CN117777561A - 一种胎面用橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胎面用橡胶组合物及其制备方法，所述胎面用橡胶组合物由以下重量份的组分制备而成：湿法混炼炭黑母胶150‑190份，白炭黑10‑30份，硅烷偶联剂1‑3份，离子液体1‑6份，防老剂2‑6份，活性剂2‑8份，微晶蜡3‑5份，促进剂2‑4份，硫化剂1‑3份。本发明的橡胶组合物中引入了离子液体，使白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应效率得到明显提升，从而缩短反应时间，同时可以降低白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应活化能，使硅烷化反应在较低温度下能够良好的进行，最终在较低温度及较短密炼时间下，实现炭黑湿法混炼母炼胶的同时，实现白炭黑在橡胶基体中的良好分散。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，特别是涉及一种胎面用橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
在轮胎生产技术领域，通常使用粉末状尤其具有高微纳结构的填料作为橡胶的补强材料，以提高橡胶的物理、机械等综合物性并改善轮胎的使用性能。一般来说，需要通过混炼以实现填料在橡胶内的良好分散。近些年出现的胶乳湿法混炼由于可以在不增加生产能耗的同时，使填料在橡胶基体中实现更好的分散，逐渐受到研究人员关注。
湿法混炼是指以橡胶胶乳和填料浆液为原料，在液相中将填料粒子混合分散在橡胶胶乳粒之间，经过絮凝共沉或喷雾干燥等方法形成填料/橡胶复合材料的技术过程。采用湿法混炼的方法能有效解决干法混炼中填料分散差、填料粉尘污染及生产能耗高的缺点。卡博特公司最早发明了连续液相混炼工艺，基本工艺流程是先将炭黑浆液加压注射到盛有胶乳的絮凝釜内，通过使天然胶乳和碳黑浆液高速碰撞，达到炭黑粒子均匀地分布在天然橡胶胶乳中，混合均匀后将炭黑浆液与天然胶乳的混合液完全絮凝，然后脱水干燥制成炭黑/天然橡胶复合材料，使用该混炼工艺制备的复合材料填料负载量和分散性有大幅提高，同时也耐疲劳性能、耐磨性能以及抗切割性能也得到了改善。同时，由于绿色轮胎概念的提出及对轮胎性能进一步提高的需要，1992年米其林在轮胎中引入白炭黑作为补强填料，与炭黑相比，将白炭黑作为补强填料可以在提高橡胶物理机械性能同时，降低轮胎滚动阻力、提高抗湿滑能力并保持一定的耐磨耗性能，即可以良好平衡“耐磨性、抗湿滑性、滚动阻力”轮胎行业“魔三角”。但白炭黑表面较多的硅羟基在混炼过程中易形成氢键而自聚，且与非极性的橡胶基体相容性较差。因此在传统干法混炼工程中白炭黑很难在橡胶基体均匀分散。干法混炼制约了白炭黑填充橡胶的绿色发展，为此，科研人员同样采用湿法混炼的方法制备橡胶白炭黑湿法混炼材料，既可以改善白炭黑在橡胶基体中的分散、减少环境污染，也可以提高白炭黑的填充量、降低混炼能耗。
然而，应该注意的是，由于炭黑与白炭黑在橡胶基体中的分散情况及分散机理不同，目前的技术无法做到通过湿法混炼技术同时在橡胶中加入炭黑及白炭黑；同时，炭黑湿法混炼胶及白炭黑湿法混炼胶在同一配方中的配合使用均会使母炼胶中填料的分散情况出现劣化。但由于轮胎技术领域对魔三角的日益重视及对其它物性要求的日益提高，得到本领域研究人员公认的是，在轮胎配方中联用炭黑及白炭黑正逐渐成为研究的热点所在；因此在配方中使用炭黑湿法混炼胶并不意味着不需要额外加入其它填料，实际上在配方中使用炭黑湿法混炼胶并额外加入白炭黑是实现轮胎综合性能提升的必然要求。
但遗憾的是，在使用炭黑湿法母炼胶的基础上继续加入白炭黑与炭黑湿法混炼工艺设计的初衷是相悖的。对炭黑湿法混炼胶来说，经过湿法混炼与长时间的停放，炭黑在橡胶基体中的分散实际上已达到一个相对理想、稳定的状态，这一点可以通过结合胶含量及母炼胶较高的门尼粘度来证明；后续高温混炼与机械剪切力都会破坏这一状态，在开炼机及密炼机中任一加工流程都会使炭黑湿法母炼胶中的炭黑分散情况出现劣化，因此若在配方中引入炭黑湿法母炼胶，后续在密炼机中为实现化工助剂在橡胶基体中分散而设置的的密炼过程要尽可能在低温、低转速下进行，同时也要缩短混炼时间。
而对于白炭黑来说，作为一种强极性的补强填料，其与非极性的橡胶基体相容性极差，因此需要通过硅烷偶联剂来实现白炭黑极性的降低及增强其与橡胶基体的界面结合能力以实现分散的良好改善。但众所周知，白炭黑与硅烷偶联剂所进行的硅烷化反应需要在高温及较长的混炼状态下才能进行较好地反应，而这一点与炭黑湿法混炼胶所需要的较低温度与较短的混炼时间是相悖的。因此，在配方中使用炭黑湿法混炼胶的同时，继续引入白炭黑会造成生产工艺的矛盾，若要实现炭黑湿法混炼母炼胶良好性能的体现，混炼工艺应为低温、低速及短时间，此时白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应效率及其在橡胶基体中的分散情况会受到较大的影响；若要实现白炭黑在橡胶基体中的良好分散，混炼工艺应为高温、高速及长时间保温，此时炭黑湿法混炼母炼胶中炭黑的分散情况会出现大幅劣化。
发明内容
基于此，有必要针对目前使用湿法混炼炭黑母胶时难以继续加入白炭黑的问题，本发明的目的是提供一种胎面用橡胶组合物及其制备方法，该胎面用橡胶组合物在橡胶组合物中引入离子液体，实现同时使用湿法混炼炭黑母胶及白炭黑，解决两种生产工艺相悖的问题，实现胶料综合性能的更好提升。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
本发明提出一种胎面用橡胶组合物，其由以下重量份的组分制备而成：湿法混炼炭黑母胶150-190份，白炭黑10-30份，硅烷偶联剂1-3份，离子液体1-6份，防老剂2-6份，活性剂2-8份，微晶蜡3-5份，促进剂2-4份，硫化剂1-3份。
本发明的橡胶组合物同时使用炭黑湿法母炼胶与白炭黑时，通过在配方中额外引入离子液体后，即使降低混炼温度、混炼转速及密炼时间也可以实现白炭黑在橡胶基体中的更好分散，本发明离子液体的引入，使得在配方中同时使用炭黑湿法母炼胶与白炭黑以实现胶料综合性能的提升成为可能。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述离子液体为熔点低于100℃的离子熔盐。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述离子液体为单甲基二烷基咪唑、有机鏻盐或者烷基吡啶；优选地，所述离子液体为单甲基二烷基咪唑。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述湿法混炼炭黑母胶采用以下步骤制备而成：将炭黑加入表面活性剂中，搅拌均匀得到炭黑浆液；将天然胶乳加入到所述炭黑浆液中，再加入防老剂，充分搅拌后，将絮凝出的母胶取出，烘干，即得湿法混炼炭黑母胶。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述炭黑浆液中，炭黑的质量百分含量为2％；所述天然胶乳中固体质量百分含量为40％。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述湿法混炼炭黑母胶的组分按重量份数构成如下：天然胶乳干胶100份，炭黑粉末50-80份，表面活性剂0-8份，防老剂0-2份。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述白炭黑为高分散白炭黑；优选地，所述白炭黑的比表面积大于180×103m2/kg。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述硅烷偶联剂为(3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷)-(γ-巯丙基-三乙氧基硅烷)缩合低聚物、γ-巯丙基-乙氧基双(丙烷基-六丙氧基)硅烷中的至少一种。
作为本发明上述方案的进一步改进，所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、六亚甲基四胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆、二硫化二苯并噻唑中的至少一种。
本发明还提出一种如前所述的胎面用橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1.按比例将湿法混炼炭黑母胶加入密炼机中，塑炼25-35s；按比例加入防老剂、活性剂、微晶蜡，塑炼至温度达到115℃-125℃，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30-35s，直至温度达到165℃-170℃，排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用；
S2.将所述M1段母炼胶加入密炼机中，按比例加入白炭黑、硅烷偶联剂、离子液体，塑炼升温至120℃-130℃，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90-95s，直至温度达到155℃-165℃，排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用；
S3.将所述M2段母炼胶加入密炼机中，按比例加入硫化剂、促进剂，混炼至温度达到100℃-110℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明申请人意外发现，同时使用炭黑湿法母炼胶与白炭黑时，在配方中额外引入离子液体后，即使降低混炼温度、混炼转速及密炼时间也可以实现白炭黑在橡胶基体中的更好分散，本发明离子液体的引入，使得在配方中同时使用炭黑湿法母炼胶与白炭黑以实现胶料综合性能的提升成为可能。
2.本发明在橡胶组合物中引入了离子液体，使白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应效率得到明显提升，从而缩短反应时间，同时可以降低白炭黑与硅烷偶联剂的硅烷化反应活化能，使硅烷化反应在较低温度下能够良好的进行，最终在较低温度及较短密炼时间下，实现炭黑湿法混炼母炼胶的同时，实现白炭黑在橡胶基体中的良好分散；除此之外，离子液体还可以与混炼过程中新暴露的炭黑表面的活性基团发生反应，增强了炭黑与橡胶基体的结合能力，并以此提高胶料的模量。因此，在橡胶组合物中引入离子液体，实现同时使用湿法混炼炭黑母胶及白炭黑，解决两种生产工艺相悖的问题，实现胶料综合性能的更好提升。
3.本发明离子液体的引入，结合低反应温度、短密炼时间的制备工艺，可以使白炭黑和硅烷偶联剂在密炼时间较短及密炼温度较低的情况下，进行快速且充分的硅烷化反应，增强白炭黑与橡胶基体的结合能力，并进一步促成白炭黑在橡胶基体中的良好分散，炭黑湿法母炼胶不会因为过长的机械剪切时间及过高的温度导致橡胶分子链从炭黑表面解吸附，造成炭黑在橡胶基体中重新发生团聚，并最终导致炭黑湿法母炼胶性能的下降。本发明对制备工艺的调整以及通过引入离子液体，在使用湿法混炼炭黑母胶时，加入的白炭黑在实现良好分散的基础上，不影响炭黑母胶中炭黑的分散情况，实现胶料综合物性的有效改善。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中采用的原料信息具体如下：
(1)自制湿法混炼炭黑母胶
湿法混炼炭黑母胶的制备过程为：(1)按重量份计，将60分炭黑N134加入到2200份的聚乙二醇水溶液中，搅拌20min，得到质量百分含量为2％的炭黑浆液，其中，2200份的聚乙二醇水溶液中含2份聚乙二醇；(2)按重量份计，将166.7份的浓缩天然乳胶(固体的质量百分含量为60％)利用水稀释，得到天然乳胶稀释液(固体的质量百分含量为40％)；然后将天然乳胶稀释液加入到炭黑浆液中，并加入1份防老剂6PPD，在转速200m/min下搅拌30min，将絮凝出的母胶取出，烘干制得湿法母炼胶。制备得到的湿法混炼炭黑母胶的组分按重量份数构成如下：100份天然胶乳干胶，60份炭黑N134，2份聚乙二醇，1份防老剂6PPD。
其中：炭黑，型号为N134，生产厂家为卡博特旭阳化工(邢台)有限公司；聚乙二醇水溶液，型号PEG-3350，上海东大化学有限公司；防老剂，型号为6PPD，生产厂家为东北助剂化工有限公司；质量百分含量为60％的浓缩天然乳胶生产厂家为西双版纳景阳橡胶有限责任公司。
(2)活性剂型号为PEG3350，上海东大化学有限公司生产。
(3)微晶蜡型号为H3241，山东阳谷华泰化工股份有限公司生产。
(4)白炭黑型号为7000GR，Evonik United Silica(Siam)Ltd生产。
(5)硅烷偶联剂型号为TESPD，南京曙光硅烷化工有限公司生产。
(6)硫化剂S，安庆市花城硫磺有限公司生产。
(7)促进剂NS，山东尚舜化工有限公司生产。
(8)离子液体，1-甲基-3-己基六氟硼酸盐，上海阿拉丁生化科技股份有限公司生产。
实施例1
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份自制湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入20份白炭黑7000GR、2份硅烷偶联剂TESPD、3份1-甲基-3-己基六氟硼酸盐，压上顶栓，控制转速40-75rpm使胶料升温至120℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-60rpm，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90秒；升上顶栓10秒，提高转速至温度达到155℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
实施例2
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份自制湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入10份白炭黑7000GR、1份硅烷偶联剂TESPD、1份1-甲基-3-己基六氟硼酸盐，压上顶栓，控制转速40-75rpm使胶料升温至120℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-60rpm，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90秒；升上顶栓10秒，提高转速至温度达到155℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
实施例3
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将178份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入20份白炭黑7000GR、2份硅烷偶联剂TESPD、6份1-甲基-3-己基六氟硼酸盐，压上顶栓，控制转速40-75rpm使胶料升温至120℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-60rpm，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90秒；升上顶栓10秒，提高转速至温度达到155℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
实施例4
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将148份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入30份白炭黑7000GR、3份硅烷偶联剂TESPD、6份1-甲基-3-己基六氟硼酸盐，压上顶栓，控制转速40-75rpm使胶料升温至120℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-60rpm，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90秒；升上顶栓10秒，提高转速至温度达到155℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
对比例1
本对比例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在40-75rpm，塑炼30-45s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，控制转速5-60rpm，使温度不高于120℃继续塑炼90秒；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用；
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
对比例2
本对比例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速40-75rpm，塑炼30-45s；升上顶栓，再加入20份白炭黑7000GR、硅烷偶联剂TESPD、5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，控制转速30-60rpm，使温度不高于120℃继续塑炼90s；提高转速直至温度达到165℃，排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用；
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
对比例3
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入20份白炭黑7000GR、2份硅烷偶联剂TESPD，压上顶栓，控制转速60-85rpm使胶料升温至145℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-75rpm，保持温度在145-150℃范围内继续塑炼150秒；升上顶栓10秒，提高转速至温度达到160℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
对比例4
本实施例提供一种胎面用橡胶组合物，其制备方法包括以下步骤：
S1.按重量份计，将163份湿法混炼炭黑母胶按加入密炼机中，压上顶栓，控制转速在30-45rpm，塑炼25-35s；升上顶栓，再加入5份防老剂6PPD、6份活性剂PEG3350、3份微晶蜡H3241，压上顶栓，塑炼至温度达到115℃，控制转速5-60rpm，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30s；再提高转速至温度达到165℃排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用。
S2.将步骤S1制得的M1段母炼胶加入密炼机中，并加入20份白炭黑7000GR、2份硅烷偶联剂TESPD，压上顶栓，在40-75rpm转速下塑炼升温至120℃；升上顶栓10秒，压上顶栓，控制转速5-60rpm，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90s；升上顶栓10s，提高转速至温度达到155℃排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用。
S3.将步骤S2制得的M2段母炼胶加入密炼机中，并加入2份硫化剂S、3.5份促进剂NS，在15-30rpm转速下混炼至温度达到100℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
实施例1-3以及对比例1-4中，按重量份计，各组份添加量如表1所示。
表1
测试例
将实施例1以及对比例1-4制得的橡胶组合物进行性能测试，测试结果见表2。
表2
| 项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 实施例1 |
| 300％定伸应力(Mpa) | 19.0 | 22.4 | 19.8 | 21.8 | 26.2 |
| 拉伸强度(Mpa) | 30.3 | 32.8 | 29.2 | 32.7 | 36.9 |
| 断裂伸长率(％) | 462 | 385 | 436 | 408 | 377 |
| 撕裂强度(kN/m) | 123 | 132 | 117 | 126 | 128 |
| 60℃Tanδ损耗因子 | 0.182 | 0.226 | 0.238 | 0.223 | 0.192 |
| 60℃Tanδ损耗模量(Mpa) | 6.33 | 7.14 | 6.81 | 6.92 | 8.21 |
| Payne效应 | 301.4 | 422.4 | 503.2 | 445.9 | 373.6 |
| 结合胶(％) | 51.0 | 62.6 | 47.2 | 54.8 | 69.1 |
需要说明的是：一般来说，用60℃Tanδ损耗因子可表征胶料滚动阻力性能，损耗因子越小，滚动阻力越好；用Payne效应表征橡胶基体内填料的分散情况，Payne效应越小，代表填料在橡胶基体中的分散越好。
从表1结果可知：
(1)对比例2与对比例1相比可知，加入白炭黑后，继续使用原炭黑工艺制备方法，由于额外加入了20重量份的白炭黑填料，因此制备得到的橡胶组合物拉伸强度及定伸应力均出现一定程度的提升，但由于保温时间过短，硅烷化反应效率较差，因此白炭黑与橡胶基体的结合能力较差，滚动阻力性能出现明显劣化，填料分散性能明显较差.
(2)对比例3与对比例2相比可知，在配方中加入白炭黑，若将生产工艺调整为白炭黑生产工艺，由于胶料进行了较长时间、较高温度的密炼过程，因此湿法母炼胶中炭黑原有较为理想的分散情况遭到较大程度的破坏，结合胶含量的明显下降表明，通过物理吸附作用被锁定在炭黑粒子表面的橡胶分子链在高温机械剪切力作用下出现脱离并重新形成自由橡胶分子链。因此，对比例3中，胶料的定伸应力、拉伸强度及撕裂强度均出现下降；同时，即使白炭黑通过较好的硅烷化反应实现与橡胶基体的较好结合，但仍然无法弥补炭黑填料体系分散情况遭受的破坏，因此相对于对比例2，胶料中填料的分散情况明显劣化，胶料的滚动阻力及损耗模量等性能均出现下降。
(3)实施例1与对比例1-4相比表明，在配方中加入白炭黑、离子液体并将生产工艺调整为本发明的新生产工艺时：与对比例2-3相比，实施例1的定伸应力及拉伸强度均出现明显提高，结合胶含量的明显提升证明该方法在未破坏炭黑结合胶的基础上实现白炭黑结合胶含量的明显提升；同时，Payne效应的改善也证明随着离子液体的引入及新工艺的施行使橡胶基体中填料的分散情况得到较大改善。除此之外，实施例1中胶料的滚动阻力、损耗模量与对比例1-4相比，也出现了明显改善，证明离子液体的引入及新工艺的施行可以良好改善胶料的综合性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种胎面用橡胶组合物，其特征在于，其由以下重量份的组分制备而成：湿法混炼炭黑母胶150-190份，白炭黑10-30份，硅烷偶联剂1-3份，离子液体1-6份，防老剂2-6份，活性剂2-8份，微晶蜡3-5份，促进剂2-4份，硫化剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述离子液体为熔点低于100℃的离子熔盐。
3.根据权利要求2所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述离子液体为单甲基二烷基咪唑、有机鏻盐或者烷基吡啶；优选地，所述离子液体为单甲基二烷基咪唑。
4.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述湿法混炼炭黑母胶采用以下步骤制备而成：将炭黑加入表面活性剂中，搅拌均匀得到炭黑浆液；将天然胶乳加入到所述炭黑浆液中，再加入防老剂，充分搅拌后，将絮凝出的母胶取出，烘干，即得湿法混炼炭黑母胶。
5.根据权利要求4所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑浆液中，炭黑的质量百分含量为2％；所述天然胶乳中固体质量百分含量为40％。
6.根据权利要求4所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述湿法混炼炭黑母胶的组分按重量份数构成如下：天然胶乳干胶100份，炭黑粉末50-80份，表面活性剂0-8份，防老剂0-2份。
7.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述白炭黑为高分散白炭黑；优选地，所述白炭黑的比表面积大于180×103m2/kg。
8.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为(3-辛酰基硫基-1-丙基三乙氧基硅烷)-(γ-巯丙基-三乙氧基硅烷)缩合低聚物、γ-巯丙基-乙氧基双(丙烷基-六丙氧基)硅烷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的胎面用橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、六亚甲基四胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四苄基秋兰姆、二硫化二苯并噻唑中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的胎面用橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.按比例将湿法混炼炭黑母胶加入密炼机中，塑炼25-35s；按比例加入防老剂、活性剂、微晶蜡，塑炼至温度达到115℃-125℃，保持温度在115-125℃范围内继续塑炼30-35s，直至温度达到165℃-170℃，排胶，得到M1段母炼胶，冷却备用；
S2.将所述M1段母炼胶加入密炼机中，按比例加入白炭黑、硅烷偶联剂、离子液体，塑炼升温至120℃-130℃，保持温度在120-130℃范围内继续塑炼90-95s，直至温度达到155℃-165℃，排胶，得到M2段母炼胶，冷却备用；
S3.将所述M2段母炼胶加入密炼机中，按比例加入硫化剂、促进剂，混炼至温度达到100℃-110℃，排胶，冷却，即得胎面用橡胶组合物。
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