CN108586849A - 一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，涉及汽车轮胎材料技术领域。一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：天然橡胶40～55份、合成橡胶50～70份、苯乙烯类热塑性弹性体10～50份、增粘剂5～20份、炭黑50～60份以及硫化剂4～8份。该组合物成本低，绿色环保同时耐磨防爆性能佳。上述复合橡胶组合物的制备方法，将天然橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100‑200℃下加入硫化剂进行硫化。该制备方法能够将各原料得到充分的运用，同时可操作性较强。
Description
技术领域
本发明涉及汽车轮胎材料技术领域，且特别涉及一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业和交通运输业的高速发展、公路建设特别是高速公路的迅猛发展，迫切需要各种高性能轮胎。其中，橡胶是制造轮胎的主体材料，占轮胎质量的45％～50％。实际上，轮胎是一个用橡胶把纤维、金属完全固定粘合在一起的复合体。
目前，轮胎的生产总值已占到橡胶工业的一半以上，位居各种橡胶制品之首，因此对橡胶的需求越来越大；但是现有的技术中，在保证绿色环保和耐磨防爆等性能的前提下，所需的原材料较多且成本较高，对日益发展的汽车行业来说压力十分大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，此组合物成本低，绿色环保同时耐磨防爆性能佳。
本发明的另一目的在于提供一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，该方法简单，可操作性强，利用工业化大规模生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶40～55份，天然橡胶由三叶橡胶树、杜仲和蒲公英中的至少一种提取而成；
合成橡胶50～70份；合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶、稀土顺丁橡胶和聚丁二烯中的至少一种；
苯乙烯类热塑性弹性体10～50份；
增粘剂5～20份；增粘剂包括氢化松香和松香季戊四醇酯中的任一种；
炭黑50～60份；
硫化剂4～8份。
本发明提出一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，其包括：将天然橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
本发明提出的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物及其制备方法的有益效果是：
一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：天然橡胶40～55份、合成橡胶50～70份、苯乙烯类热塑性弹性体10～50份、增粘剂5～20份、炭黑50～60份以及硫化剂4～8份。天然橡胶由三叶橡胶树、杜仲和蒲公英中的至少一种提取而成。三叶橡胶树、杜仲和蒲公英富含丰富的天然橡胶原料，同时其都属于天然植物，不仅绿色环保，生产成本较低，同时提取出来的天然橡胶的质量较佳。苯乙烯类热塑性弹性体，是低价的热塑性弹性体并且是应用最广泛的，同时具有较佳的防爆性能。其抗拉强度很低，但伸长强度高于合成橡胶(如丁苯橡胶)或天然橡胶，因此将苯乙烯类热塑性弹性体与合成橡胶、天然橡胶联合使用，能取长补短，协同发挥作用，一方面苯乙烯类热塑性弹性体能够弥补天然橡胶和合成橡胶的不足，另一方面苯乙烯类热塑性弹性体还具有很好的粘合剂，将天然橡胶和合成橡胶紧密的混合在一起。其次，上述各原料的配比科学合理，各原料之间能协同发挥作用，使汽车轮胎的性能更佳。
一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，将天然橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。该制备方法能够将各原料得到充分的运用，同时可操作性较强。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物及其制备方法进行具体说明。
一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：天然橡胶40～55份、合成橡胶50～70份、苯乙烯类热塑性弹性体10～50份、增粘剂5～20份、炭黑50～60份以及硫化剂4～8份。
其中，天然橡胶由三叶橡胶树、杜仲和蒲公英中的至少一种提取而成。三叶橡胶树、杜仲和蒲公英富含丰富的天然橡胶原料，同时其都属于天然植物，不仅绿色环保，生产成本较低，同时提取出来的天然橡胶的质量较佳。
合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶、稀土顺丁橡胶和聚丁二烯中的至少一种。溶聚丁苯橡胶具有优良的耐磨性能、耐屈挠性能、耐低温性能。稀土顺丁橡胶具有较高的弹性、较好的拉伸性能以及优异的耐磨和抗疲劳性。聚丁烯具有更好的高弹性、耐磨损的特点，节能环保。
苯乙烯类热塑性弹性体，是低价的热塑性弹性体并且是应用最广泛的，同时具有较佳的防爆性能。其抗拉强度很低，但伸长强度高于合成橡胶(如丁苯橡胶)或天然橡胶，因此将苯乙烯类热塑性弹性体与合成橡胶、天然橡胶联合使用，能取长补短，协同发挥作用，一方面苯乙烯类热塑性弹性体能够弥补天然橡胶和合成橡胶的不足，另一方面苯乙烯类热塑性弹性体还具有很好的粘合剂，将天然橡胶和合成橡胶紧密的混合在一起。
增粘剂包括氢化松香和松香季戊四醇酯中的任一种。选用粘度较大的氢化松香和松香季戊四醇酯能够使汽车轮胎的强度更大。
其次，上述各原料的配比科学合理，各原料之间能协同发挥作用，使汽车轮胎的性能更佳。
进一步地，在本发明实施例较佳的实施方式中，复合橡胶组合物包括：天然橡胶50份，天然橡胶由易得且便于提取的蒲公英提取而成；合成橡胶55份，合成橡胶包括聚丁二烯；苯乙烯类热塑性弹性体25份；增粘剂15份，增粘剂包括松香季戊四醇酯；炭黑55份；以及硫化剂5份。在该配比下，汽车轮胎的强度不仅大，防爆性能佳，同时成本最低。
优选地，聚丁二烯由丁二烯在稀土金属络合物的催化下聚合而成。需要说明的是，稀土金属络合物是由稀土金属钐和甲烷结合而成，其催化得到的聚丁二烯具有更好的耐磨损的性能，同时所需的温度也较低，一般在-10℃～80℃即可。较佳地，丁二烯在55℃～65℃下聚合而成聚丁二烯。在该温度下，丁二烯在稀土金属络合物的催化下能有效聚合为聚丁二烯。
进一步地，蒲公英选用斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中的至少一种。斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中含有丰富的橡胶原料，且经过研究，斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中的橡胶原料的纯度高，且便于提取。
复合橡胶组合物还包括抗氧化剂1～5份。在复合橡胶组合物中添加抗氧化剂，能够防止各原料，尤其是苯乙烯类热塑性弹性体被氧化。在本实施例中，优选地，抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
优选地，硫化剂包括过氧化钡、过氧化镁和过氧化异氯丙苯中的至少一种。上述硫化剂的氧化较佳，同时能够与其他各原料充分的混合作用。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，将天然橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。优选地，依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型之前，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入合成橡胶开炼至少0.5h。先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合，再加入合成橡胶，能够使天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体开炼得更充分。该制备方法能够将各原料得到充分的运用，同时可操作性较强。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶55份；天然橡胶由三叶橡胶树提取而成。
合成橡胶70份；合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶。
苯乙烯类热塑性弹性体50份；
增粘剂20份；增粘剂包括氢化松香。
炭黑60份；
硫化剂8份。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，将天然橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
实施例2
本实施例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶55份；天然橡胶由三叶橡胶树提取而成。
合成橡胶70份；合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶。
苯乙烯类热塑性弹性体50份；
增粘剂20份；增粘剂包括氢化松香。
炭黑60份；
硫化剂8份；硫化剂包括过氧化钡。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入合成橡胶开炼至少0.5h，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
实施例3
本实施例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶40份；天然橡胶由杜仲提取而成。
合成橡胶50份；合成橡胶包括稀土顺丁橡胶。
苯乙烯类热塑性弹性体10份；
增粘剂5份；增粘剂包括松香季戊四醇酯。
炭黑50份；
硫化剂4份；硫化剂包括过氧化镁。
抗氧化剂1份。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入合成橡胶开炼至少0.5h，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
实施例4
本实施例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶50份；天然橡胶由蒲公英提取而成。
合成橡胶60份；合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶。
苯乙烯类热塑性弹性体30份；
增粘剂10份；增粘剂包括松香季戊四醇酯。
炭黑50～60份；
硫化剂5.5份。硫化剂包括过氧化异氯丙苯。
抗氧化剂5份。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入合成橡胶开炼至少0.5h，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
实施例5
本实施例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶50份；天然橡胶由蒲公英提取而成。蒲公英选用斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中的至少一种。
合成橡胶55份；合成橡胶包括聚丁二烯中。聚丁二烯由丁二烯在稀土金属络合物的催化下聚合而成
苯乙烯类热塑性弹性体25份；
增粘剂15份；增粘剂包括松香季戊四醇酯。
炭黑55份；
硫化剂5份；硫化剂包括过氧化异氯丙苯。
抗氧化剂1.5份；抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本实施例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入合成橡胶开炼至少0.5h，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
对比例1
本对比例提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，按照重量份数计，包括：
天然橡胶50份；天然橡胶由蒲公英提取而成。蒲公英选用斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中的至少一种。
合成橡胶55份；合成橡胶包括聚丁二烯中。聚丁二烯由丁二烯在稀土金属络合物的催化下聚合而成
增粘剂15份；增粘剂包括松香季戊四醇酯。
炭黑55份；
硫化剂5份；硫化剂包括过氧化异氯丙苯。
抗氧化剂1.5份；抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本对比例还提供了一种上述用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，将天然橡胶和合成橡胶混合开炼后，再依次加入增粘剂和炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入硫化剂进行硫化。
试验例
检测实施例1～5以及对比例1提供的橡胶组合物硫化后的性能参数，结果见表1。
表1测试结果
根据表1可得，与对比例1相比，实施例1～5对应的拉伸强度和撕裂强度检测的结果较强，说明实施例1～5提供的复合橡胶组合物的强度较大，说明是否添加苯乙烯类热塑性弹性体对强度影响较大。其中，实施例1和实施例2相比，实施例2的结果较佳，说明实施例2在制备时，先将天然橡胶和苯乙烯类热塑性弹性体混合，再加入合成橡胶，最后得到的材料的强度较大。
综上所述，本发明提供的一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，成本低，绿色环保同时耐磨防爆性能佳。其制备方法简单，可操作性强。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，按照重量份数计，包括：
天然橡胶40～55份，所述天然橡胶由三叶橡胶树、杜仲和蒲公英中的至少一种提取而成；
合成橡胶50～70份；所述合成橡胶包括溶聚丁苯橡胶、稀土顺丁橡胶和聚丁二烯中的至少一种；
苯乙烯类热塑性弹性体10～50份；
增粘剂5～20份；所述增粘剂包括氢化松香和松香季戊四醇酯中的任一种；
炭黑50～60份；
以及硫化剂4～8份。
2.根据权利要求1所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，包括：
所述天然橡胶50份，所述天然橡胶由所述蒲公英提取而成；
所述合成橡胶55份；所述合成橡胶包括所述聚丁二烯；
所述苯乙烯类热塑性弹性体25份；
所述增粘剂15份；所述增粘剂包括所述松香季戊四醇酯；
所述炭黑55份；
以及所述硫化剂5份。
3.根据权利要求1或2所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，所述聚丁二烯由丁二烯在稀土金属络合物的催化下聚合而成。
4.根据权利要求3所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，所述丁二烯在55℃～65℃下聚合而成所述聚丁二烯。
5.根据权利要求1或2所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，所述蒲公英选用斑叶蒲公英、多裂蒲公英和苍叶蒲公英中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，还包括抗氧化剂1～5份。
7.根据权利要求6所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
8.根据权利要求1所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物，其特征在于，所述硫化剂包括过氧化钡、过氧化镁和过氧化异氯丙苯中的至少一种。
9.一种如权利要求1所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，其特征在于，将所述天然橡胶、所述苯乙烯类热塑性弹性体和所述合成橡胶混合开炼后，再依次加入所述增粘剂和所述炭黑混合加热成型，最后再将成型后的橡胶在100-200℃下加入所述硫化剂进行硫化。
10.根据权利要求9所述的用于汽车轮胎的复合橡胶组合物的制备方法，其特征在于，依次加入所述增粘剂和所述炭黑混合加热成型之前，先将所述天然橡胶和所述苯乙烯类热塑性弹性体混合开炼至少2h后，再加入所述合成橡胶开炼至少0.5h。
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