CN113736154A - 改性米糠油用于制备轮胎胶料中的应用及橡胶组合物和轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶轮胎制造新材料技术领域,尤其涉及改性米糠油用于制备轮胎胶料中的应用及橡胶组合物和轮胎。一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,该组合物包括100重量份的纯橡胶组分,1‑40重量份的改性米糠油,30‑120重量份的补强材料;所述的改性米糠油为米糠油通过烯烃加成反应制得。该组合物通过改性米糠油的良好增塑效果完成对石油基增塑剂的替代,并且从改性角度出发,通过改性减少米糠油的双键数量,减少对流变及物理机械性能的影响,为开发环境友好型轮胎打下良好的基础。
Description
技术领域
本发明属于橡胶轮胎制造新材料技术领域,尤其涉及改性米糠油用于制备轮胎胶料中的应用及橡胶组合物和轮胎。
背景技术
在轮胎生产制造领域,增塑剂是必不可缺的材料之一。通常,在轮胎橡胶材料中应用的增塑剂是一类分子量较低的化合物,以石蜡基油、环烷基油和芳香基油为主。其中传统的芳烃油(DAE)与橡胶相容性好,可赋予轮胎良好的性能,在轮胎生产中的应用最为广泛。
随着欧盟推出REACH法案,轮胎企业为了确保轮胎的环保性能,都开始关注环保型橡胶油的研究与应用。现阶段,在处理芳烃油(TDAE)、残余芳烃抽提物(RAE)、环烷油(NAP)、浅度溶剂抽提油(MES)以及其他类型的调和油应用较为广泛。TDAE、RAE、NAP等环保油虽然可以满足目前的环保法规要求,但其非可再生性已经成为了应用弊端。
随着民众环保意识的提高,开发环境友好型轮胎已经成为了轮胎发展的必然趋势。而作为轮胎生产过程中必不可少的增塑剂,必然面临着去石油基化。因此,应用环保可再生的生物基增塑剂,已经成为了轮胎开发的流行趋势。
米糠油是稻米加工过程中,所剩余的米糠废渣通过压榨法或浸出法制取,在专利“包含可持续资源的橡胶组合物和轮胎以及相关方法”(CN 107108966 A)中,提及米糠油应用至橡胶组合物中进行增塑。但由于植物油本身含有较多的双键,会对胶料的流变及物理机械性能带来较大影响。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的第一个目的是提供一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,该组合物通过改性米糠油的良好增塑效果完成对石油基增塑剂的替代,并且从改性角度出发,通过改性减少米糠油的双键数量,减少对流变及物理机械性能的影响,为开发环境友好型轮胎打下良好的基础。
为了实现上述的目的,本发明采用了以下的技术方案:
一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,该组合物包括100重量份的纯橡胶组分,1-40重量份的改性米糠油,30-120重量份的补强材料;所述的改性米糠油为米糠油通过烯烃加成反应制得。
作为优选,该组合物包括100重量份的纯橡胶组分,15-30重量份的改性米糠油,60-90重量份的补强材料。
作为优选,所述的烯烃加成反应为米糠油通过进行环氧化、加氢、硫磺改性或DCPD改性。
作为再优选,所述改性米糠油通过1-8重量份的硫磺对米糠油在100-150℃以上条件下进行改性,改性时间2-5小时。通过硫磺对米糠油进行表面修饰,行成特有的官能团,以此进一步减少对流变及物理机械性能的影响。
作为优选,所述的橡胶组分为天然橡胶、丁二烯橡胶、乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶、丁基橡胶和卤化丁基橡胶中的一种或多种;再优选,所述的橡胶组分为溶聚丁苯橡胶和丁二烯橡胶,溶聚丁苯橡胶60-80重量份,丁二烯橡胶20-40重量份。
作为优选,所述的补强材料为炉法炭黑、槽法炭黑、新工艺炭黑、沉淀法白炭黑、稻谷壳白炭黑和秸秆白炭黑的一种或多种。
作为优选,所述的橡胶组合物中还包括填充剂、防老剂、活性剂、促进剂和硫化剂中一种或多种。
作为再优选,所述的橡胶组合物中还包括5-10份硅烷偶联剂,2.0-4.0份氧化锌,1.0-3.0份硬脂酸,0.5-1.5份防老剂TMQ,1.0-2.0份防老剂6PPD,1.0-2.0份微晶蜡,1.0-2.0份促进剂CZ,1.5-3.0份促进剂DPG,0.15-0.3份促进剂TBzTD和1.5-2.5份硫磺。
进一步,本发明还公开了改性米糠油用于制备低玻璃化转变温度和优异低温性能的轮胎胶料中的应用;所述的改性米糠油为米糠油通过烯烃加成反应制得;优选,所述的烯烃加成反应为米糠油通过进行环氧化、加氢、硫磺改性或DCPD改性;再优选,所述改性米糠油通过1-8重量份的硫磺对米糠油在100-150℃以上条件下进行改性,改性时间2-5小时。
进一步,本发明还公开了一种轮胎,该轮胎包括采用所述的橡胶组合物硫化制得胶料。
采用本技术方案的有益效果是:本发明摒弃传统的石油基增塑剂,从环保可再生角度出发,应用米改性米糠油进行增塑,以此来保证胶料的流变性能、加工性能、物理机械性能。同时,改性米糠油制备的胶料具有更低的玻璃化转变温度(Tg),更加优异的低温性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清查、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。给予本发明中的实施例,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。
参比例
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,24.0份环保芳烃油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;环保芳烃油,V700,宁波汉圣化工有限公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
对比例Ⅰ
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,24.0份米糠油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
实施例Ⅰ
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,24.0份改性米糠油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。改性米糠油为加氢改性。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
实施例Ⅱ
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,21.6份改性米糠油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。所述改性米糠油通过5重量份的硫磺对米糠油在130℃以上条件下进行改性2.5小时。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
实施例Ⅲ
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,24.0份改性米糠油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。所述改性米糠油通过5重量份的硫磺对米糠油在130℃以上条件下进行改性2.5小时。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
实施例Ⅳ
原材料组成:70.0份溶聚丁苯橡胶,30.0份丁二烯橡胶,80.0份沉淀法白炭黑,26.4份改性米糠油,6.4份硅烷偶联剂,3.0份氧化锌,2.0份硬脂酸,1.0份防老剂TMQ,1.5份防老剂6PPD,1.5份微晶蜡,1.5份促进剂CZ,2.0份促进剂DPG,0.2份促进剂TBzTD,2.0份硫磺。所述改性米糠油通过5重量份的硫磺对米糠油在130℃以上条件下进行改性2.5小时。
其中,溶聚丁苯橡胶,HPR355,JSR株式会社;丁二烯橡胶,BR9000,中石油大庆石化分公司;沉淀法白炭黑,1165MP,索尔维公司;其余原材料均为市售工业级原材料。
由参比例、实施例获得的橡胶组合物相关性能参数见表1。表1中除T90、MH、硬度及Tg结果外,其余皆以参比例性能为100%对实施例数据进行处理,数据越高,性能越佳。
采用DMA测试的方法表征橡胶组合物的动态粘弹性能,以0℃下tanδ表征橡胶组合物的湿地抓地性能;以60℃下tanδ表征橡胶组合物的生热性能;以-20℃下Eˊ表征橡胶组合物的低温抓地性能。
表1实施例和对比例胶料相关性能参数
上述胶料的测试结果可以说明,与环保增塑剂相比,米糠油/改性米糠油具有良好的增塑效果,对改善胶料的抗张积(拉伸强度×伸长率)有利。同时,具有低的玻璃化转变温度,胶料的生热性能及低温性能更佳。与米糠油相比,改性可以带来定伸及湿抓性能的提升,可以更好的平衡胶料的各项性能。
以上为对本发明实施例的描述,通过对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列,而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,该组合物包括100重量份的纯橡胶组分,1-40重量份的改性米糠油,30-120重量份的补强材料;所述的改性米糠油为米糠油通过烯烃加成反应制得。
2.根据权利要求1所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,该组合物包括100重量份的纯橡胶组分,15-30重量份的改性米糠油,60-90重量份的补强材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述的烯烃加成反应为米糠油通过进行环氧化、加氢、硫磺改性或DCPD改性。
4.根据权利要求3所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述改性米糠油通过1-8重量份的硫磺对米糠油在100-150℃以上条件下进行改性,改性时间2-5小时。
5.根据权利要求1或2所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述的橡胶组分为天然橡胶、丁二烯橡胶、乳聚丁苯橡胶、溶聚丁苯橡胶、丁基橡胶和卤化丁基橡胶中的一种或多种;优选,所述的橡胶组分为溶聚丁苯橡胶和丁二烯橡胶,溶聚丁苯橡胶60-80重量份,丁二烯橡胶20-40重量份。
6.根据权利要求1或2所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述的补强材料为炉法炭黑、槽法炭黑、新工艺炭黑、沉淀法白炭黑、稻谷壳白炭黑和秸秆白炭黑的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述的橡胶组合物中还包括填充剂、防老剂、活性剂、促进剂和硫化剂中一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种应用改性米糠油增塑的橡胶组合物,其特征在于,所述的橡胶组合物中还包括5-10份硅烷偶联剂,2.0-4.0份氧化锌,1.0-3.0份硬脂酸,0.5-1.5份防老剂TMQ,1.0-2.0份防老剂6PPD,1.0-2.0份微晶蜡,1.0-2.0份促进剂CZ,1.5-3.0份促进剂DPG,0.15-0.3份促进剂TBzTD和1.5-2.5份硫磺。
9.改性米糠油用于制备低玻璃化转变温度和优异低温性能的轮胎胶料中的应用;所述的改性米糠油为米糠油通过烯烃加成反应制得;优选,所述的烯烃加成反应为米糠油通过进行环氧化、加氢、硫磺改性或DCPD改性;再优选,所述改性米糠油通过1-8重量份的硫磺对米糠油在100-150℃以上条件下进行改性,改性时间2-5小时。
10.一种轮胎,其特征在于,该轮胎包括采用权利要求1-8任意一项权利要求所述的橡胶组合物硫化制得胶料。
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2021
- 2021-07-27 CN CN202110850436.XA patent/CN113736154A/zh active Pending
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