橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及橡胶领域，公开了一种橡胶组合物，该组合物含有二烯烃橡胶、液体橡胶、增强剂、硫化剂、硫化促进剂、活化剂和第一偶联剂，其特征在于，所述液体橡胶为含硅原子的液体橡胶，所述含硅原子的液体橡胶为双端硅改性的星型丁苯聚合物。本发明专利技术还公开了使用该橡胶组合物制备硫化橡胶的方法以及得到的硫化橡胶和该硫化橡胶作为轮胎胎面材料中的应用。本发明专利技术提供的橡胶组合物很好地解决了轮胎成品在存放过程中加工油容易迁移到轮胎成品表面，使轮胎成品发生颜色变化以及产生质量波动的问题。使用本发明专利技术提供的橡胶组合物制备得到的硫化橡胶具有较低的滚动阻力和较好的抗湿滑性能，综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
橡胶组合物和硫化橡胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及橡胶领域，具体地，涉及一种橡胶组合物、一种硫化橡胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着汽车的日益普及，石油的用量以及二氧化碳的排放量也随之越来越高，并由此导致了石油资源的紧缺和全球气候的变暖。因此，一场降低油耗的汽车工业革命直接引发了汽车制造商对降低轮胎滚动阻力的要求。在阻碍汽车前进的阻力中，滚动阻力占18-30％，滚动阻力能耗约占耗油量的14.4％，这意味着滚动阻力降低30％，则可节油4.5-6％。在降低滚动阻力的同时，轮胎还应具有较好的抗湿滑性能才能满足工业应用的需求。通常情况下，抗湿滑性与滚动阻力可分别由硫化橡胶在0℃及60℃时的损耗因子tanδ值来表征。0℃时的tanδ值越大，抗湿滑性越好；60℃时的tanδ值越小，滚动阻力越低。要使胶料获得良好的综合性能，应尽量增大0℃时的tanδ值，减小60℃时的tanδ值。在降低滚动阻力方面，目前研究的方向较多，包括生胶结构设计、生胶改性、加工工艺改进、轮胎结构设计、轮胎花纹设计等多个方面。US6184296使用经过表面改性的交联顺丁和丁苯粉末橡胶(溶胀指数4～5，粒径60～450nm)，使天然橡胶(NR)配方体系硫化胶的滚动阻力降低，但强力性能未受影响。US6133364把氯甲基苯乙烯接枝到交联丁苯粉末橡胶表面上，然后将其用于NR配方体系中，使硫化胶的滚动阻力降低，而抗湿滑性提高。US6207757用氯甲基苯乙烯改性的交联丁苯粉末橡胶达到了降低NR配方体系硫化胶滚动阻力的作用，同时提高了轮胎的牵引性能和耐用性。上述专利文献中均引入了极性基团，但都存在工艺复杂，而且无法同时起到加工油的作用的缺陷。众所周知，在橡胶制品制备过程中需要加入加工油来改善胶料的加工性能以及降低成本。在轮胎领域，随着“绿色轮胎”概念的提出，配方设计多种多样。因为绿色轮胎的填充体系以白炭黑为主，白炭黑为强极性物质，在橡胶基体中的分散困难，因此需要加入聚乙二醇等助分散剂来解决白炭黑的分散问题。可见，在绿色轮胎配方中既需要引入加工油又需要引入助分散剂，加入的填料品种较多。目前使用的加工油为芳烃油、环烷油等非极性物质，而且分子量偏低，在轮胎成品存放过程中容易迁移到制品表面，使制品发生颜色变化以及产生质量波动。也有采用液体橡胶代替加工油的研究，但是所用液体橡胶仍为非极性，无法帮助白炭黑在橡胶中均匀的分散。例如CN101792545B公开了一种异戊二烯液体橡胶，目的是为了降低橡胶的高抗湿滑性，但这种液体橡胶只适用于炭黑体系，在白炭黑体系中作用不明显。
技术实现思路
为了解决轮胎成品在存放过程中加工油容易迁移到轮胎成品表面，使轮胎成品发生颜色变化以及产生质量波动的问题，本专利技术提供了一种新的橡胶组合物、硫化橡胶及其制备方法和应用。本专利技术的专利技术人经研究后发现，将二烯烃橡胶和液体橡胶互配使用，其中液体橡胶为含硅原子的液体橡胶，可以很好地解决轮胎成品在存放过程中加工油容易迁移到轮胎成品表面，使轮胎成品发生颜色变化以及产生质量波动的问题，而且还能解决白炭黑在橡胶基体中分散困难的问题，从而完成了本专利技术。第一方面，本专利技术提供一种橡胶组合物，该组合物含有二烯烃橡胶、液体橡胶、增强剂、硫化剂、硫化促进剂、活化剂和第一偶联剂，所述液体橡胶为双端硅改性的星型丁苯聚合物，该双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为10-30重量％，1,2结构的含量为0-80重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为1000-30000。第二方面，本专利技术提供一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括将根据本专利技术的第一方面提供的橡胶组合物中的各组分进行混炼，得到混炼胶，然后将所述混炼胶进行硫化。第三方面，本专利技术提供由专利技术的第二方面的方法制备得到的硫化橡胶。第四方面，本专利技术提供所述硫化橡胶作为轮胎胎面材料的应用。本专利技术提供的橡胶组合物中由于引入了含硅原子的液体橡胶，起到了替代填充油和助分散剂的多功能作用，从而很好地解决了白炭黑在橡胶基体中分散困难，以及轮胎成品在存放过程中加工油容易迁移到轮胎成品表面，使轮胎成品发生颜色变化以及产生质量波动的问题。使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低的滚动阻力和较好的抗湿滑性能，综合性能优异。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。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。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种橡胶组合物，该组合物含有二烯烃橡胶、液体橡胶、增强剂、硫化剂、硫化促进剂、活化剂和第一偶联剂，所述液体橡胶为双端硅改性的星型丁苯聚合物，该双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为10-30重量％，1,2结构的含量为0-80重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为1000-30000。优选地，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，1,2结构的含量为40-70重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为3000-15000。优选地，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的分子量分布指数为1.01-1.20；更优选地分子量分布指数为1.06-1.15。在本专利技术中，数均分子量和分子量分布指数根据凝胶渗透色谱法(GPC)检测。优选地，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物通过将苯乙烯单体和丁二烯单体依次与引发剂、第二偶联剂、封端剂进行接触而制得，其中，所述引发剂具有如下式(I)所示的结构：其中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C20的烷基、C2～C20的单烯烃基或C6～C20的芳烷基，R4选自C1～C20的亚烷基。优选地，具有式(I)所示的结构的所述引发剂的制备方法如下：在惰性气体的保护下，将式(II)所示的卤代硅烷与锂在有机溶剂中接触，然后从得到的接触混合物中获得含硅有机锂引发剂(即为式(I)所示的结构的所述引发剂)，其中，R1、R2、R3和R4均与上述相同，X为Cl或Br。优选地，本专利技术的所述C1～C20的烷基包括C1-C20的直链烷基和C3-C20的支链烷基以及C3-C20的环烷基，其具体实例可以包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、正己基、环丙基、环戊基、环己基、4-甲基环己基、4-乙基环己基、4-正丙基环己基、4-正丁基环己基、环辛基和2-乙基环十二基。优选地，本专利技术的所述C2～C20的单烯烃基包括C2-C20的直链单烯烃基和C4-C20的支链单烯烃基，其具体实例可以包括但不限于：乙烯基、丙烯基、2-甲基-2-戊烯基、2-甲基-3-乙基-十二烯基。优选地，本专利技术的所述C6～C20的芳烷基的具体实例可以包括但不限于：苯基、萘基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、2-异丁基苯基和4,5,-二甲基萘基。优选地，在式(I)和式(II)所示的结构中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C20的烷基，进一步优选为C1～C12的烷基。R4优选为C1～C20的亚烷基，进一步优选为C2～C5的亚烷基。进一步优选地，在式(I)和式(II)所示的结构中，R1、R2和R3各自独立地选自甲基、乙基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶组合物，该组合物含有二烯烃橡胶、液体橡胶、增强剂、硫化剂、硫化促进剂、活化剂和第一偶联剂，其特征在于，所述液体橡胶为双端硅改性的星型丁苯聚合物，该双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为10‑30重量％，1,2结构的含量为0‑80重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为1000‑30000。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶组合物，该组合物含有二烯烃橡胶、液体橡胶、增强剂、硫化剂、硫化促进剂、活化剂和第一偶联剂，其特征在于，所述液体橡胶为双端硅改性的星型丁苯聚合物，该双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为10-30重量％，1,2结构的含量为0-80重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为1000-30000。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物中苯乙烯结构单元的含量为15-25重量％，1,2结构的含量为40-70重量％，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物的数均分子量为3000-15000。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述双端硅改性的星型丁苯聚合物通过将苯乙烯单体和丁二烯单体依次与引发剂、第二偶联剂、封端剂进行接触而制得，其中，所述引发剂具有如下式(I)所示的结构：其中，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C20的烷基、C2～C20的单烯烃基或C6～C20的芳烷基，R4选自C1～C20的亚烷基，优选地，R1、R2和R3各自独立地选自C1～C12的烷基，R4选自C2～C5的亚烷基；所述第二偶联剂为对二乙烯基苯、间二乙烯基苯和邻二乙烯基苯中的至少一种，优选地，所述第二偶联剂为对二乙烯基苯和/或间二乙烯基苯；以及所述封端剂为含单氯或单溴的烷氧基硅烷，优选地，所述封端剂选自三甲氧基氯硅烷、二甲氧基一乙氧基氯硅烷、二乙氧基一甲氧基氯硅烷、三乙氧基氯硅烷、二甲氧基一乙氧基溴硅烷、二乙氧基一甲氧基溴硅烷、三甲氧基溴硅烷、三乙氧基溴硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷、氯丙基二乙氧基一甲氧基硅烷、溴丙基三甲氧基硅烷、溴丙基三乙氧基硅烷和溴丙基二乙氧基一甲氧基硅烷中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其中，所述二烯烃橡胶选自聚丁二烯橡胶、充油溶聚丁苯橡胶和非充油溶聚丁苯橡胶中的至少一种；优选地所述二烯烃橡胶中含有0.1-100重量％、优选50-100重量％、进一步优选70-100重量％的所述充油溶聚丁苯橡胶。5.根据权利要求4所述的组合物，其中，所述充油溶聚丁苯橡胶中苯乙烯结构单元的含量为10-30重量％，1,2结构的含量为40-70重量％，门尼粘度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：解希铭，姜科，王丽静，刘翠云，刘苹，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：北京,11