CN105754152A

CN105754152A - 轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN105754152A
Application number: CN201510288816.3A
Authority: CN
Inventors: 陆铭; 王婷; 王永伟; 李花婷
Original assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Current assignee: Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-07-13

Abstract

本发明属橡胶加工领域，涉及一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：在反应器中加入白炭黑、水、阴离子表面活性剂硬脂酸钠、导热剂氧化铝后进行高速搅拌，制备成高分散的白炭黑浆液；将白炭黑浆液加入到天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合后，经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为50~80重量份的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。本发明工艺简单，采用湿法工艺，提高白炭黑在橡胶中的填充量和分散性。本发明的复合材料应用于轮胎胎面胶中，可以显著提高胶料的各项性能。

Description

轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法

技术领域

本发明属橡胶加工领域，涉及一种天然橡胶复合材料的制备方法，特别是一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法。

背景技术

天然橡胶综合性能良好，现今已广泛应用于轮胎、胶管、胶带及各种工业橡胶制品中。尤其在载重轮胎中，胎面常采用天然橡胶。

白炭黑是一种优良的橡胶补强剂，能大幅提高胶料的物理性能。在轮胎的胎面胶中添加白炭黑，可以提高胎面的抗切割、抗撕裂性能，减少蹦花掉块，减少滞后损失，降低轮胎的滚动阻力，同时不损失其抗湿滑性。白炭黑填充的胶料与普通炭黑填充的胶料比较，滚动阻力可降低30％。随着轮胎子午化、环保节能和舒适性的要求越来越高，白炭黑在轮胎中的应用也越来越重要。目前在要求降低滚动阻力，提高抓着性方面，白炭黑与炭黑并用表现出优异性能，而且在配方中已全部用白炭黑替代传统炭黑生产“绿色轮胎”。

当在天然橡胶中填充50份以上白炭黑时，由于白炭黑表面富含羟基、吸水性强，与天然橡胶相容性差，分散困难，在混炼过程易飞扬，污染严重。为提高高填充白炭黑的加工性和分散性，最好的办法是使用天然橡胶/白炭黑复合材料。

湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备工艺简单、能耗低、成本低；胶乳配合加工容易实现生产输送管道化、生产连动化和自动化；胶乳在加工过程中，橡胶分子没有受到机械剪切和高温热氧化的破坏作用，因而制品弹性大、强度和伸长率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法。采用湿法工艺，通过加入功能助剂制备高分散的白炭黑浆液，然后絮凝、压片、造粒、干燥，所制备的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料具有较好的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性、低生热、低滚动阻力，可应用于轮胎胎面胶中。

本发明所采用的技术方案：

一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1、白炭黑浆液的制备

在反应器中按重量份数加入10～30份的白炭黑、70～90份的水，再以白炭黑干料重量计加入0.1～2%的阴离子表面活性剂、0.1～3%的导热剂，进行高速搅拌，速度为1000～4000rpm，时间为10～90min，制备成高分散的10～30%白炭黑浆液，备用。所述阴离子表面活性剂是硬脂酸钠；所述导热剂是氧化铝。

2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合

按重量份数将50～80份高分散的白炭黑浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，速度为1000～3500rpm，时间为10～60min。

3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为50～80phr的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。

本发明工艺简单，采用湿法工艺，既能有效地缩短了混炼大量白炭黑的时间、降低了能耗，又提高白炭黑在橡胶中的分散性和均匀性，还避免了橡胶混炼时白炭黑粉尘飞扬，改善工作了环境，减少了环境污染，避免了干法中橡胶分子受到机械剪切和高温热氧化的破坏作用。在轮胎胎面胶中，可以显著提高白炭黑的填充量以及胶料的性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。

实施例一

1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入100g白炭黑、900g水、0.1g硬脂酸钠,0.1g氧化铝，并高速搅拌，速度为1000rpm，时间为90min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。

2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1制备的白炭黑浆液加入到667g稳定的天然胶乳溶液（干含30%）中，在高速搅拌下混合，速度为3500rpm，时间为10min。

3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为50phr的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。

实施例二

1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入100g白炭黑、90g水、1g硬脂酸钠、2g氧化铝，并高速搅拌，速度为4000rpm，时间为10min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。

2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1）制备的白炭黑浆液加入到556g稳定的天然胶乳溶液（干含30%）中，在高速搅拌下混合，速度为3500rpm，时间为10min。

3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为60phr的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。

实施例三

1、白炭黑浆液的制备：在反应器中加入100g白炭黑、900g水、2g硬脂酸钠,3g氧化铝，并高速搅拌，速度为1000rpm，时间为90min，制备成高分散的白炭黑浆液，备用。

2、白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合：将步骤1）制备的白炭黑浆液加入到417g稳定的天然胶乳溶液（干含30%）中，在高速搅拌下混合，速度为3500rpm，时间为10min。

3、白炭黑浆液和天然胶乳溶液混合后，经甲酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为80phr的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。

实验：

采用载重子午线轮胎胎面配方，各配方对比如下表（以下均为重量份）：

表1湿法天然橡胶/白炭黑复合材料胎面配方表

注：对比例为干法混炼添加50phr的白炭黑。

表2胎面配方的性能测试结果

序号	项目	对比例	实施例1	实施例2	实施例3
						1	门尼粘度ML(1+4)100℃	65	61	70	80
2	硬度/邵尔 A	70	69	81	87
						3	拉伸强度/MPa	25	26	30	29
4	扯断伸长率/%	350	343	325	314
						5	100%定伸应力/MPa	4.15	4.20	5.35	5.65
6	300%定伸应力/MPa	16.02	16.58	20.15	20.76
						7	撕裂强度/KN/m	70	75	89	96
8	阿克隆磨耗体积/cm³	0.160	0.145	0.140	0.120
						9	压缩疲劳温升/℃	29.5	25.5	27.3	29.0
10	tanδ 0℃	0.112	0.126	0.130	0.122
						11	tanδ 60℃	0.098	0.085	0.95	0.103

从实验结果可以看出，采用本发明方法制备得到的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的胶料，其拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和滚动阻力等方面优于对比例，都有很大的提高，可应用于轮胎胎面胶中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：白炭黑浆液的制备；白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合；混合后的液体经酸凝固、洗涤、干燥，得到白炭黑含量为50～80重量份的湿法天然橡胶/白炭黑复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，白炭黑浆液的制备，在反应器中按重量份数加入10～30份的白炭黑、70～90份的水，再以白炭黑干料重量计加入0.1～2%的阴离子表面活性剂、0.1～3%的导热剂，进行高速搅拌，速度为1000～4000rpm，时间为10～90min，制备成高分散的10～30%白炭黑浆液，备用；所述阴离子表面活性剂是硬脂酸钠；所述导热剂是氧化铝。

3.根据权利要求1所述的一种轮胎胎面用湿法天然橡胶/白炭黑复合材料的制备方法，其特征在于，白炭黑浆液和天然胶乳溶液的混合，按重量份数将50～80份高分散的白炭黑浆液加入到干胶含量为100份的天然胶乳溶液中，在高速搅拌下混合，速度为1000～3500rpm，时间为10～60min。