橡胶与卤化丁基胶并用的方案，耐老化、耐变色，但影响耐磨性能，因此通常只用于胎侧胶；采用碳酸钙等填料之方案，硬化改善明显，但比重高，硬度、扯断强度、磨耗等物理性能较差。
发明内容
本发明旨在提供一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物。
本发明的技术方案是：一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，该橡胶组合物的配比以重量计，基体橡胶100份，活性填料30-50份，硅烷偶联剂0-8份，非污染性浅色橡胶油0-20份，活性剂2-10份，防护蜡2-5份，浅色增粘树脂1-5份，浅色润滑剂1-5份，着色剂3-50份，硫化剂1-3份，促进剂2-5份，所述基体橡胶为BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用。
基体橡胶中使用溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物(简称BIMSM弹性体)，与EPDM/卤化丁基胶相比，BIMSM弹性体为完全饱和的三元共聚物，侧基具有更高的键能，因此其耐臭氧、耐热性及耐老化的性能较EPDM/卤化丁基胶更佳，且有更优异的耐磨性能与抓地性能等。
在优选的实施结构中：所述100份基体橡胶为二烯烃橡胶50-70份及余量30-50份的BIMSM弹性体。
为保证物理性能的情况下最大的提升耐候、耐臭氧等性能，若二烯烃用量过高则耐候性不佳，若BIMSM弹性体用量过高则物理性能强度太差，不能满足轮胎强度要求。采用上述比例的二烯烃橡胶及BIMSM弹性体可以兼顾耐候性和强度。
特别是：所述橡胶组合物的配比以重量计，还有光稳定剂1-3份。
本发明同时并用光稳定剂在不影响物理性能的情况下提升耐变色、耐老化的性能。
在优选的实施结构中：所述光稳定剂为受阻胺型光稳定剂770或受阻胺型光稳定剂770与紫外光吸收剂并用。
本发明优选的受阻胺类光稳定剂，具有捕获自由基的能力，通过切断自动氧化链反应的方式，实现聚合物的稳定，提高抗变色性能。该受阻胺型光稳定剂770与紫外光吸收剂并用，具有较佳的抗变色性能。
在优选的实施结构中：所述活性填料为高分散白炭黑，其氮气吸附表面积为170-190m2/g。
比表面积大补强效果好，但大于190m2/g则门尼粘度过高，加工困难，且硫化速度变慢，170--190m2/g对橡胶的综合性能最佳。
在优选的实施结构中：所述非污染性浅色橡胶油为链烷烃油或环烷烃油。
这两种材料适用于浅色橡胶，防止污染颜色。
本发明所采用的技术方案与普通的浅色胎面胶/胎侧胶相比，采用BIMSM弹性体与二烯烃橡胶组成基体橡胶，提升耐老化耐变色性能的同时，保持较好的物理性能强度，符合轮胎使用要求。BIMSM弹性体主链完全饱和，侧基为高活性苄基溴，反应活性高，可用金属氧化物硫化，因此分子键能高，不易被破坏从而达到较好的耐老化效果，可达到高耐候、耐臭氧性能、不易硬化等效果。因BIMSM弹性体完全饱和，在外界的光、热等作用下所产生的自由基较少，少量的自由基可被受阻胺类光稳定剂捕获，从而切断自动氧化链的反应，削弱气候老化的影响，以实现聚合物的稳定。具体的试验数据对比请参照实施例部分。
具体实施方式
本发明轮胎用耐变色、耐老化的橡胶组合物，采用BIMSM弹性体与二烯烃橡胶组成基体橡胶。其中，BIMSM弹性体是对甲基苯乙烯(简称PSM)与异丁烯在低温下使用路易斯酸催化进行阳离子共聚、然后溴化而成，在聚合后的自由基溴化过程中部分PSM基团转化成可硫化和功能化的溴化对甲基苯乙烯，BIMSM弹性体在大分子结构上有两大特点，即分子骨架完全饱和，且侧基上含有活性高、可功能化的苄基溴，因此较常规的EPDM、丁基胶及卤化丁基胶具有更好的耐老化、耐热、耐臭氧、粘合性、硫化特性以及与通用二烯烃橡胶的相容性更好的特点。所述二烯烃橡胶优选为天然橡胶。天然橡胶优选L级或3L级浅色胶。
本发明通过上述基体橡胶与其他组分的配合，得到轮胎用耐变色、耐老化的橡胶组合物，这里所说的其他组分为橡胶组合物中的常用助剂，例如：活性填料，硅烷偶联剂，非污染性浅色橡胶油，活性剂，防护蜡，浅色增粘树脂，浅色润滑剂，着色剂，硫化剂与促进剂；上述助剂为本领域技术人员熟知的常用助剂，本发明对它们具体是何种物质以及来源没有特别的限制，可以按照本领域的常规进行选择。作为示例，活性填料为高分散白炭黑，硅烷偶联剂为液体Si69或Si75，非污染性浅色橡胶油为链烷烃油或环烷烃油，活性剂为氧化锌或硬酸脂，防护蜡为微晶蜡，浅色增粘树脂为辛基酚醛增粘树脂，浅色润滑剂为:脱模灵FC-606，其成分为天然脂肪酸钙皂和多种表面活性剂的组合，着色剂为有机颜料或无机颜料以及着色填料钛白粉，所述着色剂含钛白粉时，优选金红石型钛白粉；硫化剂为硫磺粉或不溶性硫磺，促进剂为促进剂NS与促进剂TS。
本发明轮胎用耐变色、耐老化的橡胶组合物的配比以重量计，基体橡胶100份，活性填料30-50份，硅烷偶联剂0-8份，非污染性浅色橡胶油0-20份，活性剂2-10份，防护蜡2-5份，浅色增粘树脂1-5份，浅色润滑剂1-5份，光稳定剂1-3份，着色剂3-50份，硫化剂1-3份，促进剂2-5份，所述基体橡胶为BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用。
优选地，所述100份基体橡胶为二烯烃橡胶50-70份及余量30-50份的BIMSM弹性体。若二烯烃用量过高则耐候性不佳，若BIMSM弹性体用量过高则物理性能强度太差，不能满足轮胎的强度要求，且加工性能变差。
所述活性填料为氮气吸附表面积为170-190m2/g的高分散白炭黑。比表面积大补强效果好，但大于190m2/g则门尼粘度过高，加工困难，且硫化速度变慢，170-190m2/g对橡胶的综合性能最佳。
所述光稳定剂为受阻胺型光稳定剂770或受阻胺型光稳定剂770与紫外光吸收剂并用，受阻胺型光稳定剂770捕获橡胶因光、热、氧等因素作用下产生的自由基，切断自动氧化链反应，实现聚合物的稳定，提高抗变色性能光稳定剂770与紫外光吸收剂并用具有协同效应。
为便于进一步理解本发明，通过以下四个助剂份额相同实施例对本发明轮胎用耐变色、耐老化的橡胶组合物进行详细说明，本发明的保护范围不受这四个实施例限制。
一、实施例一
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶60份，BIMSM弹性体40份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂4.0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂0份，光稳定剂0份，着色剂6份，硫化剂1.6份，促进剂2.2份。
二、实施例二
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶60份，BIMSM弹性体40份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂4.0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂0份，光稳定剂1份，着色剂6份，硫化剂1.6份，促进剂2.2份。
三、实施例三
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶70份，BIMSM弹性体30份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂4.0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂0份，光稳定剂1份，着色剂6份，硫化剂1.6份，促进剂2.2份。
四、实施例四
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶50份，BIMSM弹性体50份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂4.0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂0份，光稳定剂1份，着色剂6份，硫化剂1.6份，促进剂2.2份。
为了进行效果的对比，我们另外做了两个现有技术彩色轮胎用橡胶组合物的对比例。
对比例一
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶60份，EPDM 40份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂4.0份，光稳定剂0份，着色剂6份，硫化剂2份，促进剂2.5份。
对比例二
该橡胶组合物的配比以重量计，天然橡胶60份，氯化丁基胶40份，高分散白炭黑50份，硅烷偶联剂2份，非污染性浅色橡胶油4.8份，氧化锌4份，硬脂酸2份，微晶蜡3份，浅色增粘树脂4.0份，浅色润滑剂2.5份，防老化剂0份，着色剂6份，硫化剂1.6份，促进剂2.2份。
按照国家规定的试验方法对使用上述六种橡胶组合物分别制成的彩色胶样品进行测试，结果数据如表1：
表1
Figure BDA0002359403960000061
Figure BDA0002359403960000071
注：老化后扯断强度保持率＝老化后扯断强度/老化前扯断强度*100％，计算得出。
1，测试项目“M300、扯断强度”的试验数据比较说明：实施例一、二、三、四采用二烯烃橡胶及BIMSM弹性体组成基体橡胶，与对比例一采用天然橡胶及EPDM组成基体橡胶，以及对比例二采用天然橡胶及氯化丁基胶组成基体橡胶，M300、扯断强度提升10％以上，说明BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用之基体橡胶生产出的彩色橡胶产品的物理强度优于采用二烯烃橡胶与EPDM的基体橡胶。
2，测试项目“磨耗”的试验数据比较说明：实施例一、二、三、四采用二烯烃橡胶及BIMSM弹性体组成基体橡胶，与对比例一采用天然橡胶及EPDM组成基体橡胶，以及对比例二采用天然橡胶及氯化丁基胶组成基体橡胶，磨耗的性能提升40％以上，说明BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用之基体橡胶生产出的彩色橡胶产品的耐磨性优于采用二烯烃橡胶与EPDM的基体橡胶。
3，测试项目“老化后扯断强度、老化后扯断强度保持率”的试验数据比较说明：实施例一、二、三、四采用二烯烃橡胶及BIMSM弹性体组成基体橡胶，与对比例一采用天然橡胶及EPDM组成基体橡胶，以及对比例二采用天然橡胶及氯化丁基胶组成基体橡胶，老化后扯断强度较高同时老化后扯断强度保持率提升，说明BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用之基体橡胶生产出的彩色橡胶产品的耐用性优于采用二烯烃橡胶与EPDM的基体橡胶。
4，测试项目“抗臭氧性能”的试验数据比较说明：实施例一、二、三、四采用二烯烃橡胶及BIMSM弹性体组成基体橡胶，与对比例一采用天然橡胶及EPDM组成基体橡胶，以及对比例二采用天然橡胶及氯化丁基胶组成基体橡胶，抗臭氧性能的数据相当，说明BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用之基体橡胶生产出的彩色橡胶产品的耐气候性与采用二烯烃橡胶与EPDM的基体橡胶的相当。
对使用上述六种橡胶组合物分别制成的彩色胶样品进行变色、硬化及白化测试，结果数据如表2：
表2
Figure BDA0002359403960000081
注：紫外灯的亮度1500cd/cm2，照射距离10cm，紫外线波长范围：250-546nm。
以上试验的结果对比说明：
1，实施例一与实施例二的结果对比，说明添加光稳定剂后生产出的彩色橡胶产品在紫外线照射下的耐变色有一定的提升。
2，实施例一、二、三、四采用二烯烃橡胶及BIMSM弹性体组成基体橡胶，与对比例一采用天然橡胶及EPDM组成基体橡胶，以及对比例二采用天然橡胶及氯化丁基胶组成基体橡胶，变色、硬化、白化的测试结果说明BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用之基体橡胶生产出的彩色橡胶产品的耐变色、耐硬化、耐白化性能均明显优于采用二烯烃橡胶与EPDM的基体橡胶。
以上所述，仅为本发明较佳实施例，不以此限定本发明实施的范围，依本发明的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本发明涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：该橡胶组合物的配比以重量计，基体橡胶100份，活性填料30-50份，硅烷偶联剂0-8份，非污染性浅色橡胶油0-20份，活性剂2-10份，防护蜡2-5份，浅色增粘树脂1-5份，浅色润滑剂1-5份，着色剂3-50份，硫化剂1-3份，促进剂2-5份，所述基体橡胶为BIMSM弹性体与二烯烃橡胶并用。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：所述100份基体橡胶为二烯烃橡胶50-70份及余量30-50份的BIMSM弹性体。
3.根据权利要求1或2所述的一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物的配比以重量计，还有光稳定剂1-3份。
4.根据权利要求3所述的一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺型光稳定剂770或受阻胺型光稳定剂770与紫外光吸收剂并用。
5.根据权利要求1或2所述的一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：所述活性填料为高分散白炭黑，其氮气吸附表面积为170-190m2/g。
6.根据权利要求1或2所述的一种轮胎用耐变色、耐老化的浅色橡胶组合物，其特征在于：所述非污染性浅色橡胶油为链烷烃油或环烷烃油。
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