反应性溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法和硫化橡胶技术

本发明专利技术提供了一种反应性丁苯橡胶组合物及其制备方法和硫化橡胶。所述官能化溶聚丁苯橡胶组合物包含官能化溶聚丁苯橡胶、增强剂、硫化剂、硫化活化剂和促进剂；其中官能化溶聚丁苯橡胶具有包含可热解碳碳弱键的侧基，其与增强剂产生化学结合，可明显改善增强剂在橡胶基体中的分散性；其中增强剂为炭黑，包括硬质炭黑、半硬质炭黑和软质炭黑等。所述溶聚丁苯橡胶是一种高强、高抗湿滑性、低滚动阻力的综合性能全面的新型节能橡胶，可以用于制备高性能汽车胎面胶。

Reactive soluble butadiene styrene rubber composition, process for producing the same, and vulcanized rubber

The present invention provides a reactive butadiene styrene rubber composition and a process for preparing the same and vulcanized rubber. The functionalized SSBR composition comprising functionalized SSBR, reinforcing agent, curing agent, curing agent and promoter activation; the functionalized SSBR with containing side groups of pyrolytic carbon carbon bonds and the weak, reinforcing agents produce chemical combination, can significantly improve the dispersibility in reinforcing agent the rubber matrix; the reinforcing agent for carbon black, including hard black and semi hard carbon black and soft carbon black. The solution polymerized butadiene styrene rubber is a new energy-saving rubber with high strength, high moisture resistance and low rolling resistance, and can be used for preparing high-performance automobile tread rubber.

【技术实现步骤摘要】
反应性溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法和硫化橡胶
本专利技术属于合成橡胶领域，涉及一类官能化溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法和硫化橡胶。
技术介绍
目前，随着节能环保、高性能绿色子午轮胎的发展，降低轮胎的滚动阻力成为世界轮胎工业的发展趋势。为了降低轮胎滚动阻力，除了对轮胎结构进行优化设计以外，国内外还在合成高性能橡胶基体以及设计实用配方两方面进行了广泛深入的研究。溶聚丁苯橡胶作为制作绿色子午轮胎的最佳胶种，具有耐磨、耐寒、生热低、收缩性低以及硫化速度快等优点，兼具滚动阻力小，抗湿滑性能和耐磨性能优异等优点。因此，丁苯橡胶的官能化研究被作为轮胎产品高性能化的重要措施之一。目前为止，丁苯橡胶的官能化方法主要包括丁苯橡胶链端官能化和链中官能化。由于橡胶链端基数目有限，难以对引入橡胶链官能团的数量进行调控，因此官能化效果很难令人满意。近年来人们已把研究重点集中到链中官能化上来。链中官能化溶聚丁苯橡胶主要是通过官能化单体与苯乙烯、丁二烯共聚合的方法，将O、S、N、Si、Sn等杂原子引入到橡胶链中。例如，中国专利CN104017133中，通过1,1-双(4-二甲胺基苯基)乙烯官能化单体与苯乙烯、丁二烯负离子共聚合的方法，制备了含氮链中功能化溶聚丁苯橡胶，一方面改善了炭黑在橡胶基体中的分散性，提高炭黑的补强效果，另一方面有效控制了活跃高分子链的运动摩擦生热。文献(杨金娟,栗晓杰,陈力军,等.溶聚丁苯橡胶接枝MAH的改性研究[J].现代化工,2014,1:018)报道了一种以马来酸酐为极性单体改性的溶聚丁苯橡胶，改性后的丁苯橡胶力学性能与抗湿滑性能提高，同时滚动阻力降低，可应用于绿色轮胎。上述官能化方法主要通过杂原子与炭黑表面官能团的极性吸引作用或者氢键作用提高炭黑对橡胶基体的补强作用。这种橡胶-填料间的相互作用属于分子间作用力，并不太强，高性能化效果有限。另外，链中极性基团的引入不仅增加了橡胶与填料的相互作用力，同时也增加了橡胶分子间的作用力，这势必会增加轮胎使用过程中的生热，同时使得混炼胶的门尼粘度大大增加，给橡胶加工带来困难。此外，当橡胶组合物中补强剂采用官能团含量较少的炉法炭黑时，橡胶-填料间的相互作用点的数量少，这会一定程度降低补强效果。基于以上技术背景，本专利技术提出了一种含有可热解的碳碳弱键结构的溶聚丁苯橡胶。众所周知，炭黑主要由多环芳烃构成，是强的自由基受体。另一方面，碳碳弱键官能化溶聚丁苯橡胶的弱键侧链加热断键可产生聚合物自由基。因此碳碳弱键官能化丁苯橡胶可以与炭黑之间通过共价键形成强的界面作用，进而改善炭黑在橡胶基体中的分散性，提高炭黑对橡胶基体的补强效果。与此同时，该官能化丁苯橡胶不含有极性基团，不会增加橡胶分子间的作用力，不会对加工性能产生不利影响。本专利技术适用于任何种类的炭黑补强剂，具有普适性。本专利技术提供的方法制备得到的丁苯共聚物作为橡胶基胶得到的硫化橡胶具有非常优异的力学性能并且同时具有低的滚动阻力和优异的抗湿滑性能。因此，含有弱键结构的溶聚丁苯橡胶非常适用于高性能绿色节能轮胎的胎面胶。
技术实现思路
针对现有技术的问题，本专利技术的目的之一是提供一种新的含有碳碳弱键的丁苯橡胶的组合物。该丁苯橡胶改善了表面含较少官能团的炭黑对橡胶基体中的补强效果。本专利技术的另一个目的是提供所述橡胶组合物的制备方法。本专利技术的再一个目的是提供所述橡胶组合物的硫化胶，该橡胶组合物的硫化胶同时具有低的滚动阻力和优异的抗湿滑性能。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供的橡胶组合物含有橡胶基胶、增强剂、硫化剂、硫化活化剂和硫化促进剂。本专利技术对所述橡胶基胶、增强剂、硫化剂、硫化活化剂和硫化促进剂的含量没有特别地限定，例如，相对于100重量份的所述橡胶基胶，所述增强剂的含量可以为10-70重量份，优选为30-60重量份；所述硫化剂的含量可以为0.5-3重量份，优选为1-2重量份；所述硫化活化剂的含量可以为2-10重量份，优选为5-8重量份；所述硫化促进剂的含量可以为1-3重量份，优选为1-2重量份。所述橡胶组合物中官能化溶聚丁苯橡胶含有-C6H4CH2C(R1R2R3)侧基结构，R1、R2、R3为氢原子、烷基、芳基或芳烷基,且其中至少一个为芳基或者芳烷基，侧基结构质量分数为0.1％-10％，结构式如下：所述增强剂可以为现有的各种能够提高橡胶组合物强度作用的炭黑，例如硬质炭黑、半硬质炭黑和软质炭黑等。所述硫化剂的种类可以为本领域的常规选择，例如可以选自硫磺。所述硫化活化剂的种类可以为本领域的常规选择，例如，可以选自氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的至少一种，优选为氧化锌和硬脂酸的混合物。所述硫化促进剂可以为现有的各种能够缩短硫化时间、降低硫化温度、减少硫化剂用量并提高橡胶的物理机械性能的物质，例如，可以为二苯胍(促进剂D)、二硫化四甲基秋兰姆(促进剂TT)、2-硫醇基苯骈噻唑(促进剂M)、亚乙基硫脲(促进剂NA-22)和N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺(促进剂CZ)中的至少一种。根据本专利技术提供的橡胶组合物，所述橡胶组合物还可以含有防老剂和/或填充油。当所述橡胶组合物中含有防老剂时，相对于100重量份的橡胶基胶，所述防老剂的含量可以为0.5-5重量份，优选为1-2重量份。当所述橡胶组合物中含有填充油时，相对于100重量份的橡胶基胶，所述填充油的含量可以为2-10重量份，优选为3-5重量份。此外，本专利技术提供的硫化橡胶由上述橡胶组合物混炼并硫化制备得到。所述橡胶混合物的混炼分两步进行。首先将上述碳碳弱键官能化橡胶增强剂按所述量和所述溶聚丁苯橡胶进行混合至均匀并在70℃-150℃下进行热处理5-30分钟以使聚合物与炭黑发生接枝反应，优选90℃下热处理10分钟。然后，将上述所得反应混合物和所述橡胶其他组分进行混炼得到溶聚丁苯橡胶的组合物。第二步混炼的方式和条件可以为本领域的常规选择。通常来说，所述混炼可以在开炼机、密炼机或双辊炼胶机中进行。其中，各物质之间的混炼可以同步进行，也可以分步进行，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。所述硫化可以在硫化床或平板硫化机中进行。将混炼胶进行硫化的方法和条件均可以为本领域的常规选择，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。采用拉力机按照国标测试分析硫化橡胶的常温力学性能，拉伸强度、100％定伸应力、扯断伸长率和撕裂强度。采用动态热机械分析仪分析动态力学性能。本专利技术的含碳碳弱键官能化溶聚丁苯橡胶组合物提高了表面含较少官能团的炭黑及其他不同种类炭黑对橡胶基体中的补强作用，其制备方法具有普适性且简单易行，可实施性强的特点。与此同时，该官能化丁苯橡胶不含有极性基团，不会增加橡胶分子间的作用力，不会加工性能产生不利影响。本专利技术所提供的溶聚丁苯橡胶组合物的硫化橡胶具有非常优异的力学性能，同时具有低的滚动阻力和优异的抗湿滑性能，因此，含有弱键结构的溶聚丁苯橡胶非常适用于高性能绿色节能轮胎的胎面胶。该橡胶组合物及其硫化胶的制备方法简便，容易在工业上实现。具体实施方式下面的实例是为了进一步说明本专利技术的方法，但不应受此限制。实施例1将100重量份的丁苯共聚物J1(数均分子量为1.82×105，分子量分布1.08；侧基结构为-C6H4CH2CH(C6H5)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应性溶聚丁苯橡胶组合物，其特征在于，包含官能化溶聚丁苯橡胶、炭黑、硫化剂、硫化活化剂、硫化促进剂、防老剂和填充油；以官能化溶聚丁苯橡胶100重量份计，炭黑组份为10‑70份，硫化剂的含量为0.5‑3重量份，硫化活化剂的含量为2‑10重量份，硫化促进剂的含量为1‑3重量份，防老剂的含量为0.5‑5重量份，填充油的含量为2‑10重量份。

【技术特征摘要】
1.一种反应性溶聚丁苯橡胶组合物，其特征在于，包含官能化溶聚丁苯橡胶、炭黑、硫化剂、硫化活化剂、硫化促进剂、防老剂和填充油；以官能化溶聚丁苯橡胶100重量份计，炭黑组份为10-70份，硫化剂的含量为0.5-3重量份，硫化活化剂的含量为2-10重量份，硫化促进剂的含量为1-3重量份，防老剂的含量为0.5-5重量份，填充油的含量为2-10重量份。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中，所述橡胶组合物中官能化溶聚丁苯橡胶含有-C6H4CH2C(R1R2R3)侧基结构，R1、R2、R3为氢原...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丙勇，黄明路，鲁建民，刘静伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11