CN108017814A - 橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶材料和橡胶加工应用领域，公开了一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用，该组合物中含有主体橡胶、增强剂、防老剂、硫化剂、硫化促进剂和活化剂，以及任选含有软化剂和/或偶联剂，所述增强剂为含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，所述炭黑A的吸碘值为70‑180g/kg，氮吸附比表面积为70‑145m2/g；所述炭黑B的吸碘值为20‑50g/kg，氮吸附比表面积为25‑40m2/g。本发明提供的前述橡胶组合物能够制备得到具有优良力学性能、低生热、低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨性能的硫化橡胶。

Description

橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及橡胶材料和橡胶加工应用领域，具体地，涉及一种橡胶组合物、一种制备硫化橡胶的方法以及由该方法制备得到的硫化橡胶、硫化橡胶在制备轮胎中的应用。
背景技术
随着世界能源危机和环境污染的加剧，各国对节能和环保越来越重视。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方向发展。
2009年，欧盟颁布了两项涉及轮胎的新法规，要求最大程度地提高轮胎安全性、减少油耗、降低噪音。这对轮胎的性能提出了更高的要求，要求轮胎在保证高行驶里程(胎面耐磨)的前提下对路面的抓着性好，尤其是在下雨天湿滑路面和冰雪路面上的抗湿滑性能好。而高性能轮胎则要求具有低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨性能。
20世纪末，米其林提出了“绿色轮胎”的概念，指的是用白炭黑替代轮胎胎面胶配方中的炭黑作为增强剂，使轮胎滚动阻力下降，油耗减少，达到汽车排放降低以及节能减排的目的。
《橡胶工业》(2012,2:84-90)对比研究采用相同体积分数的炭黑和白炭黑分别补强溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶胎面胶的性能。结果表明：与炭黑填充丁苯橡胶胶料相比，经偶联剂Si69热处理的白炭黑填充胶料的分散性改善，硫化橡胶的300％定伸应力增大，拉断伸长率减小，抗湿滑性能提高，滚动阻力和动态生热降低，耐磨性能和抗切割性能较差。
《轮胎工业》(2007,1:25-30)探讨了白炭黑/炭黑的并用比对乳聚丁苯橡胶ESBR1721和溶聚丁苯橡胶SSBR Y837V2轿车轮胎胎面胶性能的影响。结果表明，随着白炭黑/炭黑并用比的增大，ESBR1721和SSBR Y837V2硫化橡胶60℃时的tanδ值和滚动损失线性下降，0℃时的tanδ值和侧向因数线性递增，耐磨性能略有下降。
绿色轮胎生产因配方中大量使用高结构的白炭黑，白炭黑在混炼时不易分散，且多量配合时会提高胶料的硬度，混炼时生热较大，所以轮胎生产过程中工艺实施和加工难度很大。
因此，实践中有必要开发一种新的配方和加工工艺，以得到一种具有优良力学性能，低生热、低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨性能的新的橡胶组合物复合材料。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种具有优良力学性能，低生热、低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨性能的新的橡胶组合物以及由该组合物配方制备得到的硫化橡胶以及它们的制备方法和应用。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、增强剂、防老剂、硫化剂、硫化促进剂和活化剂，以及任选含有软化剂和/或偶联剂，其中，所述增强剂为含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，所述炭黑A的吸碘值为70-180g/kg，氮吸附比表面积为70-145m2/g；所述炭黑B的吸碘值为20-50g/kg，氮吸附比表面积为25-40m2/g。
第二方面，本发明提供一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括将本发明前述的组合物中的除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和硫化促进剂对所述混炼胶进行硫化。
第三方面，本发明提供由前述方法制备得到的硫化橡胶。
第四方面，本发明提供前述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。
本发明提供的前述橡胶组合物能够制备得到具有优良力学性能、低生热、低滚动阻力、良好的抗湿滑性能和优异的耐磨性能的硫化橡胶。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、增强剂、防老剂、硫化剂、硫化促进剂和活化剂，以及任选含有软化剂和/或偶联剂，其中，所述增强剂为含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，所述炭黑A的吸碘值为70-180g/kg，氮吸附比表面积为70-145m2/g；所述炭黑B的吸碘值为20-50g/kg，氮吸附比表面积为25-40m2/g。
所述任选含有软化剂和偶联剂表示，所述橡胶组合物中可以含有软化剂和/或偶联剂，也可以不含有软化剂和/或偶联剂。本领域可以根据本领域的公知判断是否应该加入软化剂和/或偶联剂，例如，本领域技术人员可以根据主体橡胶的种类确定本发明的橡胶组合物中是否应该含有软化剂，以及根据增强剂中是否含有白炭黑确定本发明的橡胶组合物中是否应该含有偶联剂。通常情况下，当所述主体橡胶中含有填充油时，所述橡胶组合物中可以不再添加额外的软化剂；以及，当所述增强剂中含有白炭黑时，通常所述橡胶组合物中还含有偶联剂。
由本发明提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有优良的抗湿滑性能，同时具有滚动阻力低、压缩温升低、磨耗小等优异性能和良好的综合物理机械性能。
优选地，所述炭黑A的吸碘值为80-160g/kg，氮吸附比表面积为75-140m2/g。
优选地，所述炭黑A选自N110、N115、N121、N220、N234、N326、N330、N339、N347和N375中的至少一种；更优选地，所述炭黑A选自N115、N234、N330和N339中的至少一种。
优选地，所述炭黑B的吸碘值为25-40g/kg，氮吸附比表面积为28-35m2/g。
优选地，所述炭黑B选自N550、N660、N683、N774和N787中的至少一种；更优选地，所述炭黑B为N660和/或N774。
优选地，在所述含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物中，所述炭黑A和所述炭黑B的含量重量比为1-3：1；更优选地，所述炭黑A和所述炭黑B的含量重量比为1.2-2.5：1。
优选地，所述增强剂混合物中进一步含有白炭黑。当所述增强剂混合物中进一步含有白炭黑时，本发明的橡胶组合物中含有偶联剂。
优选地，所述白炭黑的比表面积为100-200m2/g；更优选为115-180m2/g。
优选地，所述白炭黑选自115GR、165GR、1165MP、HD115MP、HD165MP和HD200MP中的至少一种；更优选地，所述白炭黑为165GR。
优选地，以100重量份的所述增强剂混合物计，所述炭黑A和所述炭黑B的含量之和为60-90重量份，所述白炭黑的含量为10-40重量份。
优选地，相对于100重量份的所述主体橡胶，所述增强剂的含量为60-80重量份、所述软化剂的含量为0-25重量份、所述偶联剂的含量为0-5重量份、所述防老剂的含量为2-6重量份、所述硫化剂的含量为0.5-2重量份、所述硫化促进剂的含量为2-4重量份、所述活化剂的含量为3-8重量份。所述软化剂和/或所述偶联剂的含量为0重量份时，表示所述橡胶组合物中不含有软化剂和/或偶联剂。
在本发明中，除非特别说明，否则“相对于100重量份的所述主体橡胶”中的100重量份的主体橡胶均是不包括其中可能含有的填充油的重量份的。也就是说，当所述主体橡胶中含有填充油时，以该充油的主体橡胶作为基准时，是不包括填充油的含量的。本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选地，所述主体橡胶为丁苯橡胶；
优选地，所述丁苯橡胶选自充油溶聚丁苯橡胶、非充油溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶中的至少一种。
当所述丁苯橡胶为非充油溶聚丁苯橡胶时，本发明的橡胶组合物中含有软化剂。
优选地，所述充油溶聚丁苯橡胶结合苯乙烯含量为23-28重量％；乙烯基含量为55-66重量％；门尼粘度为55-67；充油份数为15-37.5phr。
优选地，所述非充油溶聚丁苯橡胶结合苯乙烯含量为20-30重量％；乙烯基含量为50-60重量％；门尼粘度为60-68。
优选地，所述乳聚丁苯橡胶结合苯乙烯含量为22-25重量％；门尼粘度为45-60；充油份数为0-50phr。
优选地，所述软化剂为芳烃油和/或环烷油。例如所述软化剂可以为TDAE(经处理的芳烃油(Treated Distillate Aromatic Extract))、RAE(残余芳烃抽余油(ResidualAromatic Extract))和NAP(环烷油(Napthtenics))中的至少一种。本发明的橡胶组合物对所述芳烃油和所述环烷油的性质没有特别的限定，可以为本领域内通常意义的各种所述芳烃油和所述环烷油。
优选地，所述充油溶聚丁苯橡胶中的填充油可以为本发明前述的软化剂中的至少一种。也即，所述填充油与所述软化剂的种类可以相同。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，更优选地，所述偶联剂为Si69(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物)、KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)和Si75(双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物)中的至少一种。
优选地，所述防老剂选自微晶蜡、胺类防老剂和喹啉类防老剂中的至少一种。更优选地，所述防老剂为微晶蜡和选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)、2-巯基苯并咪唑(防老剂MB)和N-环己基-N’-苯基对苯二胺(防老剂4010)中的至少一种物质的混合物。
当所述防老剂为微晶蜡和选自防老剂RD、防老剂MB和防老剂4010中的至少一种物质的混合物时，优选所述微晶蜡与选自防老剂RD、防老剂MB和防老剂4010中的至少一种物质的含量重量比为1：1.2-3。
优选地，所述硫化剂为硫磺。
优选地，所述硫化促进剂为二苯胍(促进剂DPG)、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(促进剂TBBS)、2,2'-二硫化二苯并噻唑、N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰亚胺和N-环己基-双(2-巯基苯并噻唑)次磺酰胺中的至少一种。
优选地，所述活化剂为氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的至少一种。
第二方面，本发明提供了一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括将本发明前述的橡胶组合物中的除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和硫化促进剂对所述混炼胶进行硫化。
本发明第二方面中的橡胶组合物即为本发明第一方面中的所述橡胶组合物，为了避免重复，本发明在此不再赘述有关橡胶组合物的配方，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
根据本发明，通常来说，将混炼胶进行硫化的方法和条件为本领域技术人员所公知。例如，所述硫化可以在硫化床或平板硫化机中进行；所述硫化条件通常包括硫化温度、硫化压力和硫化时间，其中，所述硫化温度、硫化压力和硫化时间只要能够保证所述主体橡胶以及硫化剂发生交联反应即可，例如，所述硫化反应的条件包括硫化温度可以为150-170℃，硫化压力可以为10-15MPa，硫化时间可以为10-50分钟。
根据一种优选的具体实施方式，本发明所述硫化橡胶的制备方法包括以下步骤：
1、将主体橡胶在密炼机中塑炼0.4-0.6min，其中，密炼机转速为85-95rpm，塑炼初始温度为75-85℃；
2、将增强剂与除了硫化剂和硫化促进剂之外的全部组分加入密炼机中在140-170℃下混炼4-6min，卸下所得第一胶料，其中，所述增强剂为含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，并且所述增强剂混合物通过在使用前将炭黑A和炭黑B在80-140℃的烘箱中加热0.5-6h而获得；
3、将步骤2得到的第一胶料在辊距为3-7mm、辊温为50±5℃的开炼机上通过三次，然后将获得的混料胶停放3-5h；
4、将密炼机转速调为50-70rpm，将硫化剂、硫化促进剂和步骤3获得的混料胶在初始温度40±5℃下混炼，待胶料温度达到100-120℃或密炼时间达到2-4min时卸下所得第二胶料；
5、将步骤4获得的第二胶料在辊距为0.4-0.6mm、辊温为50±5℃的开炼机上通过一次，然后将辊距调至2-4mm，再通过两次，并将获得的混炼胶停放18-30h；
6、将经过步骤5处理的混炼胶在140-160℃、5-15Mpa压力下硫化10-50min，获得硫化橡胶。
根据另一种优选的具体实施方式，本发明所述硫化橡胶的制备方法包括以下步骤：
1、将主体橡胶在密炼机中塑炼0.4-0.6min，其中，密炼机转速为85-95rpm，塑炼初始温度为75-85℃；
2、将部分增强剂(全部增强剂的1/2-3/4)与任选的部分活化剂加入密炼机中，在70-150℃下混炼2-4分钟；然后加入剩余的增强剂以及除了硫化剂和硫化促进剂之外的全部橡胶组合物的剩余组分，并在150-170℃下混炼5-7分钟卸下所得第一胶料，其中，所述增强剂为含有白炭黑组合物、炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，并且所述白炭黑组合物通过在使用前将偶联剂和白炭黑以及部分或全部的活化剂在高速混合机里混合5-10min，然后在高速研磨机中研磨，并将所得混合物在100-200℃的烘箱中加热2-60min而得到，特别地，在该步骤2中，白炭黑组合物中含有的活化剂和前述与部分增强剂一起引入至体系中的任选的部分活化剂形成橡胶组合物配方中的全部活化剂；
3、将步骤2得到的第一胶料在辊距为3-7mm、辊温为50±5℃的开炼机上通过三次，然后将获得的混料胶停放3-5h；
4、将密炼机转速调为50-70rpm，将硫化剂、硫化促进剂和步骤3获得的混料胶在初始温度40±5℃下混炼，待胶料温度达到100-120℃或密炼时间达到2-4min时卸下所得第二胶料；
5、将步骤4获得的第二胶料在辊距为0.4-0.6mm、辊温为50±5℃的开炼机上通过一次，然后将辊距调至2-4mm，再通过两次，并将获得的混炼胶停放18-30h；
6、将经过步骤5处理的混炼胶在140-160℃、5-15Mpa压力下硫化10-50min，获得硫化橡胶。
第三方面，本发明提供了由前述方法制备得到的硫化橡胶。
第四方面，本发明提供了前述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
本发明的硫化橡胶的性能按如下方式进行测试：
力学性能：采用材料试验机(SHIMADZU，AG-20KNG)对所制备材料进行力学性能的测试表征。材料试验机所选用的力传感器为1KN。根据国标GB/T 528-2009，拉伸速率为500mm/min，测试温度为23±2℃。试样的有效部分长度为25mm，宽度为6mm。对于每组试样，进行5个平行实验，结果取平均值。
动态力学性能：温度扫描在德国GABO公司EPLEXOR 500N动态热机械分析仪上进行，采用拉伸夹具，测试频率为11Hz、温度范围：零下80℃至零上80℃，升温速率为3℃/min，静态应变为1％，动态应变为0.25％。
动态压缩疲劳生热：按GB/T 1687-1993，采用北京友深电子仪器有限公司生产的RH-2000型橡胶压缩生热试验机测试试样的动态压缩疲劳生热。测试条件：冲程为4.45mm，负荷为1MPa，温度为55℃，时间为25min。
DIN磨耗：按照国标《GB/T 9867-2008硫化橡胶耐磨性能的测定(旋转辊筒式磨耗机法)》规定，采用DIN磨耗仪测试(GT-7012-D，台湾高铁仪器检测有限公司)硫化橡胶的相对体积磨耗量。
回弹性能：采用台湾高铁公司GT-7042-RE型橡胶弹性试验机，按照国标《GB/T1681-2009硫化橡胶回弹性测定》测定回弹性能。
混炼胶的硫化特性：按GB/T 16584-1996标准采用无转子硫化仪测定，测试温度为160℃。
以下使用的材料来源为：
丁苯橡胶(SBR)为购自中国石油化工股份有限公司燕山分公司的牌号为SSBR2636和SSBR2506的商品，其中，SSBR2636(充油溶聚丁苯橡胶)结合苯乙烯含量为25重量％，乙烯基含量为63重量％，门尼粘度为62，充油份数为37.5phr；SSBR2506(非充油溶聚丁苯橡胶)结合苯乙烯为26重量％，乙烯基含量为56重量％门尼粘度为65，充油份数为0phr。
炭黑(增强剂)为购自天津亿博瑞化工有限公司牌号为N115(炭黑A，吸碘值为160g/kg，氮吸附比表面积为137m2/g)、N234(炭黑A，吸碘值为120g/kg，氮吸附比表面积为119m2/g)、N330(炭黑A，吸碘值为82g/kg，氮吸附比表面积为78m2/g)、N339(炭黑A，吸碘值为90g/kg，氮吸附比表面积为91m2/g)、N660(炭黑B，吸碘值为36g/kg，氮吸附比表面积为35m2/g)、N774(炭黑B，吸碘值为29g/kg，氮吸附比表面积为30m2/g)的商品。
白炭黑(增强剂)为购自索尔维精细化工添加剂(青岛)有限公司牌号为115GR和165GR(比表面积分别为115m2/g和165m2/g)的高分散性颗粒白炭黑和牌号为1165MP(比表面积为165m2/g)的高比表面微珠白炭黑的商品。
硫磺(硫化剂)为购自国药集团化学试剂有限公司的商品。
促进剂D(硫化促进剂)为购自石家庄市晨曦化工有限公司的商品。
促进剂TBBS(硫化促进剂)为购自广东杜巴新材料科技有限公司的商品。
ZnO(活化剂)为购自国药集团化学试剂有限公司的商品。
SA(硬脂酸)(活化剂)为购自国药集团化学试剂有限公司的商品。
微晶蜡为购自天津恒盛鑫源国际贸易有限公司牌号为W-445的商品，碳原子个数为20-50。
Si69、KH550和Si75(硅烷偶联剂)为购自上海瑞市化工科技有限公司的商品。
2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)和2-巯基苯并咪唑(防老剂MB)为购自上海成锦化工有限公司的商品。
N-环己基-N’-苯基对苯二胺(防老剂4010)为购自高邑县利和化工有限公司的商品。
软化剂为购自淄博千顺塑胶有限公司的环保芳烃油TDAE，芳烃含量≥85％。
以下各实施例中涉及的橡胶组合物的总量相同，均为1200g。
实施例1：制备硫化橡胶S1
实施例1的橡胶组合物Z1中的各组分的配方如表1(其中的数值是相对于100重量份的主体橡胶得到的重量份，下同)中所示。实施例1硫化橡胶S1的制备方法具体如下：
1、炭黑(包括炭黑A和炭黑B)在使用前在110℃烘箱中加热2h；
2、将全部溶聚丁苯橡胶加入密炼机中塑炼0.5min，其中，密炼机转速为90rpm，密炼初始温度为80℃；
3、将全部炭黑、SA和ZnO和橡胶组合物中除硫化剂和硫化促进剂以外的剩余组分加入密炼机中，在150℃下混炼5min，卸下所得第一胶料；
4、将第一胶料在辊距为5mm，辊温为55℃的开炼机上通过三次；混料胶停放4小时；
5、将密炼机转速调为60rpm，在初始温度40℃下，将混料胶加入密炼机中混炼30s之后加入硫化剂和硫化促进剂，保持温度在不低于100℃且不高于120℃条件下混炼胶料4min，然后卸下所得第二胶料；
6、将所得第二胶料在辊距为0.5mm，辊温为55℃的开炼机上通过一次，然后将辊距调至3mm，再通过两次；所得混炼胶停放24h；
7、将混炼胶在硫化温度为160℃，压力为15MPa，硫化时间根据无转子硫化仪测得的正硫化时间tc90确定为30min下进行硫化。
得到硫化橡胶S1。
实施例2：制备硫化橡胶S2
实施例2中的橡胶组合物为Z2，硫化橡胶为S2；实施例2采用与实施例1相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例2中的橡胶组合物配方不同于实施例1。橡胶组合物Z2中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S2。
实施例3：制备硫化橡胶S3
实施例3中的橡胶组合物为Z3，硫化橡胶为S3；实施例3采用与实施例1相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例3中的橡胶组合物配方不同于实施例1。橡胶组合物Z3中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S3。
实施例4：制备硫化橡胶S4
实施例4中的橡胶组合物为Z4，硫化橡胶为S4；实施例4采用与实施例1相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例4中的橡胶组合物配方不同于实施例1。橡胶组合物Z4中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S4。
实施例5：制备硫化橡胶S5
实施例5的橡胶组合物Z5中的各组分的配方如表1中所示。实施例5的硫化橡胶S5的制备方法具体如下：
将白炭黑、硅烷偶联剂和硬脂酸在高速混合机中混合5min，然后在高速研磨机中研磨3次，每次5s，得到白炭黑组合物，白炭黑组合物使用前在160℃烘箱中加热5min备用。
1、将全部主体橡胶加入密炼机中塑炼0.5min，其中，密炼机转速为90rpm，塑炼初始温度为80℃；
2、将前述白炭黑组合物以及剩余的活化剂加入密炼机中，在150℃下混炼2.5min；
3、将全部炭黑和橡胶组合物中除硫化剂和硫化促进剂之外的剩余组分加入密炼机中进行混炼，待密炼温度达到150℃，并在不超过170℃温度范围内保持5min时卸下所得第一胶料；
4、将第一胶料在辊距为5mm，辊温为55℃的开炼机上通过三次；混料胶停放4小时；
5、将密炼机转速调为60rpm，在初始温度为40℃下，将混料胶加入密炼机中混炼30s之后加入硫化剂和硫化促进剂，保持温度在不低于100℃且不高于120℃条件下混炼胶料4min，然后卸下所得第二胶料；
6、将第二胶料在辊距为0.5mm，辊温为55℃的开炼机上通过一次，然后将辊距调至3mm，再通过两次；所得混炼胶停放24h；
7、将所得混炼胶进行硫化，硫化条件为：硫化温度为160℃，压力为15MPa，硫化时间根据无转子硫化仪测得的正硫化时间tc90确定为30min。
得到硫化橡胶S5。
实施例6：制备硫化橡胶S6
实施例6中的橡胶组合物为Z6，硫化橡胶为S6；实施例6采用与实施例5相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例6中的橡胶组合物配方不同于实施例5。橡胶组合物Z6中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S6。
实施例7：制备硫化橡胶S7
实施例7中的橡胶组合物为Z7，硫化橡胶为S7；实施例7采用与实施例5相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例7中的橡胶组合物配方不同于实施例5。橡胶组合物Z7中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S7。
实施例8：制备硫化橡胶S8
实施例8中的橡胶组合物为Z8，硫化橡胶为S8；实施例8采用与实施例5相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例8中的橡胶组合物配方不同于实施例5。橡胶组合物Z8中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S8。
实施例9：制备硫化橡胶S9
实施例9中的橡胶组合物为Z9，硫化橡胶为S9；实施例9采用与实施例1相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
实施例9中的橡胶组合物配方不同于实施例1，具体地，实施例9中的炭黑B的用量为35重量份，炭黑A的用量为35重量份。
并且，橡胶组合物Z9中的各组分的配方如表1所示。
得到硫化橡胶S9。
对比例1
对比例1中的橡胶组合物为DZ1，硫化橡胶为DS1；对比例1采用与实施例1相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
对比例1中的橡胶组合物配方不同于实施例1。橡胶组合物DZ1中的各组分的配方如表1所示。得到硫化橡胶DS1。
对比例2
对比例2中的橡胶组合物为DZ2，硫化橡胶为DS2；对比例2采用与实施例5相同的方法制备硫化橡胶，所不同的是：
对比例2中的橡胶组合物配方不同于实施例5。橡胶组合物DZ2中的各组分的配方如表1所示。得到硫化橡胶DS2。
表1：橡胶组合物中的各组分的配方
测试例
按照前述方法测试上述实施例和对比例的硫化橡胶的性能，包括：力学性能、动态力学性能、动态压缩疲劳生热、DIN磨耗和回弹性能，结果如表2中所示。
表2：硫化橡胶的应用性能结果
从表2可以看出，在动态力学性能方面，本发明的硫化橡胶的tanδ(0℃)均高于对比例1中的硫化橡胶，tanδ(60℃)均低于对比例1中的硫化橡胶，显示出良好的抗湿滑性能和低滚动阻力。同时，本发明的硫化橡胶与对比例1中的硫化橡胶相比，在拉伸强度、定伸应力、撕裂强度方面相差不大，在压缩生热以及耐磨性能方面均优于对比例中的硫化橡胶，具有优良的综合物理性能。虽然在动态力学性能方面，对比例2中的tanδ(0℃)和tanδ(60℃)略优于本发明的硫化橡胶，显示出较好的抗湿滑性能和低滚动阻力，但在物理机械性能方面，本发明的硫化橡胶的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率明显高于对比例2中的硫化橡胶，故在综合性能上本发明的硫化橡胶优于对比例2的硫化橡胶。
由上述实施例还可以看出，本发明提供的制备硫化橡胶的方法操作简单，成本低廉。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种橡胶组合物，该组合物中含有主体橡胶、增强剂、防老剂、硫化剂、硫化促进剂和活化剂，以及任选含有软化剂和/或偶联剂，其特征在于，所述增强剂为含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物，所述炭黑A的吸碘值为70-180g/kg，氮吸附比表面积为70-145m2/g；所述炭黑B的吸碘值为20-50g/kg，氮吸附比表面积为25-40m2/g。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述炭黑A的吸碘值为80-160g/kg，氮吸附比表面积为75-140m2/g；所述炭黑B的吸碘值为25-40g/kg，氮吸附比表面积为28-35m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物，其中，在所述含有炭黑A和炭黑B的增强剂混合物中，所述炭黑A和所述炭黑B的含量重量比为1-3：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述增强剂混合物中进一步含有白炭黑；优选地，
所述白炭黑的比表面积为100-200m2/g；更优选为115-180m2/g。
5.根据权利要求4所述的橡胶组合物，其中，以100重量份的所述增强剂混合物计，所述炭黑A和所述炭黑B的含量之和为60-90重量份，所述白炭黑的含量为10-40重量份。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的橡胶组合物，其中，相对于100重量份的所述主体橡胶，所述增强剂的含量为60-80重量份、所述软化剂的含量为0-25重量份、所述偶联剂的含量为0-5重量份、所述防老剂的含量为2-6重量份、所述硫化剂的含量为0.5-2重量份、所述硫化促进剂的含量为2-4重量份、所述活化剂的含量为3-8重量份。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述主体橡胶为丁苯橡胶；优选地，
所述丁苯橡胶选自充油溶聚丁苯橡胶、非充油溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的橡胶组合物，其中，所述软化剂为芳烃油和/或环烷油；
所述偶联剂为硅烷偶联剂；
所述防老剂选自微晶蜡、胺类防老剂和喹啉类防老剂中的至少一种；优选地，所述防老剂为微晶蜡和选自防老剂RD、防老剂MB和防老剂4010中的至少一种物质的混合物；更优选地，所述微晶蜡与选自防老剂RD、防老剂MB和防老剂4010中的至少一种物质的含量重量比为1：1.2-3；
所述硫化剂为硫磺；
所述硫化促进剂为二苯胍、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、2,2'-二硫化二苯并噻唑、N-叔丁基-双(2-苯并噻唑)次磺酰亚胺和N-环己基-双(2-巯基苯并噻唑)次磺酰胺中的至少一种；
所述活化剂为氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的至少一种。
9.一种制备硫化橡胶的方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-8中任意一项所述的组合物中的除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行混炼，得到混炼胶，然后加入硫化剂和硫化促进剂对所述混炼胶进行硫化。
10.由权利要求9所述的方法制备得到的硫化橡胶。
11.权利要求10所述的硫化橡胶在制备轮胎中的应用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110564019A (zh) * 2018-06-05 2019-12-13 中国石油化工股份有限公司 橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用
CN113968999A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 中国石油化工股份有限公司 用于鞋底的橡胶组合物及其应用、硫化橡胶及其制备方法和应用以及含有硫化橡胶的鞋底

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6220323B1 (en) * 1998-01-29 2001-04-24 The Goodyear Tire & Rubber Company Composition and tire with tread containing calcium carbonate
CN102408589A (zh) * 2011-08-08 2012-04-11 四川远星橡胶有限责任公司 一种轮胎胎面环保胶料组合及其制备方法
CN102634082A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 三角轮胎股份有限公司 轮胎胎面底层橡胶组合物及制备方法
CN104788756A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 山东瑞翔轮胎制造有限公司 仿生低温抗湿滑车轮胎橡胶组合物及制备方法
CN105542235A (zh) * 2015-12-17 2016-05-04 山东永泰集团有限公司 一种轮胎式装载机的子午线轮胎胎面基部胶及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6220323B1 (en) * 1998-01-29 2001-04-24 The Goodyear Tire & Rubber Company Composition and tire with tread containing calcium carbonate
CN102408589A (zh) * 2011-08-08 2012-04-11 四川远星橡胶有限责任公司 一种轮胎胎面环保胶料组合及其制备方法
CN102634082A (zh) * 2012-05-02 2012-08-15 三角轮胎股份有限公司 轮胎胎面底层橡胶组合物及制备方法
CN104788756A (zh) * 2015-05-06 2015-07-22 山东瑞翔轮胎制造有限公司 仿生低温抗湿滑车轮胎橡胶组合物及制备方法
CN105542235A (zh) * 2015-12-17 2016-05-04 山东永泰集团有限公司 一种轮胎式装载机的子午线轮胎胎面基部胶及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张兆红: "《橡胶补强填充剂》", 30 June 3013, 化学工业出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110564019A (zh) * 2018-06-05 2019-12-13 中国石油化工股份有限公司 橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用
CN113968999A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 中国石油化工股份有限公司 用于鞋底的橡胶组合物及其应用、硫化橡胶及其制备方法和应用以及含有硫化橡胶的鞋底

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