CN104530512A - 含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及橡胶技术领域，具体地说是一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于：以100重量份的橡胶组分为基准，还包含30～60重量份高耐磨炭黑或中超耐磨的补强炭黑，20～50重量份高分散性白炭黑，5～10重量份硅烷偶联剂，10～30重量份的橡胶加工软化剂，1.0～5.0重量份的氧化锌，1.0～2.5重量份的防老剂RD,1.0～4.5重量份的防老剂4020,1.5～4.0重量份的硫磺,0.5～4.0份的促进剂，0.01～1重量份的防焦剂，其中所述橡胶组分包含55-75重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和10-30重量份的高顺式-1，4聚丁二烯橡胶以及5-20重量份的1,2-聚丁二烯树脂；其中苯乙烯-丁二烯橡胶具有15～60质量%的结合苯乙烯含量以及10～50质量%的乙烯基的含量；聚1,2丁二烯橡胶其中的丁二烯质量%应该大于93%。

Description

含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物

技术领域

本发明涉及一种橡胶技术领域，具体地说是一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物。

背景技术

近年来，国内外对轮胎性能的研究重点集中在滚动阻力，抗湿滑性、耐磨性和噪声等几个方面，这些性能成为评价汽车轮胎等级标准逐步得到认可，而所谓的高性能轮胎，也是着眼于改善这些性能，在保持其他性能处于较高水平的情况下，集中突出其中一项或两项。如在提高轮胎抓着力和降低滚动阻力的同时，舒适性、操控性也要满足要求，使轮胎达到高性能和绿色环保平衡。

通过配方调整大幅提高滚阻性能的负面影响之一是对轮胎操控性能的不利影响。高模量树脂在保持甚至提高轮胎性能的基础上可以明显提高胶料硬度和耐磨性，提升成品轮胎操控性能。同时，胶料的抗湿滑性和滚动阻力也有很好的平衡。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有的技术不足，提供一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物，用于轿卡胎胎面橡胶配方中，其硬度和耐磨性能表现突出，同时该配方的滚动阻力降低，抗湿滑性也得到有效的改善。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物，以100重量份的橡胶组分为基准，还包含

30～60重量份高耐磨炭黑或中超耐磨的补强炭黑，

20～50重量份高分散性白炭黑，

5～10重量份硅烷偶联剂，

10～30 重量份的橡胶加工软化剂，

1.0～5.0重量份的氧化锌，

1.0～2.5重量份的防老剂RD,

1.0～4.5 重量份的防老剂4020,

1.5～4.0 重量份的硫磺,

0.5～4.0份的促进剂，

0.01～1重量份的防焦剂，

其中所述橡胶组分包含55-75重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和10-30重量份的高顺式-1，4聚丁二烯橡胶以及5-20重量份的1,2-聚丁二烯树脂；其中苯乙烯-丁二烯橡胶具有15～60质量%的结合苯乙烯含量以及10～50质量%的乙烯基的含量；聚1,2丁二烯橡胶其中的丁二烯质量%应该大于93%。

本发明的有益效果是，在胎面配方中使用一定量1,2-聚丁二烯树脂,同时并用磨耗性能突出的高顺式聚丁二烯橡胶，所制备的轿卡胎的操控性和耐磨耗性能表现突出，同时使用该类配方的乘用轮胎滚动阻力降低、抗湿滑性均也得到有效的改善。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

本发明涉及一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿卡胎胎面橡胶组合物，该组合物包括橡胶、炭黑、橡胶加工软化剂、防老剂、硫磺、促进剂等高分子物质及化学助剂。

本发明涉及的橡胶混合物包括苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR、SSBR）、顺式1,4-丁二烯橡胶、聚1,2-丁二烯橡胶。

发明中所述的高模量树脂具有不低于93质量%的1,2-聚丁二烯，顺式-1,4-丁二烯结构含量低于10质量%含量的聚合1,2丁二烯树脂。1,2丁二烯立体规则性好，分子排列整齐，可以结晶。

发明中涉及的1.2-聚丁二烯室温下易结晶，软化点105℃（软化点Tm，由结晶状态转变为无定形态的温度），低于Tm温度呈塑料颗粒状态。因1，2-聚丁二烯具有与通用二稀类橡胶相等的碳碳不饱和双键密度，能与NR、SBR、BR等共混共用相同的硫磺硫化体系交联，经充分交联后失去结晶性而变成弹性体，这种性能使得胎面胶料获得非常高的定伸应力，从而改善胎面胶料的耐磨性能。

本发明涉及的1,2-聚丁二烯的用量优选为不低于10重量份，进一步优选为不低于15重量份，当AT300的用量低于15重量份时，不易获得足够高的硬度；此外，AT300的用量优选为不超过20重量份，进一步优选为不超过25重量份。当AT300的用量超过25重量份时，将导致胶料的混炼及半成品的成型、硫化等加工工艺问题的加剧。

本发明中的涉及聚1,2-丁二烯树脂的其它重要物理性能推荐指标详见附件表一。

本发明涉及的苯乙烯-丁二烯橡胶具有15～30质量%的结合苯乙烯含量以及10～50质量%的乙烯基含量；如中石化齐鲁分公司的SBR1502；中国石油化学有限公司的2564S、韩国锦湖6270L（充37.5重量份的TDAE油）等。

发明中苯乙烯-丁二烯橡胶SSBR，为保证一定的加工性能和耐磨性能，本发明推荐优选非充油的SSBR；充油的SSBR也可使用，使用时应适当调整相应的橡胶加工软化剂的使用量。

充油的SBR的填充油类型为TDAE（Treated Distillate Aromatic Extract处理后的芳烃油）或者RAE油（Residual Aromatic Extracts残余芳烃提取物）；油品的填充量为37.5重量份。

本发明中的苯乙烯-丁二烯橡胶SSBR的原胶门尼粘度值为30-65，为保证一定的加工性能，可以选低门尼值的SBR，但考虑为保证轮胎的综合性能，应该尽量选偏高门尼值的SSBR，因此门尼值的选择视加工条件而定，推荐为60左右。

本发明中的乳液聚合苯乙烯-丁二烯（SBR）橡胶的用量优选为不低于15重量份，进一步优选为不低于25重量份。当SBR的用量低于25重量份时，将会对产品的抗湿滑性能不利；此外，溶液聚合苯乙烯SSBR的用量优选为不超过65重量份，进一步优选为不超过60重量份，当SSBR的用量超过65重量份时，将导致聚丁二烯橡胶的用量降低，这将不利于耐磨耗性安全性（湿滑性）能和节油性能的改善。

发明中涉及的聚丁二烯橡胶BR，其中的顺式丁二烯结构cis的质量%应该大于95%，如购自中国石油化工有限公司、韩国锦湖石化公司的镍系BR9000、购自德国朗盛化工公司的Buna CB 25。

聚丁二烯橡胶BR的用量优选为不低于20重量份，进一步优选为不低于25重量份，当BR的用量低于20重量份时，不易获的耐磨，低生热性能；此外，BR的用量优选为不超过45重量份，进一步优选为不超过40重量份，当BR的用量超过45重量份时，对轮胎的湿路面的抓地性能将产生不利影响。

对配方中涉及的炭黑，本发明允许使用轮胎工业中通用的高耐磨（HAF）及中超耐磨（ISAF）的补强炭黑，本发明推荐优选为中超耐磨的补强炉黑（ISAF）。

炭黑的用量优选为不小于40重量份，更优选为不小于45重量份，当炭黑的用量低于45重量份时，不易获得好的胶料物理机械性能和好的半成品稳定性；此外，炭黑的用量优选为不超过60重量份，进一步优选为不超过65重量份，当其用量超过60重量份时，将导致胶料耐磨性相对降低，这直接影响轮胎的使用寿命。

本发明中涉及的补强炭黑，可以购自卡博特炭黑公司的高结构的N234或N375、哥伦比亚炭黑公司的ISAF系列的炭黑、国内的有大光明炭黑有限公司的ISAF系列的炭黑。

白炭黑的用量优选为不小于20重量份，更优选为不小于25重量份，当白炭黑的用量低于25重量份时，胶料的康湿滑性和低滚动阻力有影响；此外，白炭黑的用量优选为不超过50重量份，进一步优选为不超过55重量份，当其用量超过55重量份时，胶料中白炭黑分散不均，影响硫化胶的物理性能。

本发明中涉及的白炭黑，为高性能沉淀法白炭黑，具有高分散性。购自罗地亚公司、德国德固萨公司。

本发明中涉及的硅烷偶联剂为高性能硅烷偶联剂，其中乙氧基的改性，提高对白炭黑表面的改性，提高白炭黑疏水性能，大幅降低白炭黑的团聚，提高胶料混炼效果。氨基、酰基以及其他活性和功能性基团，可大幅提高偶联效率，提高胶料的滚动阻力。

硅烷偶联剂的用量优选为不小于5重量份，更优选为不小于10重量份，当硅烷偶联剂用量低于10重量份时，胶料的分散相会受到影响；此外，硅烷偶联剂的用量优选为不超过13重量份，进一步优选为不超过16重量份，当其用量超过16重量份时，影响胶料的的物理性能，如门尼，胶烧，硫化时间。

硅烷偶联剂购自麒祥化学有限公司。

对硫磺粉末没有特别的规定，可以使用已用于轮胎工业中的硫磺粉末。

对硫磺粉末的使用量，以100重量份合成胶为基础的体系，硫磺粉末的使用量不超过4.0重量份，优选为不超过2.5重量份，当粉末超过4.0重量份时，容易导致使用该配方的材料喷硫；使用量不低于1.7重量份，优选为不低于1.5重量份，当粉末低于1.5重量份时，硫化程度进行的不够充分，将严重影响胶料的物理强度性能。

硫化促进剂可供选择的化学物质种类较多，其中使用次磺酰胺类促进剂可以赋予胶料好的加工安全性能及硫化速度。

本发明中使用的次磺酰胺类促进剂有N-叔丁基-2苯并噻唑次磺酰胺（促进剂NS）、N,N’-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺（促进剂CZ），考虑对环境和人体的危害性以及硫化速度的要求，优选促进剂NS和促进剂CZ。

发明中以100重量份合成胶为基础体系使用的次磺酰胺类促进剂的量不超过3重量份，优选为不超过3.2重量份，当粉末超过3.2重量份时，容易导致胶料加工初期的安全性能降低；促进剂的最低用量不低于2.0重量份，优选为不低于1.7重量份，当促进剂用量低于1.7重量份时，硫化速度将降低，影响成品轮胎的硫化效率。

此外，本发明中除使用的次磺酰胺类促进剂为主要促进剂外，一般还需要并用一定量的辅助促进剂，类型有二硫化二苯骈噻唑（促进剂DM）、二苯基胍（促进剂DPG），考虑对硫化速度的要求，优选促进剂DPG。

此外，本发明中使用的其余化学物质为轮胎业内通用的橡胶小料。

除橡胶组分、白炭黑、炭黑、橡胶加工软化剂、硅烷偶联剂、防老剂、硫磺、促进剂外，本发明的胎面胶组合物可以适当包含常用于橡胶工业的添加剂，比如氧化锌、硬脂酸、酚醛树脂、防护蜡、防焦剂。

表二为结合实例对本发明进行说明，但本发明并不局限于这些实例。

混炼工艺：在密闭式炼胶机中进行一次法混炼，先将除硫磺、促进剂和防焦剂以外的其它物质在155℃下进行捏合混炼4分钟，将捏合好的混合物经开放式炼胶机冷却之后，加入硫化体系（硫磺、促进剂、防焦剂）再捏合3分钟，获得未硫化的橡胶组合物。

表三为对应的橡胶混合物物理性能表。

表一：1,2-聚丁二烯树脂的物性检测值

表二：发明配方配合表（单位：重量份）

表三：配方物理性能表

Claims (2)

1.一种含1,2-聚丁二烯树脂的轿车轮胎胎面橡胶组合物，其特征在于：以100重量份的橡胶组分为基准，还包含

30～60重量份高耐磨炭黑或中超耐磨的补强炭黑，

20～50重量份高分散性白炭黑，

5～10重量份硅烷偶联剂，

10～30 重量份的橡胶加工软化剂，

1.0～5.0重量份的氧化锌，

1.0～2.5重量份的防老剂RD,

1.0～4.5 重量份的防老剂4020,

1.5～4.0 重量份的硫磺,

0.5～4.0份的促进剂，

0.01～1重量份的防焦剂，

其中所述橡胶组分包含55-75重量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和10-30重量份的高顺式-1，4聚丁二烯橡胶以及5-20重量份的1,2-聚丁二烯树脂；其中苯乙烯-丁二烯橡胶具有15～60质量%的结合苯乙烯含量以及10～50质量%的乙烯基的含量；聚1,2丁二烯橡胶其中的丁二烯质量%应该大于93%。

2.一种轿车轮胎，其特征在于：包括由权利要求1所述的橡胶组合物制备的胎面。