CN115636990B - 一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料，属于车辆轮胎领域，按重量份计包括以下组分：顺丁橡胶25～35份，溶聚丁苯橡胶65～75份，硅基改性二氧化硅40～50份，微硅基碳解材料10～20份，炭黑25～35份，氧化锌2.5～3.5份，硬脂酸1.5～2.5份，防老剂4.5～6.5份，树脂1.5～3.5份，硫化剂0.5～2份，促进剂1.5～3.5份，油类2.5～3.5份，生物基液体聚丁二烯3.5～5.5份。使用生物基液体聚丁二烯，并进一步添加改性制备的硅基改性二氧化硅和微硅基碳解材料与之配伍使用，硅基改性二氧化硅中经四硫化物接枝改性的大粒径二氧化硅活性成分，与微硅基碳解材料中小粒径、比表面积较大的二氧化硅活性成分配合使用，可以优化轮胎材料的内部结构，有效降低轮胎的生热和滚阻的同时，还可以减少炭黑与硅基改性二氧化硅的使用，降低生产成本。

Description

一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及车辆轮胎领域，具体涉及一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料及其制备方法。

背景技术

当前全球社会经济的发展下行、且面临着化石资源短缺和环境污染两个严重的问题，同时国家对环保问题的重视力度日益增大，促使相关化工产品供货紧张，且价格居高不下，从而使国内轮胎市场竞争愈加激烈，轮胎行业利润下滑。在保证轮胎性能的前提下，降低生产成本成为轮胎企业提高经济效益最有效的方法，因此，价格较低的绿色环保材料在轮胎材料中对替代化石资源、发展循环经济、建设资源节约型和环保型社会具有重要意义。

然而使用价格较低的绿色环保材料确实可以显著降低成本，然而却对轮胎的性能造成影响，尤其是其中轮胎的生热和滚阻性能对于轮胎的使用寿命以及使用安全性尤为重要，因此迫切需要即能够使用价格较低的绿色环保材料替代化石资源以节省生产成本，同时还能保证轮胎性能甚至进一步提高轮胎性能的轮胎胎面材料。

发明内容

为了解决上述问题，本申请的目的在于提供一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料，使用绿色环保材料替代传统化石资源，并且还能使得制备的成品轮胎保持低滚阻的同时生热量小，以进一步提升轮胎的性能。

本申请实现上述目的所采取的技术方案是：一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料，按重量份计包括以下组分：顺丁橡胶25～35份，溶聚丁苯橡胶65～75份，硅基改性二氧化硅40～50份，微硅基碳解材料10～20份，炭黑25～35份，氧化锌2.5～3.5份，硬脂酸1.5～2.5份，防老剂4.5～6.5份，树脂1.5～3.5份，硫化剂0.5～2份，促进剂1.5～3.5份，油类2.5～3.5份，生物基液体聚丁二烯3.5～5.5份。

本方案中通过添加硅基改性二氧化硅、生物基液体聚丁二烯和微硅基碳解材料配伍使用，可以有效降低轮胎的生热和滚阻。轮胎材料的滞后损失，即胶料动态变形时的能量损失，会影响轮胎的生热和滚动阻力，通过添加生物基液体聚丁二烯可以改变橡胶分子侧链端的极性，降低橡胶分子链的相互之间的摩擦，提高炭黑分子的移动能力，改善胶料的流动性和炭黑分散性，可以减少轮胎材料的滞后损失，从而有效降低轮胎的生热和滚阻。除此之外，进一步添加硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料与之配伍使用，硅基改性二氧化硅和微硅基碳解材料中均含有极易被填料吸收的二氧化硅活性组分，并且使用硅基改性二氧化硅可以避免使用二氧化硅产生的团聚问题，并可以进一步提高炭黑的分散效果，从而提高胶料的均匀性并降低粘度，可以更好地浸润到橡胶分子链中，降低硫化胶生热及分子链相互作用力，可以进一步降低轮胎的生热和滚阻。

进一步地，所述微硅基碳解材料的平均粒径为0.1～0.3μm，比表面积为20～28m²/g。

微硅基碳解材料为硅合金与硅铁合金制造过程中高纯石英、焦炭和木屑还原产生的副产品，是在冶金电炉2000℃以上高温时产生的二氧化硅和硅气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。本方案中添加微硅基碳解材料可以提高橡胶轮胎的抗老化性、耐高温性、抗撕裂性能和耐屈挠性能，同时还能有效减少炭黑和硅基改性二氧化硅的用量，极大地降低橡胶轮胎制品生产成本的同时，还能进一步改善胶料的加工性能。

微硅基碳解材料的粒径越小，比表面积则越大，相同质量材料的活性点越多，则能更好地发挥与橡胶的化学结合和物理吸附作用，提高补强效应从而降低轮胎的生热。当材料的粒径过小时，会因粒子间的聚凝力增大而易发生结团现象，导致混炼工序时分散操作困难，并且由于可塑性的降低还会导致制备过程中压出的性能和效果变差。同时，由于微硅基碳解材料是硅合金与硅铁合金制造过程中产生的副产品，其中包括一些金属氧化物杂质，如果金属氧化物杂质的粒径过大，会影响轮胎的生热和滚阻性能，选择上述平均粒径范围的微硅基碳解材料，既可以利用微硅基碳解材料中二氧化硅活性组分，减少硅基改性二氧化硅的用量，从而降低成本，还能避免因微硅基碳解材料中金属氧化物杂质的粒径过大对轮胎性能产生负面影响。

进一步地，所述微硅基碳解材料中二氧化硅的含量为85.00～90.00wt％。

微硅基碳解材料中的二氧化硅作为主要的活性组分，用于提供活性位点使得二氧化硅与橡胶材料更好地进行化学结合和物理吸附。若微硅基碳解材料中二氧化硅含量过低，则会由于活性位点含量不足，导致轮胎整体性能的下降，尤其对生热性能和滚阻性能的影响更大，若微硅基碳解材料中二氧化硅含量过高，则需要硅合金与硅铁合金制造过程中获得的副产品微硅基碳解材料中的二氧化硅纯度更高，导致生产成本的提高。

进一步地，所述微硅基碳解材料的粒度分布中D₁₀为0.05～0.08μm，D₂₅为0.1～0.15μm，D₇₅为0.2～0.25μm，D₉₀为0.3～0.35μm。

进一步选择具有上述粒度分布的微硅基碳解材料，一方面可以保证二氧化硅活性材料中包括足量的活性位点，另一方面可以有效降低微硅基碳解材料中的大粒径金属氧化物的不利影响。

进一步地，所述硅基改性二氧化硅是以农作物或树木为原料制备获得水溶性生物基盐后，再用双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物对所述水溶性生物基盐改性处理后获得。

本方案中使用生物基材料制备水溶性硅酸盐，并利用四硫化物对其进行改性制备获得硅基改性二氧化硅材料，所得硅基改性二氧化硅密度小、结构性高，其中环状与枝链状结构的颗粒间的空隙较大，使得制备获得的轮胎材料具有良好的分散性能。硅基改性二氧化硅材料还能进一步优化硫化效果，在轮胎硫化过程中，硅烷分子一端的填充剂材料与另一端的橡胶聚合物产生化学偶联，硫化后可以产生较多的填充剂-聚合物键，从而提高轮胎材料的定伸应力与拉伸强度。硅基改性二氧化硅还能避免使用未改性二氧化硅时，二氧化硅形成网络化的趋势，改善材料在混炼过程中使用未改性二氧化硅带来的团聚和分散不佳的问题，而使用硅基改性二氧化硅则可以降低胶料粘度，可以有效改善胶料加工的性能。

进一步地，所述硅基改性二氧化硅包括：二氧化硅90.0～94.5wt％，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物3.5～6.5wt％。

双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物含有四个硫键，在胶料混炼过程中双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的乙氧基会与二氧化硅中的硅烷醇基产生硅烷反应，改善轮胎材料中的连接并优化轮胎材料的内部结构性能，本方案中所得硅基改性二氧化硅是利用双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物对硅酸盐改性后获得的不同取代的程度的硅基改性二氧化硅材料，其中二氧化硅是作为双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物改性接枝的主要载体，因此与微硅基碳解材料中的小粒径二氧化硅不同，硅基改性二氧化硅中的二氧化硅作为四硫化物的载体需要较大的粒径以满足其接枝改性的数量，从而有效提高环状与枝链状结构的颗粒间的空隙，并且形成更多、更紧密的填充剂-聚合物键，进而提高轮胎材料的定伸应力与拉伸强度。若硅基改性二氧化硅中二氧化硅过高，则四硫化物相对含量过少，会存在大量未接枝改性的二氧化硅，导致接枝改性的效果差，难以发挥硅基改性二氧化硅对轮胎材料的连接效果，轮胎材料的分散性能差，影响生热和滚阻性能，若硅基改性二氧化硅中二氧化硅过低，则制备的硅基改性二氧化硅中包括大量因接枝位点不足而游离的四硫化物，会造成四硫化物的浪费以及生产成本的提高之外，还会因双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物含量过高，游离的四硫化物还会与白碳黑发生硅烷化反应，导致散发出大量的乙醇，易产生胶料焦烧和胶料气孔率增多的问题。

进一步地，所述硅基改性二氧化硅比表面积为130～150m²/g，CTAB吸附比表面积为152～158m²/g，D₅₀为3.6～4.0μm。

硅基改性二氧化硅材料是使用四硫化物对硅酸盐进行改性获得的，硅基改性二氧化硅颗粒表面接枝改性有不同程度的四硫化物，导致比表面积增大，而比表面积、CTAB吸附比表面积与D₅₀的粒径分布是相关联的，硅基改性二氧化硅粒径越小，材料的比表面积、CTAB吸附比表面积越大，相同质量的硅基改性二氧化硅材料可以发挥化学结合作用的活性位点越多。通过选择上述硅基改性二氧化硅中与接枝改性效果相关的参数，可以更好地发挥硅基改性二氧化硅材料与橡胶材料的化学结合和物理吸附作用，从而提高补强效应，降低轮胎的生热，并且在具有上述D₅₀粒径分布下的硅基改性二氧化硅，也不会因粒子间凝聚力过大，产生结团而影响分散效果。

进一步地，所述生物基液体聚丁二烯相对分子质量为1000～4000，其中1,2-丁二烯含量为15～25wt％。

生物基液体聚丁二烯是以金属钠为催化剂，由乳液聚合通过马来酸干接枝改性的无色无毒的高度不饱和低聚物。生物基液体聚丁二烯材料能与基体胶发生共硫化反应，在轮胎使用过程不易迁移与挥发，延长轮胎的使用周期。在橡胶轮胎材料中添加生物基液体聚丁二烯，可以有效的改善补强体系的分散效果和加工性能，同时轮胎低温环境下地面附着性增强，极大地提升抗湿滑性能。

生物基液体聚丁二烯的1,2-丁二烯含量高低和相对分子质量大小直接影响胶料的应力应变性能，其中生物基液体聚丁二烯的相对分子质量过高，会导致轮胎材料的门尼值增大，混炼胶流动性变差，从而影响混炼过程中助剂在橡胶基质中的分散；相对分子质量过低，则不利于现场胶料加工，易发生粘辊、冷流现象。其中1,2-丁二烯含量过低，会导致硫化胶的拉伸强度降低；1,2-丁二烯含量过高，会产生类似天然橡胶的应变诱导结晶现象，导致硫化胶的弹性降低和生热效果变差。

进一步地，所述生物基液体聚丁二烯25℃粘度为7.0～9.5dPa.s，总酸值为35～45mgKOH/g。

生物基液体聚丁二烯的粘度反映材料的流动特性，同时也是衡量材料和聚合物之间粘度是否相适应的其中一个标准，选择上述粘度范围可以提高胶料的塑性以及硫化胶的物理机械性能，进一步通过选择总酸值大小，提高硫化胶的耐老化性能的同时，可控制制备获得的轮胎材料的硫化速度适宜加工。

进一步地，所述树脂为辛基苯酚甲醛树脂，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂、胍类促进剂中的一种或多种，所述防老剂为喹啉类防老剂、胺类防老剂和石蜡中的一种或多种。

本申请的目的还在于提供一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将橡胶、硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、油类、生物基液体聚丁二烯进行一段混炼，获得一段混炼胶；

(2)将一段混炼胶、炭黑进行再炼，获得二段混炼胶；

(3)将二段混炼胶、硫化剂、促进剂进行终炼，获得低生热低滚阻的轮胎胎面材料。

进一步地，在步骤(1)中密炼机转速为50～60rpm，密炼时间为80～120s，排胶温度为165～175℃。

进一步地，在步骤(2)中密炼机转速为30～50rpm，密炼时间为70～100s，排胶温度为145～155℃。

进一步地，在步骤(3)中密炼机转速为40～50rpm，密炼时间为40～90s，排胶温度为100～110℃。

本申请的有益效果是：

1)在轮胎材料中添加硅基改性二氧化硅、生物基液体聚丁二烯和微硅基碳解材料配伍使用，生物基液体聚丁二烯可以改善胶料的流动性和炭黑分散性，减少轮胎材料的滞后损失，有效降低轮胎的生热和滚阻；并通过进一步添加硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料与之配伍使用，硅基改性二氧化硅和微硅基碳解材料中均含有极易被填料吸收的二氧化硅活性组分，可以有效阻止使用未改性二氧化硅的团聚问题，同时促进炭黑的分散，从而提高胶料的均匀性并降低粘度，硅基改性二氧化硅和炭黑可以更好地浸润到橡胶分子链中，降低硫化胶生热及分子链相互作用力，可以进一步降低轮胎的生热和滚阻。

2)硅基改性二氧化硅与微硅基碳解材料配伍使用，虽然上述两种材料中均包含二氧化硅组分，然而其中硅基改性二氧化硅中二氧化硅的粒径较大，却通过四硫化物接枝改性后使得硅基改性二氧化硅材料整体的比表面积更大；微硅基碳解材料中的二氧化硅粒径小，二氧化硅粒径的比表面积相比硅基改性二氧化硅中改性后的颗粒小，两者配伍使用，微硅基碳解材料因其粒径小、比表面积较大的特点可以更好地浸润到橡胶分子链中，降低硫化胶生热及分子链相互作用力，进一步降低轮胎的生热和滚阻，与之配合的硅基改性二氧化硅，通过发生硅烷反应形成大量的填充剂-聚合物键，有效提高环状与枝链状结构的颗粒间的空隙的同时，提高轮胎材料的定伸应力与拉伸强度。硅基改性二氧化硅与微硅基碳解材料与生物基液体聚丁二烯配伍使用，共同改善轮胎材料的内部结构，有效提高轮胎的生热和滚阻性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明中硅基改性二氧化硅的制备方法流程图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合实施例对本发明作进一步地说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。

实施例1硅基改性二氧化硅的制备

如图1所示，本申请中硅基改性二氧化硅的制备工序如下：以农作物、树木、其它植物及残体和内含物为原料，铲车运送至物料仓，经机械剪切破碎后，通过计量仓的计量称进行准确计量，由加料机送入窑炉，从煤气炉输送来的煤气经煤交机进入煤气蓄热室预热，助燃风经过空交机进入空气蓄热室预热，预热后的煤气与助燃风在小炉煤气出口处相遇自燃，释放出热量，维持窑炉温度在1100～1500℃，物料在高温下熔融燃烧，沉清、过滤除出杂质后，经出料口流出加碱溶解液化提纯后可以得到一种水溶性硅酸盐，将水溶性硅酸盐冷却至100℃，按照水溶性硅酸盐与双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物以20：1的质量比，称量液体双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物并加入到水溶性硅酸盐中，之后在100℃的温度条件下，混合后物理搅拌反应30分钟后，得到不同取代程度的改性产物，将反应液使用水冷却至50℃后，经过分离纯化、烘干即可得到固体的硅基改性二氧化硅，并对上述制备的硅基改性二氧化硅和沉淀法白炭黑进行性能检测，测试结果见表1。

表1

测试项目	沉淀法白炭黑	硅基改性二氧化硅
			加热减量/％	6.0	6.2
灼烧减量/％	5.7	7.8
			二氧化硅含量/％	91.0	93.3
DBP吸油值/ml/100g	246	232
			PH值	7.0	6.6
比表面积/m2/g	180	140
			CTAB/m2/g	159	155
D50/um	3.5	3.8

从表1能够看出，本申请制备的硅基改性二氧化硅与沉淀法白炭黑具有一定的性能相似性，实验验证后可以通过添加本申请制备的硅基改性二氧化硅而替代传统轮胎材料中使用的白炭黑成分。目前轮胎中传统使用的白炭黑多为沉淀法白炭黑，由石英砂和纯碱在高温反应炉中1300℃以上熔融制备，固体水玻璃在高温高压下通蒸汽溶解制得液体水玻璃，液体水玻璃再加强酸反应后制得白炭黑，使用此方法每生产1吨白炭黑要消耗4.0～4.5吨液体水玻璃及0.6吨硫酸，由于化工原料及燃料的消耗，因此生产成本非常高。

而本申请中硅基改性二氧化硅的制备成本远低于气相法和沉淀法制备的白炭黑，质量高于沉淀法白炭黑，更接近气相法白炭黑，从表1中能够看出，硅基改性二氧化硅的加热减量与沉淀法白炭黑基本相同，硅基改性二氧化硅的灼烧减量高于沉淀法白炭黑，说明硅基改性二氧化硅颗粒表面成功接枝改性有大量的四硫化物；而且硅基改性二氧化硅颗粒的粒径更大使得比表面积较小，然而较大的颗粒粒径可以提供更多的四硫化物接枝位点，通过发生硅烷反应可以有效提高环状与枝链状结构的颗粒间的空隙、轮胎材料的定伸应力和拉伸强度，从而极大地提高制备轮胎的性能。

需要指出的是，以下实施例或对比例中所使用到的硅基改性二氧化硅均是按照实施例1制备方法获得。

实施例2

本实施例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料按重量份包括以下组分：顺丁橡胶30份、溶聚丁苯橡胶70份、硅基改性二氧化硅47份、微硅基碳解材料15份、炭黑30份、氧化锌3份、硬脂酸2份、喹啉类防老剂5份、辛基苯酚甲醛树脂2份、硫磺1.2份、次磺酰胺类促进剂3份、油类3份、生物基液体聚丁二烯5份。

将上述胎面材料按照以下步骤进行混炼：

(1)一段混炼：向密炼机中加入橡胶、硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料、1/2炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、油类、生物基液体聚丁二烯，压上顶栓25s，升栓，压上顶栓35s，升栓，压上顶栓45s，设置密炼机转速55rpm，170℃排胶；一段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(2)二段混炼：向密炼机中加入一段混炼胶、剩余全部炭黑，压上顶栓20s，升栓注油，压上顶栓30s，升栓，压上顶栓30s，设置密炼机转速30-50rpm，150℃排胶；二段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(3)终炼胶混炼：向密炼机中加入二段混炼母胶、硫磺、促进剂，压上顶栓25s，升栓，压上顶栓20s，升栓，压上顶栓20s，设置密炼机转速35rpm，105℃排胶；终炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、自动捣胶、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

实施例3

本实施例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料按重量份包括以下组分：顺丁橡胶25份、溶聚丁苯橡胶75份、硅基改性二氧化硅50份、微硅基碳解材料20份、炭黑25份、氧化锌3.5份、硬脂酸1.5份、胺类防老剂4.5份、辛基苯酚甲醛树脂3.5份、硫磺0.5份、胍类促进剂1.5份、油类2.5份、生物基液体聚丁二烯5.5份。

将上述胎面材料按照以下步骤进行混炼：

(1)一段混炼：向密炼机中加入橡胶、硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料、1/2炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、油类、生物基液体聚丁二烯，压上顶栓25s，升栓，压上顶栓35s，升栓，压上顶栓45s，设置密炼机转速55rpm，170℃排胶；一段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(2)二段混炼：向密炼机中加入一段混炼胶、剩余全部炭黑，压上顶栓20s，升栓注油，压上顶栓30s，升栓，压上顶栓30s，设置密炼机转速30-50rpm，150℃排胶；二段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(3)终炼胶混炼：向密炼机中加入二段混炼母胶、硫磺、促进剂，压上顶栓25s，升栓，压上顶栓20s，升栓，压上顶栓20s，设置密炼机转速35rpm，105℃排胶；终炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、自动捣胶、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

实施例4

本实施例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料按重量份包括以下组分：顺丁橡胶35份、溶聚丁苯橡胶65份、硅基改性二氧化硅40份、微硅基碳解材料10份、炭黑35份、氧化锌2.5份、硬脂酸2.5份、石蜡6.5份、辛基苯酚甲醛树脂1.5份、硫磺2份、次磺酰胺类促进剂3.5份、油类3.5份、生物基液体聚丁二烯3.5份。

将上述胎面材料按照以下步骤进行混炼：

(1)一段混炼：向密炼机中加入橡胶、硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料、1/2炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、油类、生物基液体聚丁二烯，压上顶栓25s，升栓，压上顶栓35s，升栓，压上顶栓45s，设置密炼机转速55rpm，170℃排胶；一段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(2)二段混炼：向密炼机中加入一段混炼胶、剩余全部炭黑，压上顶栓20s，升栓注油，压上顶栓30s，升栓，压上顶栓30s，设置密炼机转速30-50rpm，150℃排胶；二段母炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

(3)终炼胶混炼：向密炼机中加入二段混炼母胶、硫磺、促进剂，压上顶。栓25s，升栓，压上顶栓20s，升栓，压上顶栓20s，设置密炼机转速35rpm，105℃排胶；终炼胶密炼机排胶后，胶料由双螺杆挤出压片机压片、自动捣胶、经隔离剂池后冷却、建垛、存放待用。

对比例1

本对比例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料与实施例2相比，替换硅基改性二氧化硅为等量沉淀法白炭黑，且不包括生物基液体聚丁二烯和微硅基碳解材料，其余条件均与实施例2相同。

对比例2

本对比例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料与实施例2相比，替换硅基改性二氧化硅为等量沉淀法白炭黑，其余条件均与实施例2相同。

对比例3

本对比例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料与实施例2相比，不包含微硅基碳解材料，其余条件均与实施例2相同。

对比例4

本对比例中低生热低滚阻的轮胎胎面材料与实施例2相比，除了不包含生物基液体聚丁二烯外，其余条件均与实施例2相同。

实验例1

依据GB/T 4502-2016国家标准和EC 1222-2009欧盟标签法规相关要求，对实施例2～4和对比例1～4获得的轮胎进行成品轮胎性能试验，试验检测结果如下表2所示。

表2

从表2检测结果可以看出，实施例2～4轮胎通过成品轮胎性能试验，且优于相关标准要求的结果；同时与对比例1～4轮胎相比，实施例2～4轮胎使用寿命更长、生热更低，同时轮胎的滚动阻力降低、抗湿滑性能提升，干湿地制动距离更短，安全性更高。

实施例5微硅基碳解材料、生物基液体聚丁二烯对性能的影响

选择下表3中不同参数的微硅基碳解材料与生物基液体聚丁二烯制备低生热低滚阻的轮胎胎面材料，其他条件均与实施例2相同，记为样品1#～7#，并采用实验例1的方法进行轮胎性能检测，结果如下表4所示。

表3

表4

从表4可以看出，微硅基碳解材料的平均粒径和二氧化硅含量的大小对于制备的轮胎有影响，其中二氧化硅含量对轮胎的性能影响比较大，若二氧化硅含量较低，会导致轮胎的生热性能和滚阻性能都明显变差，微硅基碳解材料平均粒径大、比表面积小也会导致生热和滚阻性能下降。而生物基液体聚丁二烯的分子量对于轮胎生热性能影响明显，若生物基液体聚丁二烯的分子量过大，生热性能较差；生物基液体聚丁二烯中1,2-丁二烯含量对轮胎的滚阻以及制动性能影响较大，1,2-丁二烯含量过低或过高都会导致轮胎的滚阻性能明显的下降，并且会影响生热性能。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (3)

1.一种低生热低滚阻的轮胎胎面材料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：顺丁橡胶25～35份，溶聚丁苯橡胶65～75份，硅基改性二氧化硅40～50份，微硅基碳解材料10～20份，炭黑25～35份，氧化锌2.5～3.5份，硬脂酸1.5～2.5份，防老剂4.5～6.5份，树脂1.5～3.5份，硫化剂0.5～2份，促进剂1.5～3.5份，油类2.5～3.5份，生物基液体聚丁二烯3.5～5.5份；

所述微硅基碳解材料的平均粒径为0.1～0.3μm，比表面积为20～28m²/g，所述微硅基碳解材料中二氧化硅的含量为85.00～90.00wt％；

所述硅基改性二氧化硅是以农作物或树木为原料制备获得水溶性生物基盐后，再用双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物对所述水溶性生物基盐改性处理后获得，所述硅基改性二氧化硅包括：二氧化硅90.0～94.5wt％，双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物3.5～6.5wt％，所述硅基改性二氧化硅比表面积为130～150m²/g，CTAB吸附比表面积为152～158m²/g，D₅₀为3.6～4.0μm；

所述生物基液体聚丁二烯相对分子质量为1000～4000，其中1,2-丁二烯含量为15～25wt％，所述生物基液体聚丁二烯25℃粘度为7.0～9.5dPa.s，总酸值为35～45mgKOH/g。

2.根据权利要求1所述的低生热低滚阻的轮胎胎面材料，其特征在于，所述微硅基碳解材料的粒度分布中D₁₀为0.05～0.08μm，D₂₅为0.1～0.15μm，D₇₅为0.2～0.25μm，D₉₀为0.3～0.35μm。

3.一种制备如权利要求1～2任一项所述的低生热低滚阻的轮胎胎面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将橡胶、硅基改性二氧化硅、微硅基碳解材料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂、树脂、油类、生物基液体聚丁二烯进行一段混炼，获得一段混炼胶；

(2)将一段混炼胶、炭黑进行再炼，获得二段混炼胶；

(3)将二段混炼胶、硫化剂、促进剂进行终炼，获得低生热低滚阻的轮胎胎面材料。