橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用技术

技术编号:10048724 阅读:137 留言:0更新日期:2014-05-15 13:07
本发明专利技术公开了一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用。所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、偶联剂、防老剂、硫化剂和硫化促进剂,其特征在于,所述偶联剂含有低聚物偶联剂,所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si-OH发生缩合反应的基团,所述低聚物偶联剂的数均分子量为2000-5000。本发明专利技术能够有效地改善白炭黑在橡胶基体中的分散,提高了填料-橡胶界面结合,从而使得混炼胶强度高、加工性能好,且硫化胶的机械力学性能也非常好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用
技术介绍
近年来我国乙烯工业发展迅速,我国快速发展的乙烯工业可提供大量含异戊二烯的C5馏分资源,使生产大量性能优良的三元集成橡胶(SIBR)成为可能。随着化石燃料及原材料资源的日益减少,汽车行业对轮胎节能的要求也越来越迫切,而生产白炭黑不用化石原料,以上因素将使SIBR/白炭黑新型绿色轮胎胎面胶成为研发应用的热点,市场潜力巨大。EP863182B1公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物,其主要组成为:以100重量份橡胶为基准:含有40-75phr含锡或硅的偶联剂偶联并且异戊二烯封端的三元集成橡胶(SIBR),SIBR含有1-20重量%的苯乙烯链段,12-40重量%的异戊二烯链段,40-87重量%的无规分布1,3-丁二烯链段,Tg范围在-60℃到-85℃;45-150phr的填料,包括30-90phr的白炭黑以及2-60phr的炭黑;所述组合物中还含有硅烷偶联剂及其他活化剂、硫化剂、硫化促进剂等。US5489627A公开了一种主要用于胎面胶的橡胶组合物,其主要组成为:以100重量份橡胶为基准:含有1.0-15phr的环氧化天然橡胶,1.0-15phr的羧基丁腈橡胶,98-70phr的其他橡胶,包括选自中乙烯基聚丁二烯、丁苯橡胶、异戊橡胶、反式异戊橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯-异戊二烯橡胶、三元集成橡胶、丁腈橡胶中的一种或几种的混合物;含有10-50phr的白炭黑;含有0.5-8.5phr的硅烷偶联剂及其他助剂,其中,所述硅烷偶联剂为Si69双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双-[γ-(三甲氧基硅)丙基]-四硫化物以及Si69接枝的白炭黑。在现有技术的橡胶组合物中,填料通常为白炭黑和炭黑并用,采用的偶联剂通常为硅烷偶联剂。由于现有技术的橡胶组合物中的填料,如白炭黑和炭黑的分散不均匀,因而导致由该橡胶组合物得到的混炼胶的强度和加工性能不甚理想,因而由所述混炼胶得到的硫化橡胶的机械力学性能不甚理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的橡胶组合物的上述缺陷,而提供一种能够提高填料白炭黑的分散性的橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法以及硫化橡胶的应用,使由橡胶组合物得到的混炼胶具有较高的强度和加工性能,使得硫化橡胶的具有较佳的机械性能。本专利技术提供了一种橡胶组合物,所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、偶联剂、防老剂、硫化剂和硫化促进剂,其中,所述偶联剂含有低聚物偶联剂,所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si-OH发生缩合反应的基团,所述低聚物偶联剂的数均分子量为2000-5000。本专利技术的专利技术人发现,三元集成橡胶/白炭黑复合材料以其优异的抗湿滑性能和耐磨性能成为将来新型绿色轮胎胎面胶的首选材料之一,但是,由于白炭黑在材料中易自聚集而影响了白炭黑填料在橡胶中补强作用的发挥,同时还可能使胶料生热加剧。而本专利技术提供的橡胶组合物的偶联剂中含有所述低聚物偶联剂,能够显著改善白炭黑在橡胶基体中的分散,提高填料-橡胶的界面结合,从而提高得到的混炼胶的强度和加工性能,以及硫化橡胶的机械力学性能。本专利技术的另一目的是提供一种硫化橡胶的制备方法,该方法包括将本发明所述的橡胶组合物混合均匀,得到混炼胶,并将所述混炼胶硫化,得到硫化橡胶。本专利技术的再一目的是提供一种由本专利技术的制备方法得到的硫化橡胶。采用本专利技术提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较好的机械力学性能,制成的胎面胶材料的滚动阻力、耐磨性及抗湿滑性能具有较好的平衡。本专利技术的再一目的是提供一种采用本专利技术所述的硫化橡胶制备的轮胎。在本专利技术提供的橡胶组合物中,优选情况下,所述二烯烃橡胶为三元集成橡胶和/或溶聚丁苯橡胶,填料全部为白炭黑,偶联剂含有所述低聚物偶联剂,或者以一定的比例与常规的Si69等硅烷偶联剂配合使用时,能够进一步提高橡胶的加工性能;更优选情况下,所述橡胶组合物中还含有活化剂,优选为氧化锌和硬脂酸,所述活化剂能够显著提高所述橡胶的硫化度和耐热性;再优选情况下,所述橡胶组合物中还含有分散剂等以进一步促进填料的分散,以进一步提高橡胶的加工性能及使用性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为由本专利技术的方法得到的混炼胶H1-H5的频率扫描曲线;图2为由本专利技术的方法得到的混炼胶H1-H5的拉伸曲线;图3为由本专利技术的方法得到的硫化橡胶S1-S5的抗湿滑性能、耐磨性、滚动阻力的平衡关系图;图4为本专利技术采用的低聚物偶联剂Ci800的红外光谱谱图。具体实施方式以下对本专利技术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专利技术,并不用于限制本专利技术。按照本专利技术,所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、偶联剂、防老剂、硫化剂和硫化促进剂,其中,所述偶联剂含有低聚物偶联剂,所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si-OH发生缩合反应的基团,所述低聚物偶联剂的数均分子量为2000-5000,优选为3000-4000。在橡胶塑料加工中,使两种不相容的材料结合成一体的技术关键是物质的表面处理,而目前应用最多的是偶联剂活化。因常规偶联剂的有机链段较短,与基体作用小,对材料力学性能的提高、制品性能的改善有限。因此,人们希望能采用一种新型结构的偶联剂,除了能保持传统偶联剂的双亲结构外,还能以更强的结合力与基础树脂缠绕、键合、缔合或发生其它形式的物理作用。按照本专利技术,所述低聚物偶联剂能够增强二烯烃橡胶与白炭黑之间的界面作用力,提高白炭黑在二烯烃橡胶中的相容性;即,能够达到显著改善白炭黑在橡胶基体中的分散,提高填料-橡胶的界面结合的作用。由于所述低聚物偶联剂的分子量比较大,并为通过在非极性链段中添加极性基团,共聚构成两亲性(亲油、亲水)物质,这样的结构决定了它具有优良的偶联作用,借助于分子间的键合力,促使两种不相容的物质结合在一体,进而得到稳定的共混物。所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si-OH发生缩合反应的基团例如可以为羧基(-COOH)、羟基(-OH)、酯基(-COO-)、酸酐基(-O-CO-O-)和醛基(-CO-)中的至少一种官能团,所述低聚物偶联剂分子的端基可以为羧基、羟本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种橡胶组合物,所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、偶联剂、防老剂、硫化剂和硫化促进剂,其特征在于,所述偶联剂含有低聚物偶联剂,所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si?OH发生缩合反应的基团,所述低聚物偶联剂的数均分子量为2000?5000。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶组合物,所述橡胶组合物含有二烯烃橡胶、白炭黑、偶联
剂、防老剂、硫化剂和硫化促进剂,其特征在于,所述偶联剂含有低聚物偶
联剂,所述低聚物偶联剂分子结构中含有能够与Si-OH发生缩合反应的基
团,所述低聚物偶联剂的数均分子量为2000-5000。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其中,以1mol低聚物偶联剂分
子为基准,所述低聚物偶联剂分子结构中含有的能够与Si-OH发生缩合反应
的基团至少为1mol;所述低聚物偶联剂的数均分子量为3000-4000。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物,其中,所述低聚物偶联剂
含有由丁二烯1,2-聚合形成的结构单元,由丁二烯1,4-聚合形成的结构单元
以及由马来酸酐形成的结构单元,由丁二烯1,2-聚合形成的结构单元与由马
来酸酐形成的结构单元的摩尔比至少为1:1以上;由丁二烯1,4-聚合形成的
结构单元与由马来酸酐形成的结构单元的摩尔比至少为4:1以上,优选,所
述低聚物偶联剂还含有由单乙烯基芳烃形成的结构单元,由单乙烯芳烃形成
的结构单元与由马来酸酐形成的结构单元的摩尔比为0.1-1:1。
4.根据权利要求1或2所述的橡胶组合物,其中,所述低聚物偶联剂
的含量为偶联剂总质量的25-100重量%,优选,所述硅烷偶联剂与低聚物偶
联剂的质量比为0.5-3:1。
5.根据权利要求1所述的橡胶组合物,其中,所述偶联剂还含有硅烷
偶联剂,所述硅烷偶联剂具有式(Ⅰ)所示的结构,式中,R为乙烯基、环
氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基或3-丙酰基硫代-1-丙基;X1、X2和X3相同或不同,均为能够水解的官能团,优选,X1、X2和X3各自为甲氧基、

\t乙氧基或氯;
6.根据权利要求5所述的橡胶组合物,其中,所述硅烷偶联剂选自双
-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物和3-丙酰
基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1、2、5或6所述的橡胶组合物,其中,以100重量
份的二烯烃橡胶为基准,所述白炭黑的含量为20-80重量份,所述偶联剂为
4-15重量份,所述硫化剂的含量为1.5-2.5重量份,所述硫化促进剂的含量
为1-4重量份,所述防老剂的含量为1-3重量份;优选所述偶联剂的总质量
与白炭黑的质量比为0.05-0.3:1。
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物,其中,所述二烯烃橡胶含有溶
聚丁苯橡胶和/或三元集成橡胶;二烯烃橡胶的分子量分布为1.0-5.0,门尼
粘度为45-60。
9....

【专利技术属性】
技术研发人员:赵青松于国柱王丽丽曲亮靓李静刘苹刘翠云乔勋昌李绍宁
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1