改性主体橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及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，公开了一种改性主体橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法和应用。制备改性主体橡胶的方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130‑200℃，预混炼的时间为1‑20min。由所述改性主体橡胶制备得到的硫化橡胶具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能，且所述硫化橡胶能够用于制备绿色轮胎胎面胶。

Modified main rubber and its preparation method, rubber composition, vulcanized rubber, preparation method and application thereof

The invention relates to the rubber field, discloses a modified main rubber, a preparation method, a rubber composition and vulcanized rubber, and a preparation method and application thereof. The methods of preparing the modified main rubber include: premixing the main rubber with silane coupling agent or silane coupling agent and reinforcing agent. The premixed temperature is 130 200 degrees C, and the premixing time is 1 20min. The vulcanized rubber obtained from the modified main rubber has high strength, high wear resistance, low rolling resistance and high wet skid resistance, and the vulcanized rubber can be used in the preparation of green tire tread.

【技术实现步骤摘要】
改性主体橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及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，涉及一种改性主体橡胶、一种制备改性主体橡胶的方法以及由该方法制备得到的改性主体橡胶、一种橡胶组合物、一种硫化橡胶、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和硫化橡胶作为轮胎胎面材料的应用。
技术介绍
随着汽车的普及，石油的用量以及二氧化碳的排放量越来越高，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，并尽量减小60℃时的tanδ值。CN101962423A通过对由溶液聚合制备得到的共轭二烯烃/单乙烯基芳烃共聚物橡胶进行研究发现，使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节体系，可以制备出具有较低聚苯乙烯微嵌段含量、中等乙烯基含量的高抗湿滑和低滚动阻力的三元共聚橡胶。该三元共聚物0℃时的tanδ值为0.25-0.96，60℃时的tanδ值低于0.12。CN101319064A通过在溶聚丁苯橡胶聚合末期加入硅烷偶联剂封端，制得末端带硅氧烷基团的溶聚丁苯橡胶胶液，在胶液中加入白炭黑粉体后充分搅拌，经共凝聚、热处理后获得分子末端与填料牢固键接的复合材料。该纳米复合材料具有优异的填料-橡胶相互作用和界面结合，表现出高抗湿滑性、低滚动阻力和优异的物机性能。CN101113217A提供的橡胶组合物包含不低于10重量份的具有不低于22nm平均粒径的二氧化硅和不低于5重量份的具有小于22nm的平均一次粒径的二氧化硅，其中两种二氧化硅总量为15-150重量份。所获得的胎面橡胶复合材料可以有效提高轮胎的抗湿滑性能、磨耗性能和操控稳定性，同时降低了轮胎的滚动阻力。CN103159998A通过添加纳米级碳化硅粉末的方法，可以降低轮胎的滚动阻力，同时不影响胎面的耐磨性能，尤其是通过使用纳米碳化硅材料大大提高了轮胎的抗湿滑性能。目前，世界上一些大公司也逐渐推出滚动阻力较低、抗湿滑性能较好的橡胶轮胎，并冠以“绿色轮胎”的美名。然而，“绿色轮胎”的填充体系以白炭黑为主，由于白炭黑具有较高的极性，很难在橡胶基体中均匀分散，白炭黑的分散均匀性的好坏直接影响制品的动态性能、强度、耐磨性的性能。因此，通过研究以提供一种能够获得具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的硫化橡胶的橡胶组合物具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是获得一种具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的能够用于制备绿色轮胎胎面胶的硫化橡胶。本专利技术的专利技术人经研究后发现，采用预混炼技术，在主体橡胶混炼之前，在一定的温度和时间条件下，将硅烷偶联剂以化学键的方式键接到主体橡胶的橡胶分子链上，增加主体橡胶的极性，能够提升白炭黑或者以及其他添加剂在主体橡胶中的分散均匀性，得到综合性能优异的硫化橡胶，从而完成了本专利技术。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种制备改性主体橡胶的方法，该方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130-200℃，预混炼的时间为1-20min。第二方面，本专利技术提供一种由前述方法制备得到的改性主体橡胶。第三方面，本专利技术提供一种具有与第二方面所述改性主体橡胶相同性质的改性主体橡胶。第四方面，本专利技术提供一种橡胶组合物，该组合物中含有改性主体橡胶、硫化剂、硫化促进剂、活化剂、防老剂、炭黑、白炭黑和分散剂以及任选地含有软化剂，所述改性主体橡胶为本专利技术第二方面和/或第三方面所述的改性主体橡胶。第五方面，本专利技术提供一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括：将本专利技术第四方面所述的橡胶组合物中除了硫化剂和硫化促进剂之外的各组分进行第一混炼，得到第一混炼胶；然后加入硫化剂和硫化促进剂进行第二混炼，得到第二混炼胶；然后对所述第二混炼胶进行硫化。第六方面，本专利技术提供一种制备硫化橡胶的方法，该方法包括：(1)采用本专利技术第一方面所述的方法制备改性主体橡胶；(2)将步骤(1)得到的改性主体橡胶与活化剂、防老剂、炭黑、白炭黑和分散剂任选地以及软化剂进行第一混炼，得到第一混炼胶；(3)将所述第一混炼胶与硫化剂和硫化促进剂进行第二混炼，得到第二混炼胶；(4)将所述第二混炼胶进行硫化。第七方面，本专利技术提供一种由本专利技术第五方面和/或第六方面所述的方法制备得到的硫化橡胶。第八方面，本专利技术提供一种具有与第七方面所述硫化橡胶相同性质的硫化橡胶。第九方面，本专利技术提供前述硫化橡胶作为轮胎胎面材料的应用。本专利技术提供的硫化橡胶具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能，且本专利技术提供的硫化橡胶能够用于制备绿色轮胎胎面胶。本专利技术的制备硫化橡胶的工艺简单，也即，本专利技术能够在简单的工艺条件下制备得到具有综合性能优异的硫化橡胶，该硫化橡胶非常适用于制备用于绿色轮胎的胎面胶。本专利技术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。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，本专利技术提供了一种制备改性主体橡胶的方法，该方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130-200℃，预混炼的时间为1-20min。本专利技术的专利技术人发现，将主体橡胶和硅烷偶联剂或者以及补强剂在特定的温度下预混炼特定的时间能够获得改性主体橡胶，使用该改性主体橡胶形成的硫化橡胶具有更高的强度，更高的耐磨性，同时具有更低的滚动阻力和更高的抗湿滑性能。本专利技术的专利技术人还发现，特别地，当所述预混炼的温度为140-170℃，预混炼的时间为1.5-5min时，获得的改性主体橡胶能够使得由此制备得到的硫化橡胶的综合性能更优异。优选地，相对于100重量份的主体橡胶，所述硅烷偶联剂的用量为3.5-6重量份，所述补强剂的用量为0-20重量份；更优选地，相对于100重量份的主体橡胶，所述硅烷偶联剂的用量为4.2-5.5重量份，所述补强剂的用量为0-10重量份。本专利技术的专利技术人发现，当相对于100重量份的主体橡胶，所述硅烷偶联剂的用量为4.2-5.5重量份，所述补强剂的用量为0-10重量份时，配合前述特定的预混炼温度和时间，能够使得由此获得的改性主体橡胶制备得到的硫化橡胶的综合性能更优异。优选地，所述主体橡胶为溶聚丁苯橡胶和/或乳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备改性主体橡胶的方法，该方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130‑200℃，预混炼的时间为1‑20min。

【技术特征摘要】
1.一种制备改性主体橡胶的方法，该方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130-200℃，预混炼的时间为1-20min。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预混炼的温度为140-170℃，预混炼的时间为1.5-5min。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，相对于100重量份的主体橡胶，所述硅烷偶联剂的用量为3.5-6重量份，所述补强剂的用量为0-20重量份；优选地，相对于100重量份的主体橡胶，所述硅烷偶联剂的用量为4.2-5.5重量份，所述补强剂的用量为0-10重量份。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述主体橡胶为溶聚丁苯橡胶和/或乳聚丁苯橡胶；优选地，所述溶聚丁苯橡胶中的苯乙烯结构单元含量为15-35重量％；乙烯基含量为40-80重量％；门尼粘度为55-67；充油份数为0-45phr。5.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述补强剂为比表面积为100-200m2/g的白炭黑中的一种或者至少两种的混合物；优选地，所述补强剂为比表面积为165-185m2/g的白炭黑中的一种或者至少两种的混合物；优选地，所述硅烷偶联剂为含有烷氧基以及含有硫原子或氨基的硅烷偶联剂，优选所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物中的至少一种。6.由权利要求1-5中任意一项所述的方法制备得到的改性主体橡胶或者权利要求1-5中任意一项所述的改性主体橡胶。7.一种橡胶组合物，该组合物中含有改性主体橡胶、硫化剂、硫化促进剂、活化剂、防老剂、炭黑、白炭黑和分散剂以及任选地含有软化剂，其特征在于，所述改性主体橡胶为权利要求6所述的改性主体橡胶。8.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其中，相对于100重量份的主体橡胶，所述硫化剂的含量为0.5-4重量份，所述硫化促进剂的含量为1-8重量份，所述活化剂的含量为2-8重量份，所述防老剂的含量为1-8重量份，所述炭黑的含量为1-20重量份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜科，李绍宁，段海东，解希铭，乔勋昌，王雷雷，
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