CN112210130A - 一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法 - Google Patents

一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法。所述胶料的原料组成按重量份包括：50‑100份天然橡胶，20‑50份高比表面积、高结构炭黑和1‑55份碳纳米管复合物。制备步骤包括：按配比将碳纳米管复合物预先均匀分散在天然橡胶中，加入密炼机进行20‑40s塑炼；再加入炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸进行混炼，升温并控制温度150‑165℃排胶形成母炼胶；停放后再加入硫磺和促进剂，升温并控制温度在95‑105℃排胶，形成半钢基部胶料。本申请基部胶兼具了高导性与低滚动阻力性能。

Description

一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法。
背景技术
现有超高性能和绿色半钢子午线轮胎中通常采用具有高导电率的基部胶(烟囱胶)来帮助轮胎导电。这类基部胶采用炭黑作为填料，为了得到良好的导电性能，会牺牲胶料的生热性能，会导致轮胎滚动阻力的上升。
普通的大量填充炭黑的橡胶材料固然可以满足轮胎的导电性能，但生热或是滚动阻力会很高，难以满足低滚阻轮胎的需求，也就是难以兼顾胶料的导电性和滚动阻力性能。
碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片卷曲而成的，管直径在0.17-30nm，长数十微米的一维材料。由于其独特的结构，碳纳米管具有优异的力学性能、导电性能、导热性能等。碳纳米管被用来增强聚合物的力学、导电、导热性能。
碳纳米管极易相互缠结，很难通过普通混炼方式将其分散到橡胶基体中，限制了碳纳米管优异性能的体现，因此限制了碳纳米管在橡胶中的工业化应用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料及其制备方法。本方案解决碳纳米管在通用橡胶中分散的问题，同时获得了高导电兼具低滚动阻力性能的半钢基部胶料。
一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料，所述胶料的原料组成按重量份包括：50-100份天然橡胶，20-50份高比表面积、高结构炭黑和1-55份碳纳米管复合物。
优选的，所述炭黑的吸碘值在90g/kg以上，DBP吸收值在113×10-5m3/kg以上。
优选的，所述碳纳米管复合物是含质量百分数10％的碳纳米管的高顺式聚丁二烯材料。
优选的，所述胶料的原料组成按重量份还包括：防老剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺和促进剂。
本发明还提供一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料的制备方法，所述方法的制备步骤包括：
(1)按配比将碳纳米管复合物预先均匀分散在天然橡胶中，加入密炼机进行20-40s塑炼；
(2)再向步骤(1)中加入炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸进行混炼，升温并控制温度150-165℃排胶形成母炼胶；
(3)停放后再加入硫磺和促进剂，升温并控制温度在95-105℃排胶，形成半钢基部胶料。
有益效果：
本申请基部胶兼具了高导性与低滚动阻力性能。
具体实施方式
本申请将质量百分含量为5-15％的碳纳米管复合物预先均匀分散在天然橡胶中。由于碳纳米管复合物的基体材料与通用橡胶相容性好，通过普通密炼机混炼的方式，天然橡胶和碳纳米管复合物加入密炼机进行20-40s塑炼，加入高结构炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸进行混炼，升温并控制温度150-165℃排胶形成母炼胶；停放后再加入硫磺和促进剂，升温并控制温度在95-105℃排胶，形成基部胶料，碳纳米管就能很好分散到基部胶料中。此基部胶兼具了高导性与低滚动阻力性能。
具体的如下述实例。
实例1
在BR Banbury密炼机中制备如表1及表2中所规定成分的基部胶料，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。
该基部胶料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，在基部胶料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A-C的导电与生热性能。
表1
Figure BDA0002714769130000031
Figure BDA0002714769130000041
表2
151℃*30min硫化 A对比样 B C
60℃tanδ 0.11 0.09 0.11
电阻，kΩ 10 10 0.01
实例2
在BR Banbury密炼机中制备如表3及表4中所规定成分的基部胶料，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。
该基部胶料在这里被称之为样品1、样品2。样品1在这里被当做对比样，即，在基部胶料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1-2的导电与生热性能。
表3
Figure BDA0002714769130000042
Figure BDA0002714769130000051
表4
151℃*30min硫化 1对比样 2
60℃tanδ 0.12 0.07
电阻，kΩ 23 0.017
通过本申请制备方法，制得兼具高导电和低滚阻性能的半钢基部胶料。通过添加20-50phr高比表面积、高结构炭黑和1-55phr碳纳米管复合物提高基部胶料的导电性和兼具低滚动阻力性能。
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 (5)

1.一种使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料，其特征在于，所述胶料的原料组成按重量份包括：50-100份天然橡胶，20-50份高比表面积、高结构炭黑和1-55份碳纳米管复合物。
2.如权利要求1所述的使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料，其特征在于，所述炭黑的吸碘值在90g/kg以上，DBP吸收值在113×10-5m3/kg以上。
3.如权利要求1所述的使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料，其特征在于，所述碳纳米管复合物是含质量百分数10％的碳纳米管的高顺式聚丁二烯材料。
4.如权利要求1所述的使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料，其特征在于，所述胶料的原料组成按重量份还包括：防老剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺和促进剂。
5.如权利要求4所述的使用碳纳米管复合母胶的半钢基部胶料的制备方法，其特征在于，所述方法的制备步骤包括：
(1)按配比将碳纳米管复合物预先均匀分散在天然橡胶中，加入密炼机进行20-40s塑炼；
(2)再向步骤(1)中加入炭黑、防老剂、氧化锌、硬脂酸进行混炼，升温并控制温度150-165℃排胶形成母炼胶；
(3)停放后再加入硫磺和促进剂，升温并控制温度在95-105℃排胶，形成半钢基部胶料。
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