一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎技术

本发明专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎。一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯‑丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。本发明专利技术创新性的引入了纳米级表面导电改性硅酸盐，纳米级表面导电改性硅酸盐有着同二氧化硅相同的降低轮胎滚动阻力、提升轮胎湿地抓地力的同时还可以增加轮胎的导电性，使得在法规允许的电阻范围内增加二氧化硅的用量，从而达到进一步降滚阻、提湿抓的目的。

A rubber composition for tread of high performance tire and its mixing method and tire

The invention belongs to the field of rubber tire manufacturing, in particular to a rubber composition for the tread of a high performance tire, a mixing method and a tire. A rubber composition for tire tread of high performance tires comprises at least 100 parts by weight of a rubber component selected from natural rubber, polyisoprene rubber, polybutadiene rubber and styrene-butadiene copolymer rubber, 0.5 to 40 parts by weight of (a) nanometer surface conductively modified silicate, and (b) carbon black and silicon dioxide, in which component (a) The total weight of (b) and (b) is 40 to 120 weight copies. The invention innovatively introduces nano-scale surface conductive modified silicate. The nano-scale surface conductive modified silicate has the same effect as silica in reducing tire rolling resistance, improving wetland grip force of tire and increasing the conductivity of tire at the same time, so as to increase the amount of silica in the range of resistance allowed by law, so as to further reduce rolling resistance and improve wet grip. Objective.

【技术实现步骤摘要】
一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎
本专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物及其混炼方法和轮胎。
技术介绍
随着绿色轮胎观点的提出，轮胎的滚动阻力和湿地抓地力越来越受到关注。相较于传统炭黑，二氧化硅以其特有的低滚动阻力和高湿地抓地力在轮胎领域被广泛应用。虽然二氧化硅的引入可以降低轮胎的滚动阻力，提升轮胎的湿地抓地力，但是由于二氧化硅的引入会使得轮胎的耐磨性能大大的下降，因此限制了二氧化硅在轮胎中的使用量。一般认为电阻率小于1×108Ω·cm的胶料可以顺利导除汽车行驶过程中产生的静电，从而满足汽车行驶安全的要求。而且由于二氧化硅为绝缘物质，相比炭黑，二氧化硅的引入使得轮胎的导电性能大大降低。因此也限制了二氧化硅在轮胎中的使用量。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的是提供一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，本专利技术的第二个目的是提供上述的橡胶组合物的混炼方法，本专利技术的第三个目的是提供采用上述组合物的轮胎胎面和轮胎，本专利技术创新性的引入了纳米级表面导电改性硅酸盐，纳米级表面导电改性硅酸盐有着同二氧化硅相同的降低轮胎滚动阻力、提升轮胎湿地抓地力的同时还可以增加轮胎的导电性，使得在法规允许的电阻范围内增加二氧化硅的用量，从而达到进一步降滚阻、提湿抓的目的。为了实现上述的第一个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。为设计成本专利技术橡胶组合物配方的橡胶组分，可以使用天然橡胶（NR）和/或基于二烯的合成橡胶例如聚丁二烯橡胶（BR）、聚异戊二烯橡胶（IR）、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶（SBR）。这些橡胶可以单独使用或者以它们的任何比例混合使用。本专利技术所用的纳米级表面导电改性硅酸盐，如果使用的量小，其结果效果有可能变小，因此这不是优选的。相反，如果使用的量大，耐磨性和强度等性质的降低有可能变得不可接受，因此也不是优选的。作为进一步改进，所述的纳米级表面导电改性硅酸盐为5到40重量份，组分（a）和（b）为60到120重量份。作为进一步改进，所述的纳米级改性硅酸盐为硅酸铝或者硅酸镁；硅酸铝的分子式为Al2O3·m*SiO2·n*H2O，其中m=1-5，n=1-5；硅酸镁的分子式为MgO·m*SiO2·n*H2O，其中m=1-5，n=1-5。本专利技术由于采用了上述的技术方案，纳米级表面导电改性硅酸盐的引入与二氧化硅的增量使得轮胎的耐磨性和强度下降，因此本专利技术使用高比表面积的二氧化硅和小粒径、高结构度的炭黑来弥补耐磨性及强度的下降。使得轮胎的耐磨性及强度在可接受的范围内。作为进一步改进，所述的炭黑吸碘值在100-180g/kg之间，DBP吸油值在100-140*10-5m2/kg之间，炭黑的量为0.05到30重量份。可用于本专利技术的炭黑为小粒径、高结构度的炭黑，因此粒径在11-19nm的超耐磨炭黑（SAF）是优选的。如果使用大粒径的炭黑，达不到预期的补强效果且会使得橡胶组合物的导电性能变差，因此不是优选的。作为进一步改进，所述的二氧化硅为高分散、高氮吸附比表面积（BET）的二氧化硅，所述的高分散白炭黑氮吸附比表面积（BET）在145-200m2/g之间，二氧化硅的量为0.05到100重量份。BET在165-200m2/g的高分散二氧化硅是优选的。相较于高分散二氧化硅，如果使用普通的二氧化硅会使得橡胶组合物的分散性能变差，从而导致橡胶组合物的耐磨性和强度等性质的降低有可能变得不可接受，因此不是优选的。而低的BET二氧化硅对橡胶组合物的补强不足，从而导致橡胶组合物的耐磨性和强度等性质的降低有可能变得不可接受，因此也不是优选的。可用于本专利技术的硅烷偶联剂不做特殊要求，可以为含多硫键的硅烷，如Si69和Si75；也可以为含巯基的硅烷，如Si363和NXT硅烷等；也可以为不含任何硫的硅烷。硅烷的用量根据二氧化硅的用量而做出调整。作为进一步改进，该组合物还包括二氧化硅的重量的6-12%的硅烷偶联剂。作为进一步改进，所述的白炭黑分散剂SPA0.5-3.0重量份，橡胶活性剂2.0-8.0重量份，橡胶防老剂4.0-9.0重量份，硫磺1.0-3.0重量份，硫化促进剂CZ1.5-3.0重量份以及芳烃油0.5-10.0重量份。作为进一步改进，所述的橡胶活性剂包括ZnO和硬脂酸：ZnO为1.0-4.0重量份，硬脂酸为1.0-4.0重量份；橡胶防老剂采用6PPD和微晶蜡；6PPD为1.0-4.0重量份，微晶蜡为1.0-3.0重量份。在本专利技术的橡胶组合物中，除了上述组分，可以混合不同的添加剂，例如通常用于轮胎和其他橡胶组合物中的其他填料，硫化剂，硫化促进剂，不同类型的油，抗氧剂，增塑剂等。这些添加剂以普通的方法混合以获得可以用于硫化的橡胶组合物。这些添加剂的量还可以是常规的通常的混合的量，前提是不反过来影响本专利技术的目的。本专利技术采用的米级改性硅酸盐，具有以下的功能：1.米级改性硅酸盐具有亚纳米级粒径，在各种橡胶中具有良好的补强性能。且其具有片层结构，对填料的分散具有促进作用，从而降低轮胎的滚动阻力。2.纳米级硅酸盐粒子具有极强的刚度，微观中可以起到刺破水膜的作用，从而达到增加轮胎湿地抓地力的目的。3.纳米级硅酸盐部分替代二氧化硅使用时，可有效降低轮胎电阻，并且可以明显提高胶料的工艺性能，从而提高压出、压延等半成品的工艺性能。为了实现上述的第二个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：上述任意一项技术方案所述的橡胶组合物的混炼方法，该方法控制密炼机转子速度40-60rpm，上顶栓压力50-60N/cm2，密炼机冷却水温度30-40℃，包括以下的步骤：一、上辅机工艺：①加入橡胶、米级表面导电改性硅酸盐、炭黑、60%-80%的二氧化硅、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、促进剂，压上顶栓保持20~40秒；②升上顶栓加入20%-40%二氧化硅，保持10~15秒；③压上顶栓使胶料升温至100~110℃；④升上顶栓加入软化油，保持5~10秒；⑤压上顶栓使胶料升温至135~145℃；⑥压上顶栓使胶料在140℃-145℃恒温混炼110~130秒；⑦将胶料排至下辅机；二、下辅机工艺：①使胶料升温至135~145℃；②140℃-145℃恒温混炼250~350秒；③排胶至开炼机：翻炼冷却胶料至90-100℃，在开炼机上加入硫磺、硫化促进剂分散均匀，下片冷却至室温。为了实现上述的第三个目的，本专利技术采用了以下的技术方案：高性能轮胎，该轮胎的胎面采用上述任意一项技术方案所述的橡胶组合物硫化制得。本专利技术创新性的引入了纳米级硅酸盐，纳米级硅酸盐有着同二氧化硅相同的降低轮胎滚动阻力、提升轮胎湿地抓地力的同时还可以增加轮胎的导电性，使得在法规允许的电阻范围内增加二氧化硅的用量，从而达到进一步降滚阻、提湿抓的目的。其特别适用于高性能轮胎的胎面制造。胶料各项物理机械性能以及轮胎高速、耐久性能满足正常使用要求。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯‑丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。

【技术特征摘要】
1.一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，该橡胶组合物包含100重量份至少一种选自天然橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶的橡胶组分和0.5到40重量份（a）纳米级表面导电改性硅酸盐，以及（b）炭黑和二氧化硅，其中组分（a）和（b）的总量为40到120重量份。2.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，纳米级表面导电改性硅酸盐为5到40重量份，组分（a）和（b）为60到120重量份。3.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，纳米级改性硅酸盐为硅酸铝或者硅酸镁；硅酸铝的分子式为Al2O3·m*SiO2·n*H2O，其中m=1-5，n=1-5；硅酸镁的分子式为MgO·m*SiO2·n*H2O，其中m=1-5，n=1-5。4.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，所述的炭黑吸碘值在100-180g/kg之间，DBP吸油值在100-140*10-5m2/kg之间，炭黑的量为0.05到30重量份。5.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，所述的二氧化硅为高分散、高氮吸附比表面积（BET）的二氧化硅，所述的高分散白炭黑氮吸附比表面积（BET）在145-200m2/g之间，二氧化硅的量为0.05到100重量份。6.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶组合物，其特征在于，该组合物还包括二氧化硅的重量的6-12%的硅烷偶联剂。7.根据权利要求1所述的一种用于高性能轮胎的轮胎胎面的橡胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈生，王丹灵，刘风丽，承齐明，任福君，
申请(专利权)人：中策橡胶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33