專利名稱：一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丁苯橡膠組合物，更具體地講涉及改性交聯(lián)粉末橡膠與丁苯橡膠等構(gòu)成的組合物及其硫化物。
背景技術(shù)：
隨著減排二氧化碳政策法規(guī)的日益嚴(yán)格和石油資源的日趨緊缺，如何降低汽車燃油消耗成為汽車行業(yè)和使用者關(guān)注的焦點(diǎn)，降低輪胎的滾動(dòng)阻力是減少汽車燃油消耗的重要措施之一。
在降低輪胎膠料(主要是胎面膠)滾動(dòng)阻力研究中遇到了很棘手的滾動(dòng)阻力、濕滑性能、耐磨性能相互矛盾的所謂的“魔三角”問題。簡單的增加軟化劑用量，可以提高輪胎的抗?jié)窕裕淠湍バ越档秃蜐L動(dòng)阻力增加。提高補(bǔ)強(qiáng)填料(炭黑或白炭黑)的用量，可以在一定程度上降低滾動(dòng)阻力，卻使補(bǔ)強(qiáng)填料在膠料中很難分散均勻，并使抗?jié)窕越档汀＜哟罅蚧瘎┑挠昧浚刺岣呓宦?lián)密度，和增加補(bǔ)強(qiáng)填料用量的效果一樣，降低滾動(dòng)阻力同時(shí)使抗?jié)窕宰儾睢榱藢?shí)現(xiàn)三方面性能的平衡，除了對(duì)輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化外，國內(nèi)外 還對(duì)膠料(以胎面膠為主)配方進(jìn)行了廣泛深入的研究。一方面合成適用的橡膠原料(如溶聚丁苯橡膠SSBR、反式聚異戊二烯TP1、丁二烯-異戊二烯-苯乙烯集成橡膠SIBR、高乙烯基順丁橡膠HVBR等)，另一方面著手尋求具有較好綜合性能的改性劑和實(shí)用配方。在配方研究中已獲得了一些進(jìn)展，比較有代表性的是=SSBR等與炭黑和白炭黑并用或倒易(反轉(zhuǎn))炭黑體系，體系特點(diǎn)是主配方基本不變，只是在補(bǔ)強(qiáng)填料上有所不同，容易在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)；其缺點(diǎn)是需要使用較多的硅烷偶聯(lián)劑且煉膠時(shí)設(shè)備負(fù)荷大，硫化膠的耐磨性也不理想。
與此同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)粉末橡膠在配方適當(dāng)時(shí)，可以降低硫化膠的滾動(dòng)阻力。專利US6184296使用經(jīng)過表面改性的交聯(lián)順丁和丁苯粉末橡膠(溶脹指數(shù)4 5，粒徑 60 450nm)，使天然橡膠(NR)配方體系硫化膠的滾動(dòng)阻力降低，且強(qiáng)力性能未受影響。在專利US6133364中，把氯甲基苯乙烯接枝到交聯(lián)丁苯粉末橡膠表面上，然后將其用于NR配方體系中，使硫化膠的滾動(dòng)阻力降低，而抗?jié)窕蕴岣摺＠鸘S6207757用氯甲基苯乙烯改性的交聯(lián)丁苯粉末橡膠達(dá)到了降低NR配方體系硫化膠滾動(dòng)阻力的作用，同時(shí)提高了輪胎的牽弓I性能和耐用性。專利US6242534把含羧基和氨基的交聯(lián)丁苯粉末橡膠一并用于NR配方體系，不僅降低了體系硫化膠的滾動(dòng)阻力，提高了抗?jié)窕裕颐黠@提高了定伸應(yīng)力。 專利EP1431075用丁苯粉末橡膠和增塑淀粉來改善丁苯橡膠(SBR)與順丁橡膠(BR)并用和白炭黑體系的性能，結(jié)果耐磨性得到了改進(jìn)、滾動(dòng)阻力降低，硫化膠的比重也較小。專利 US6699935用共聚改性交聯(lián)丁苯粉末橡膠使改性丁苯配方體系具有低滾動(dòng)阻力兼有出色的抗?jié)窕耘c耐磨性。
上述專利文獻(xiàn)提到的交聯(lián)丁苯粉末橡膠全部采用化學(xué)交聯(lián)方法交聯(lián)，這種方法需要使用價(jià)格較高的交聯(lián)單體且能耗較大。專利文獻(xiàn)主要涉及天然橡膠配方體系或丁苯橡膠的白炭黑體系及改性丁苯配方體系
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過把改性的交聯(lián)丁苯粉末橡膠用于丁苯橡膠配方體系，結(jié)果其混煉膠的加工性能基本沒有受到影響，擠出膨脹還有所降低。硫化膠的滾動(dòng)阻力明顯降低、抗?jié)窕月杂懈纳啤⒛湍バ曰静蛔儭Ｔ撓鹉z組合物特別適合用作乘用胎的胎面膠。
本發(fā)明目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明橡膠組合物主要由丁苯橡膠、改性交聯(lián)丁苯粉末橡膠、異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、 補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑、促進(jìn)劑等組分構(gòu)成。
丁苯橡膠在橡膠組合物中的用量以純生膠計(jì)100份，以下其它組分用量均相對(duì)于 100份生膠而言。丁苯橡膠選擇基本要求充油或非充油乳聚丁苯橡膠，優(yōu)選充油丁苯橡膠；結(jié)合苯乙烯含量15 50%，優(yōu)選20 30% ；門尼黏度30 90，優(yōu)選40 70。
改性交聯(lián)丁苯粉末橡膠在橡膠組合物中用量I 30份,優(yōu)選5 15份。改性交聯(lián)丁苯粉末橡膠制備選用輻射交聯(lián)法制備的丁苯粉末橡膠，在聚乙二醇存在下，用己二硫醇和過硫酸鉀對(duì)交聯(lián)丁苯粉末橡膠進(jìn)行表面改性。交聯(lián)丁苯粉末橡膠選用基本要求結(jié)合苯乙烯含量15 60%，優(yōu)選35 55% ;平均粒徑50 300nm，優(yōu)選100 200nm ;凝膠含量 70 98%，優(yōu)選 85 95%%。
異氰酸酯在橡膠組合物中用量I 30份,優(yōu)選5 15份。異氰酸酯選用低聚異氰酸酯，低聚異氰酸酯揮發(fā)性小，反應(yīng)活性相對(duì)較低，便于使用。
補(bǔ)強(qiáng)劑可以選用炭黑或白炭黑，優(yōu)選炭黑。加入量40 120份，優(yōu)選70 90份。 常用的炭黑牌號(hào)有:N110、N115、N120、N125、N135、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N326、 N330、N335、N339、N343、N351、N356、N375、N539、N550、N660、N772、N990 等。
偶聯(lián)劑選用含硫娃燒偶聯(lián)劑，常用的是3,3’ -雙(二乙氧基甲基娃燒基丙基)四硫化物(Si69 )，此外還有 3，3 ’ -雙(三甲氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物，3，3 ’ -雙(三甲氧基甲基硅烷基丙基)四硫化物，3，3’ -雙(三乙氧基甲基硅烷基丙基)二硫化物，3，3’ -雙(三乙氧基甲基娃燒基丙基)八硫化物，3, 3’ _雙(二丁氧基甲基娃燒基丙基)_■硫化物，3, 3’ _雙 (二丁氧基甲基娃燒基丙基)四硫化物等。
橡膠組合物中含有硫化劑、促進(jìn)劑、活性劑、防老劑、填充油等加工助劑。硫化劑可以選用硫磺或硫給予體，優(yōu)選硫磺，用量O. 5 6phr,優(yōu)選1. 2 3phr。促進(jìn)劑使用常用的 N-氧二亞乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺等。活性劑使用傳統(tǒng)的氧化鋅和硬脂酸。防老劑采取RD和4020并用。操作油使用芳烴油。促進(jìn)劑、活性劑、 防老劑用量基本是傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)用量。
具體實(shí)施方式
本文實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用以下儀器設(shè)備及測定方法測定Cl)門尼黏度采用M200E型門尼粘度計(jì)測試，試驗(yàn)溫度100°C。
(2)門尼焦燒采用M200E型門尼粘度計(jì)測試，試驗(yàn)溫度120°C。
(3)硫化特性混煉膠的硫化特性采用C200E型無轉(zhuǎn)子硫化儀測試，試驗(yàn)溫度 160°C，振蕩速率1. 7Hz，振幅O. 5°。
(4)主要機(jī)械性能按相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
(5)滾動(dòng)阻力采用DUNLOP旋轉(zhuǎn)功率損耗儀，在15Kg定負(fù)荷，7Hz頻率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，預(yù)熱到38°C，測定滾動(dòng)損失。每10分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，結(jié)果用30分鐘時(shí)的滾動(dòng)損失(J/ r)表示。
(6)抗?jié)窕澳湍バ允褂肔AT 100室內(nèi)濕滑磨耗機(jī)測定膠料的磨耗性能和抗?jié)窕裕ズ男阅軠y試有綜合和苛刻條件。綜合條件為速度10km/h，負(fù)荷75N，傾角9°。抗?jié)窕詼y試條件為速度6km/h，負(fù)荷75N，傾角16°，溫度20°C。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明目的，但并非限制本發(fā)明權(quán)的保護(hù)范圍，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。
交聯(lián)丁苯粉末橡膠改性交聯(lián)丁苯膠粉選用中石化北京化工研究院生產(chǎn)的VPlOl (結(jié)合苯乙烯含量50%，凝膠含量89%)。稱取150g交聯(lián)粉末橡膠放入IOOOml的三口瓶中， 同時(shí)向瓶中加入470ml的水、4. 6g的聚乙二醇(分子量2000)、3. 4g的1，6_己二硫醇，配制成懸浮液。在30°C下，邊攪拌懸浮液邊滴加2. 3%的過硫酸鉀溶液，在131g過硫酸鉀溶液滴加完后，逐步升溫至70°C。在此溫度下反應(yīng)lh。此后，使懸浮液降溫至40°C以下，經(jīng)過濾、 洗滌、真空烘干得到改性膠粉，改性膠粉用于下面的配方中。
比較例I 3橡膠組合物的配方組成見表1，混煉膠的制備方法步驟如下一段工藝1. 57L Farril 密煉機(jī)，80°C /80 轉(zhuǎn)。
加入生膠，放下上頂栓，塑煉O. 5min。
升起上頂栓，裝入炭黑、及其他小料(硫磺、促進(jìn)劑、油除外)，放下上頂栓，混煉 3min。
升起上頂栓，裝入芳烴油，放下上頂栓，混煉2. 5min。
排膠(溫度在150 160°C )。
二段工藝6寸開煉機(jī)。
—段母I父一一硫橫、促進(jìn)劑一一薄通六次一一下片。
(注配方中改性膠粉和生膠一起加入，N3200和油一起加入)表I比較例和實(shí)施例配方
權(quán)利要求
1.一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，包含共混的100重量份丁苯橡膠及1-30重量份改性丁苯粉末橡膠。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其特征在于，共混丁苯橡膠中的結(jié)合苯乙烯含量為20 30%，門尼粘度為40 70。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其特征在于，共混改性丁苯粉末橡膠中的結(jié)合苯乙烯含量35 55%，平均粒徑100 200nm，凝膠含量85 95%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其特征在于，低聚異氰酸酯用量為I 30重量份。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其特征在于，硅烷偶聯(lián)劑用量為O.1 5重量份。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其特征在于，共混的丁苯橡膠為充油丁苯橡膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有低滾動(dòng)阻力的橡膠組合物，其用改性丁苯納米粉末橡膠與至少一種含有不飽和雙鍵的橡膠、補(bǔ)強(qiáng)劑炭黑及其它橡膠助劑制備形成，該橡膠組合物在不降低加工性能的前提下，其硫化膠滾動(dòng)阻力降低了15.3%且抗?jié)窕阅芤灿兴纳疲貏e適合用作輪胎的胎面膠。
文檔編號(hào)C08K3/06GK103012882SQ20111029441
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者周志峰, 李花婷, 王清才, 高建明, 張曉紅, 喬金梁 申請(qǐng)人:北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院