CN105524318A - 一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，涉及汽车轮胎胎面胶制备领域。其组成重量份：溶聚丁苯橡胶(以纯胶计)100、白炭黑120～140、硅烷偶联剂12～14、氧化锌2.0～5.0、硬脂酸1.0～2.0、石蜡0.5～2.0、防老剂4010NA？1.0～3.0、促进剂D1.0～3.0、促进剂CZ？1.0～3.0、硫磺1.0～2.0；本发明复合材料的抗湿滑性能提高，滚动阻力降低，耐磨性能基本不变，物理机械性能提高。

Description

一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料
技术领域
本发明涉及汽车轮胎胎面胶制备领域，特别是一种物理机械性能好、高抗湿滑、低滚动阻力和高白炭黑填充轮胎胎面胶材料的配方。
背景技术
随着石油资源的日益短缺和温室效应的加剧，世界各国对节能与环境保护越来越重视，为了减少燃油的消耗和温室气体的排放，汽车工业也在向着节能和环保的方向发展，轮胎要在确保耐磨性和牵引力不损失的基础上使汽车能进一步节油降耗。1992年米其林公司提出“绿色轮胎”，他们用白炭黑作为补强剂，白炭黑和偶联剂的优良配合不仅能够达到和炭黑相当的补强效率，而且赋予轮胎低滚动阻力、高抗湿滑和高撕裂等性能。
白炭黑与丁苯胶复合具有优异的性能，但是相容性差、白炭黑纳米粒子易团聚等问题严重限制了其发展与应用。白炭黑表面羟基密度大，容易团聚，具有亲水性，丁苯胶具有亲油性，两者相容性差，一般采用硅烷偶联剂对白炭黑进行有机活化改性，改善其与聚合物间的亲和性及产生填料-橡胶化学交联键，增强白炭黑与聚合物间的相互作用，降低滞后损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种物理机械性能好、高抗湿滑、低滚动阻力和高白炭黑填充轮胎胎面胶材料。
本发明的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，其特征在于，其主要原料组成及重量分数如下:
所述配方中，溶聚丁苯橡胶总质量为100份(纯胶)，配方中其他原料均以溶聚丁苯橡胶总质量为100份(纯胶)的比例计。
本发明中所述的偶联剂选自：双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物(Si69)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷(MTMO)、乙烯基乙氧硅烷(VEO)、三甲基乙氧基硅烷(TMEO)、六甲基二硅氮烷(HMDZ)、八甲基环四硅氧烷(D4)、聚二甲基硅氧烷(PDM)、六甲基二硅氧烷(M2)中的一种或几种。
本发明中溶聚丁苯胶采用充油溶聚丁苯胶，一般每100g纯胶中充37.5g油；溶聚丁苯胶可替换为非充油溶聚丁苯橡胶，然后在制备的过程中在炼胶机中补充加入油。
其混炼工艺包括以下步骤：
(1)、将密炼机加工温度设定为40～60℃，将溶聚丁苯橡胶加入密炼机中塑炼2～3分钟。
(2)、向步骤(1)密炼机中加入一半白炭黑和一半的偶联剂，转速为40～80转/分钟，3～5分钟后，加入另一半的白炭黑和另一半的偶联剂，混炼3～5分钟。
(3)、控制温度达150℃之后，以60～80转/分，混炼4～6分钟，排胶。
(4)、待胶停放冷却后，转速20～40转/分钟加入其他助剂。
白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料作为汽车轮胎胎面胶。
本发明复合材料中白炭黑填充质量份数高，可以作为母胶，掺入其他橡胶或填料共混制备新型纳米复合材料。采用该配方制备复合材料的抗湿滑性能提高，滚动阻力降低，耐磨性能基本不变，物理机械性能提高。
附图说明
图1为本发明的实施例2白炭黑/橡胶纳米复合材料的tanδ～T曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例配方如下表所示：
所述配方中，橡胶总质量为100g(纯胶)，配方中其他原料均以橡胶总质量100计。溶聚丁苯橡胶(锦湖6270s)充37.5份的油。
实施例1
将密炼机加工温度设定为40℃，将SSBR加入密炼机中，转速为20转/分钟塑炼2分钟。加入60g白炭黑和6.0g双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物(Si69)，转速为60转/分钟，3分钟后，加入剩余的白炭黑和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物(Si69)，混炼3分钟。控制温度达150℃之后，以60转/分，混炼5分钟，排胶。待胶停放冷却后，把混炼胶加入密炼机中，转速20转/分钟，混炼加工温度设定为60℃，加入其他助剂。
实施例2
将密炼机加工温度设定为50℃，将SSBR加入密炼机中，转速为20转/分钟塑炼3分钟。加入65g白炭黑和6.5g三甲基乙氧基硅烷(TMEO)，转速为40转/分钟，4分钟后，加入剩余的白炭黑和三甲基乙氧基硅烷(TMEO)，混炼4分钟。控制温度达150℃之后，以80转/分，混炼5分钟，排胶。待胶停放冷却后，把混炼胶加入密炼机中，转速30转/分钟，混炼加工温度设定为60℃，加入其他助剂。
实施例3
将密炼机加工温度设定为60℃，将SSBR加入密炼机中，转速为20转/分钟塑炼2分钟。加入70g白炭黑和7.0g乙烯基乙氧硅烷(VEO)，转速为70转/分钟，5分钟后，加入剩余的白炭黑和乙烯基乙氧硅烷(VEO)，混炼5分钟。控制温度达150℃之后，以70转/分，混炼5分钟，排胶。待胶停放冷却后，把混炼胶加入密炼机中，转速40转/分钟，混炼加工温度设定为60℃，加入其他助剂。
上述混炼胶在150℃正硫化时间下硫化后，进行性能测试，数据如下：

Claims (6)

1.一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，其特征在于，其主要原料组成及重量分数如下:
上述的溶聚丁苯橡胶是以纯胶计算。
2.按照权利要求1所述的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，其特征在于，偶联剂选自：双-(γ-三乙氧基硅基丙基)-四硫化物(Si69)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷(MTMO)、乙烯基乙氧硅烷(VEO)、三甲基乙氧基硅烷(TMEO)、六甲基二硅氮烷(HMDZ)、八甲基环四硅氧烷(D4)、聚二甲基硅氧烷(PDM)、六甲基二硅氧烷(M2)中的一种或几种。
3.按照权利要求1所述的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，其特征在于，溶聚丁苯胶采用充油溶聚丁苯胶，每100g纯胶中充37.5g油。
4.按照权利要求3所述的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料，其特征在于，溶聚丁苯胶替换为非充油溶聚丁苯橡胶，然后在制备的过程中在炼胶机中补充加入油。
5.制备权利要求1所述的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将密炼机加工温度设定为40～60℃，将溶聚丁苯橡胶加入密炼机中塑炼2～3分钟；
(2)、向步骤(1)密炼机中加入一半白炭黑和一半的偶联剂，转速为40～80转/分钟，3～5分钟后，加入另一半的白炭黑和另一半的偶联剂，混炼3～5分钟；
(3)、控制温度达150℃之后，以60～80转/分，混炼4～6分钟，排胶；
(4)、待胶停放冷却后，转速20～40转/分钟加入其他助剂。
6.权利要求1所述的一种白炭黑高填充溶聚丁苯橡胶纳米复合材料作为汽车轮胎胎面胶。
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