一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物及其制备方法、应用和轮胎技术

本发明专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物及其制备方法、应用和轮胎。按橡胶胶料之和为100重量份数计，所述橡胶组合物的原料配方包括以下组分：顺丁橡胶20

【技术实现步骤摘要】
一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物及其制备方法、应用和轮胎


[0001]本专利技术属于橡胶轮胎制造领域，尤其涉及一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物及其制备方法、应用和轮胎。

技术介绍

[0002]轮胎的标签法提出了对轮胎的抗湿地抓着力和滚动阻力的要求。白炭黑使用在轮胎的胎面中，有降低滚动阻力和提高湿地抓着的作用。但是，亲水的白炭黑表面存在大量的硅羟基，与亲油性的橡胶的相容性较差。因此，在白炭黑与橡胶的混炼过程中，往往要加入硅烷偶联剂来提高白炭黑的亲油性。一般情况下，硅烷偶联剂都含有乙氧基，在混炼过程中会硅烷偶联剂与白炭黑会发生硅烷化反应产生乙醇；另一方面，该反应的效率不高，硅烷偶联剂对白炭黑表面的改性不够彻底。
[0003]为了解决反应过程中释放乙醇的问题并提高反应效率，在白炭黑的制造过程中就在其表面引入亲油的基团，也就是把硅烷化反应提前在白炭黑的制造过程中进行，是以上问题的一个有效解决方案。如美国Momentive公司的专利IN201821015006A中，对NXT硅烷对白炭黑实施了预处理，并使用该白炭黑在全天然胶的胎面中，显著地降低了胶料在60℃时的滞后损失。
[0004]又如美国Goodyear公司的专利EP2722361B中，在轮胎的胎面组合物中使用了表面一种商品名为Agilon400的硅烷预处理白炭黑，并且在混炼过程中额外加入了2phr(以配方中橡胶的重量份数为100phr计算)的固体Si69和固体Si75(固体硅烷中含有50％的炭黑)，获得了胎面胶较低的滞后损失和较好的抗磨耗能力。r/>[0005]现有技术中对白炭黑表面使用硅烷偶联剂进行预处理后，其表面发生了亲油改性，能较好地分散到亲油性的橡胶中。因此，在混炼过程中不需要再次加入硅烷偶联剂。但专利技术人发现虽然预处理的白炭黑表面已经被硅烷偶联剂包覆，但是在密炼机转子巨大剪切的作用下白炭黑的附聚体被打开，白炭黑粒子的内部被裸露出来。这裸露的部分白炭黑，未经硅烷预处理，仍有很大的亲水性，导致粒子间的再聚集从而使其分散性变差，最终影响胎面胶的滚动阻力和抗湿地抓着能力。

技术实现思路

[0006]为了改善现有技术缺陷，本专利技术提供了一种含预处理白炭黑的橡胶组合物及其制备方法。本专利技术通过选择不同硅烷偶联剂对白炭黑进行预处理后，然后在一段混炼时，当达到一定混炼温度后再次加入硅烷偶联剂，通过该方法制备得到橡胶组合物。该橡胶组合物在有滞后损失、抗湿地抓着能力、拉伸强度和断裂伸长率等方面都有了显著提高。
[0007]为了实现上述的专利技术目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0008]一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物，按橡胶胶料之和为100重量份数计，所述橡胶组合物的原料配方包括以下组分：
[0009][0010]所述预处理白炭黑为硅烷偶联剂A改性的沉淀法白炭黑；
[0011]所述硅烷偶联剂A和C选自Si69、Si75、OTES、Si363中的一种；
[0012]所述橡胶组合物的混炼方法包括一段混炼、二段混炼和终练段；其中，一段混炼的混炼温度达到110℃
‑
130℃时，加入硅烷偶联剂C组分。
[0013]作为优选，按橡胶胶料之和为100重量份数计，所述橡胶组合物的原料配方包括以下组分：
[0014][0015]作为优选，所述橡胶组合物的原料配方还包括以下组分：1.5
‑
3.5份氧化锌，1
‑
3份硬脂酸，1
‑
3份微晶蜡，1
‑
3份防老剂4020，0.5
‑
2.5份防老剂RD，1
‑
3份硫磺，0.5
‑
2.5份促进剂CZ。
[0016]作为优选，所述橡胶组合物的原料配方还包括以下组分：2.5份氧化锌，2份硬脂酸，2份微晶蜡，2份防老剂4020，1.5份防老剂RD，2份硫磺，1.8份促进剂CZ。
[0017]作为优选，所述沉淀法白炭黑的比表面积BET在100
‑
200m2/g。
[0018]作为优选，所述预处理白炭黑的硅烷化改性率为5％
‑
10％。
[0019]作为优选，所述预处理白炭黑的制备方法包括以下步骤：
[0020]1)将大量的乙醇和少量的水，加入到特定容器中，使用醋酸调整pH到3.5
‑
5.0，加入硅烷偶联剂A(相对于沉淀法白炭黑的重量比例的8
‑
16％)，进行10
‑
20小时的水解离子化反应；
[0021]2)再加入沉淀法白炭黑，在40
‑
100℃下搅拌48小时完成预处理反应；
[0022]3)最后，把浆液干燥获得白炭黑预处理粉末。
[0023]进一步，本申请提供了一种所述的橡胶组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0024]1)所有橡胶、预处理白炭黑、氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂4020、防老剂RD在混炼的初始阶段一并投入；硅烷偶联剂C在一段混炼温度达到110℃时投入，混炼达到170℃后排胶；
[0025]2)二段混炼，母胶中不加入任何材料，混炼达到170℃后排胶；
[0026]3)终炼，在初始阶段将二段母胶和硫磺、促进剂CZ和促进剂DPG一并投入，当胶料温度达到110℃后排胶。
[0027]进一步，本申请提供了所述的橡胶组合物在轮胎制备生产中的应用。
[0028]进一步，本申请提供了一种轮胎，所述轮胎的胎面胶料采用所述的橡胶组合物硫化得到。
[0029]本专利技术由于采用了上述的技术方案，专利技术人使用OTES，或Si69，或Si75，在白炭黑制造过程中实施预改性；同时在混炼过程中，继续加入部分硅烷，或OTES，或Si69，或Si75，或NXT，并通过原位反应中的工艺优化，最终获得理想的胎面的胎面组合物。其中使用Si75或Si69对白炭黑的预处理是专利EP2722361B没有涉及的，同时本专利技术的系列的多种硅烷预处理白炭黑、混炼过程中补充硅烷、控制各种硅烷的原位反应温度，以及胎面组合物中其它材料的调控，也是专利EP2722361B没有涉及的。另一方面，与市售的预处理硅烷Agilon400相比，通过本专利技术设计得到的胎面组合物的拉伸强度和断裂伸长率，也有了极大地提高。
附图说明
[0030]图1：Si69在特定条件下的水解离子化反应。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释专利技术。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。给予本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]白炭黑表面的预处理
[0033]对比表面积为165m2/g的沉淀法白炭黑(商品名1165MP，青岛索尔维公司产品)实施表面预处理及改性。
[0034]具体包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有预处理白炭黑的胎面橡胶组合物，其特征在于，按橡胶胶料之和为100重量份数计，所述橡胶组合物的原料配方包括以下组分：顺丁橡胶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
40份溶聚丁苯橡胶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60
‑
80份预处理白炭黑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
70
‑
95份硅烷偶联剂C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
10份；所述预处理白炭黑为硅烷偶联剂A改性的沉淀法白炭黑；所述硅烷偶联剂A和C选自Si69、Si75、OTES、Si363中的一种；所述橡胶组合物的混炼方法包括一段混炼、二段混炼和终练段；其中，一段混炼的混炼温度达到110℃
‑
130℃时，加入硅烷偶联剂C组分。2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，按橡胶胶料之和为100重量份数计，所述橡胶组合物的原料配方包括以下组分：顺丁橡胶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25
‑
35份溶聚丁苯橡胶
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
65
‑
75份预处理白炭黑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
85
‑
90份硅烷偶联剂C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
5份。3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的原料配方还包括以下组分：1.5
‑
3.5份氧化锌，1
‑
3份硬脂酸，1
‑
3份微晶蜡，1
‑
3份防老剂4020，0.5
‑
2.5份防老剂RD，1
‑
3份硫磺，0.5
‑
2.5份促进剂CZ。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹灵，任会明，来林华，黄大业，陈生，陈立，倪宝，张建军，
申请(专利权)人：杭州海潮橡胶有限公司，
类型：发明
国别省市：