一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料及其制备方法技术

一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料及其制备方法。本发明专利技术属于橡胶材料及其制备领域。本发明专利技术为解决现有橡胶材料压缩生热和永久形变性能较差的技术问题。本发明专利技术的复合材料由烯烃类橡胶、炭黑、氧化锌、硬脂酸、硫磺、防老剂、促进剂制备而成，其中烯烃类橡胶由天然橡胶、顺丁橡胶和高支化丁戊橡胶混合而成。本发明专利技术通过在橡胶配方中引入高支化丁戊橡胶，显著降低了本发明专利技术所述橡胶复合材料压缩生热值和压缩永久形变，从而提升了轮胎的高速性能，为高性能轮胎的制造提供了新型胎面基部胶的备选胶种。

【技术实现步骤摘要】
一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料及其制备方法
本专利技术属于橡胶材料及其制备领域，具体涉及一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
轿车子午线轮胎胎面基部胶将胎面与带束层紧密结合在一起，胎面基部胶能够传递来自路面的应力，提高轮胎的高速性能，还能够吸收轮胎行驶过程中产生的部分震动，改善乘坐舒适性。不仅如此，由于无内胎子午线轮胎的行驶速度快、里程长，而有内胎子午线轮胎的载荷量大，这些均使轮胎胎肩和胎面基部的温度相对较高，大量的热量积聚会导致胎肩和胎面基部胶产生硫化返原现象，即交联键断链，物理性能降低，最终导致轮胎产生肩空和冠空缺陷。因此，降低胎面基部胶压缩生热和永久形变，对于提升轮胎的耐久性能至关重要，因此开发出兼具较低压缩生热和永久形变的高性能橡胶便具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为解决现有橡胶材料压缩生热和永久形变性能较差的技术问题，而提供了一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料及其制备方法。本专利技术的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料以重量计由以下组分制备而成：烯烃类橡胶100份；炭黑20-50份；氧化锌1-5份；硬脂酸0.5-5份；硫磺1-3份；促进剂1-5份；防老剂1-5份；其中烯烃类橡胶以重量计由天然橡胶0-95份、顺丁橡胶0-30份和高支化丁戊橡胶5-50份混合而成，其中天然橡胶和顺丁橡胶的份数不同时为0；所述高支化丁戊橡胶高支化丁戊橡胶的分子量在30w-60w之间，支化度在40％-80％之间。进一步限定，所述高支化丁戊橡胶的玻璃化转变温度在-30℃到-10℃之间；所述高支化丁戊橡胶为不含凝胶的高支化丁戊橡胶；所述高支化丁戊橡胶由聚异戊二烯链段和聚丁二烯链段组成；其中聚异戊二烯链段由3,4-聚异戊二烯和1,4-聚异戊二烯组成；聚丁二烯链段由1,2-聚丁二烯和1,4-聚丁二烯组成。进一步限定，所述高支化丁戊橡胶是利用铁系催化剂配位聚合制备的，所述高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段中1,2-聚丁二烯的摩尔含量在40％-70％之间，所述高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段中3,4-聚异戊二烯的摩尔含量在40％-70％之间。进一步限定，所述高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段中1,2-聚丁二烯的摩尔含量为40％-60％，顺式1,4-聚丁二烯和反式1,4-聚丁二烯的摩尔含量的总量为40％-60％。进一步限定，所述高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段中3,4-聚异戊二烯的摩尔含量为50％-70％，顺式1,4-聚异戊二烯和反式1,4-聚异戊二烯的摩尔含量的总量为30％-50％。进一步限定，所述炭黑为N220、N236、N330、N339、N375中的一种或几种按任意比的混合物。进一步限定，所述防老剂为防老剂4020和防老剂RD中的一种或两种按任意比的混合物。进一步限定，所述促进剂为次磺酰胺类促进剂。进一步限定，所述次磺酰胺类促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-氧联二(1，2-亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、N，N-二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的一种或几种按任意比的混合物。进一步限定，所述复合材料以重量计由以下组分制备而成：烯烃类橡胶100份；炭黑30-40份；氧化锌1-5份；硬脂酸0.5-5份；硫磺1-3份；促进剂1-5份；防老剂1-5份。本专利技术的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料的制备方法按以下步骤进行：步骤一、一段混炼：在密炼机中，填充系数为0.6-0.8，加入天然橡胶、顺丁橡胶、高支化丁戊橡胶和炭黑进行混炼，混炼温度为145-165℃，混炼时间为180s-240s，混炼完毕，得到一段混炼胶；步骤二、二段混炼：将一段混炼胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂投入密炼机进行混炼，混炼温度为130-150℃，混炼时间为180s-240s，混炼完毕，得到二段混炼胶；步骤三、三段混炼：将二段混炼胶、硫磺和促进剂，加入密炼机，混炼温度为90-110℃，混炼时间为120s-180s，混炼完毕，得到低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料。本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：1)通过在橡胶配方中引入高支化丁戊橡胶，显著降低了本专利技术所述橡胶复合材料压缩生热值和压缩永久性变从而提升了轮胎的高速性能，同时增加了所述橡胶复合材料耐磨性能。2)随着高支化丁戊橡胶加入量从5份到50份的提升，橡胶复合材料压缩升热值不断降低，压缩永久形变也不断降低，但是由于高支化丁戊橡胶玻璃化转变温度较高，过多的加入量会提升复合材料整体的玻璃化转变温度，影响橡胶复合材料的低温性能，因此加入量不宜超过50份。3)首先，高支化丁戊橡胶的分子链中有较多的1,2-聚丁二烯和3,4-聚异戊二烯链段，这些聚合物链段上丰富的不饱和侧基，一方面可以限制聚合物分子链段的旋转，提高分子链的刚性，降低外加压缩应力时的形变，进而降低轮胎的损耗模量，损耗模量越低，压缩生热越低；另外一方面，丰富的不饱和侧基可以形成类“毛刷”状的分子链侧基结构，进而增加轮胎的弹性模量，弹性模量越高，压缩生热越低，压缩永久形变也越低。其次，高支化丁戊橡胶的分子链中还包含有一部分1,4-聚丁二烯和1,4-聚异戊二烯链段，其与天然橡胶中的聚异戊二烯链段，顺丁橡胶橡胶中的聚丁二烯链段，有较高的结构相似度，因此在混炼过程中，不同橡胶之间的相容性较高，硫化交联后，分子链段相互纠缠结合，形成“你中有我，我中有你”的类均相结构，能够最大限度地发挥各胶种的优势特性，协同增效作用明显。具体实施方式本专利技术所有实施例中橡胶复合材料的配方组成列于表1，橡胶材料的主要性能列于表2。实施例1：本实施例的低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料的配方如表1所示；其中所述高支化丁戊橡胶高支化丁戊橡胶的分子量为58.6w，支化度为50％；所述高支化丁戊橡胶的玻璃化转变温度为-23℃；所述高支化丁戊橡胶为不含凝胶的高支化丁戊橡胶；所述高支化丁戊橡胶由聚异戊二烯链段和聚丁二烯链段组成；其中聚异戊二烯链段由3,4-聚异戊二烯和1,4-聚异戊二烯组成；聚丁二烯链段由1,2-聚丁二烯和1,4-聚丁二烯组成；所述高支化丁戊橡胶是利用铁系催化剂配位聚合制备的，制备过程中单体丁二烯与异戊二烯摩尔比为1：1，所得高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段的摩尔含量为50％，高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段的摩尔含量为50％；其中所述高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段中1,2-聚丁二烯的摩尔含量为40％，顺式1,4-聚丁二烯和反式1,4-聚丁二烯的摩尔含量的总量为60％；所述高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段中3,4-聚异戊二烯的摩尔含量为60％，顺式1,4-聚异戊二烯和反式1,4-聚异戊二烯的摩尔含量的总量为40％。制备实施例1的低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料的方法按以下步骤进行：步骤一、一段混炼：在密炼机中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，该复合材料以重量计由以下组分制备而成：/n烯烃类橡胶100份；/n炭黑20-50份；/n氧化锌1-5份；/n硬脂酸0.5-5份；/n硫磺1-3份；/n促进剂1-5份；/n防老剂1-5份；/n其中烯烃类橡胶以重量计由天然橡胶0-95份、顺丁橡胶0-30份和高支化丁戊橡胶5-50份混合而成，其中天然橡胶和顺丁橡胶的份数不同时为0；所述高支化丁戊橡胶高支化丁戊橡胶的分子量在30w-60w之间，支化度在40％-80％之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，该复合材料以重量计由以下组分制备而成：
烯烃类橡胶100份；
炭黑20-50份；
氧化锌1-5份；
硬脂酸0.5-5份；
硫磺1-3份；
促进剂1-5份；
防老剂1-5份；
其中烯烃类橡胶以重量计由天然橡胶0-95份、顺丁橡胶0-30份和高支化丁戊橡胶5-50份混合而成，其中天然橡胶和顺丁橡胶的份数不同时为0；所述高支化丁戊橡胶高支化丁戊橡胶的分子量在30w-60w之间，支化度在40％-80％之间。


2.根据权利要求1所述的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，所述高支化丁戊橡胶的玻璃化转变温度在-30℃到-10℃之间；所述高支化丁戊橡胶为不含凝胶的高支化丁戊橡胶；所述高支化丁戊橡胶由聚异戊二烯链段和聚丁二烯链段组成；其中聚异戊二烯链段由3,4-聚异戊二烯和1,4-聚异戊二烯组成；聚丁二烯链段由1,2-聚丁二烯和1,4-聚丁二烯组成。


3.根据权利要求2所述的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，所述高支化丁戊橡胶是利用铁系催化剂配位聚合制备的，所述高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段中1,2-聚丁二烯的摩尔含量在40％-70％之间，所述高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段中3,4-聚异戊二烯的摩尔含量在40％-70％之间。


4.根据权利要求2所述的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，所述高支化丁戊橡胶中聚丁二烯分子链段中1,2-聚丁二烯的摩尔含量为40％-60％，顺式1,4-聚丁二烯和反式1,4-聚丁二烯的摩尔含量的总量为40％-60％。


5.根据权利要求2所述的一种低压缩生热轮胎胎面基部胶复合材料，其特征在于，所述高支化丁戊橡胶中聚异戊二烯分子链段中3,4-聚异戊二烯的摩尔含量为50％-70％，顺式1,4-聚异戊二烯和反式1,4-聚异戊二烯的摩尔含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆刚，侯鸿斌，付正广，王亮，郭健，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37