白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用技术

本发明专利技术涉及乳聚丁苯胶乳领域，公开了一种白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用。该方法包括：将附聚剂溶液加入至乳聚丁苯胶乳中进行附聚反应；将酸溶液加入至包含硅酸钠和表面改性剂的溶液中，得到白炭黑纳米分散液；将该分散液添加至附聚后乳聚丁苯胶乳中进行接触，得到复合白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系；在该体系体系中加入絮凝剂，进行絮凝得到白炭黑/乳聚丁苯橡胶。该方法制得的橡胶中白炭黑在乳聚丁苯胶乳中具有优异的分散性，复合胶具有优异的加工性能，将其用于制备轮胎胎面用橡胶组合物时，能够在不影响组合物得的耐磨性以及抗湿滑性的前提下，显著降低组合物的滚动阻力，并改善组合物的加工性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及乳聚丁苯胶乳领域，具体涉及一种白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、包含所述白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶的橡胶组合物及其应用。

技术介绍

[0002]随着社会发展及人们生活水平的提高，汽车已经成为很多家庭的必需品。汽车的普及提高了工作效率、给生活带来了诸多便利。我国的汽车总量在世界各国排名较靠前，现代工业的进步也为汽车行业带来了火速发展，同时带动了汽车相关产业如轮胎行业的发展。然而随之而来的是能源的巨大消耗及环境污染问题。轮胎作为汽车与地面唯一接触部件，其滚动阻力的高低直接影响了汽车的油耗。对于轿车及轻型卡车而言，滚动阻力每降低10％，其燃料消耗一般会降低0.5％
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1.5％，同时二氧化碳的排放量也会大幅降低，可见轮胎低滚动阻力对环境的影响占有一定份额。自2009年以来，欧盟陆续公布了EC1222/2009、EC661/2009等技术法规，要求所有在欧盟国家销售的轮胎必须标注轮胎的滚动阻力等重要指标，并提出了分级和限值的要求。美国环境保护署推出了SmartWay认证，专门认证更高效和节能的汽车以及轮胎等汽车配件，通过鼓励消费者购买经过认证的商品，以达到减少油耗、改善空气质量、降低温室气体排放量的目的。为了适应国际需求及低碳经济的发展，包括中国在内的一些国家及政府也越来越重视轮胎滚动阻力的研究，因此低滚动阻力轮胎已成为国内外研究热点。
[0003]影响轮胎滚动阻力的因素主要有材料特性、轮胎结构及轮胎生产工艺等方面。各大科研机构及轮胎生产公司在胎面胶料配方、骨架材料、无机有机填料等研发方面做了众多研究。2018年，CN108752675A公开一种低滚动阻力轮胎橡胶组合物及其应用。其橡胶组合物包含：一种或多种溶液聚合苯乙烯
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丁二烯橡胶、一种或多种乳化聚合苯乙烯
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丁二烯橡胶以及高顺式聚丁二烯，并采用补强炭黑合二氧化硅填料，还搭配烃类树脂和特定的增塑体系。各组分在一定配比下共同作用，使得该橡胶组合物在滚动阻力、抓地力及耐磨性上具有良好的性能。2019年，CN109796647A公开一种高抓地力性能低滚动阻力轮胎胎面胶料及其合成方法。该专利中通过将溶聚丁苯胶与天然橡胶并用、溶聚丁苯胶和高分散白炭黑结合、偶联剂与高分散白炭黑结合、偶联剂与橡胶结合等方式，并配合使用活性剂、增塑剂、硫化剂、防焦剂等助剂。在上述配方一起结合，共同作用下合成了低滚动阻力橡胶。此方法制成的轮胎具有较低的行驶滚动阻力，生热低，耐久性能优异。但该配方中对溶聚丁苯橡胶的结合苯乙烯含量及含油量有一定要求。CN110372936A公开一种高抗湿滑低滚动阻力轮胎胎面胶料及合成方法。该配方主要通过高分散白炭黑的使用降低滚动阻力，同时使用溶液聚合型苯乙烯
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丁二烯橡胶改善湿地抓地性能以及使用复合聚异戊二烯橡胶进一步平衡湿地抓地性能和滚动阻力性能。
[0004]以上对低滚动阻力轮胎的应用研究大都集中在胎面胶料配方、补强剂和填料等，而针对胶乳的预处理研究相对较少，尤其相关胶乳的附聚处理技术尚未有涉及。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术的存在轮胎胎面用橡胶组合物的滚动阻力高的问题，提供一种白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用，该白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶中，白炭黑在乳聚丁苯胶乳中具有优异的分散性，由此获得复合胶具有优异的加工性能，并且将用于制备轮胎胎面用橡胶组合物时，能够在不影响组合物得的耐磨性以及抗湿滑性的前提下，显著降低组合物的滚动阻力，并改善组合物的加工性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种白炭黑/乳聚丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0007](1)在第一搅拌条件下，将附聚剂溶液加入至乳聚丁苯胶乳中进行附聚反应，得到附聚后乳聚丁苯胶乳；
[0008](2)配置质量浓度为5
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20wt％的酸溶液，在加热和第二搅拌的条件下，将所述酸溶液加入至包含硅酸钠和表面改性剂的溶液中，进行搅拌，得到白炭黑纳米分散液；
[0009](3)在第二搅拌条件下，将白炭黑分散液添加至所述附聚后乳聚丁苯胶乳中进行接触，得到白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系；
[0010](4)在所述复合白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系中加入絮凝剂，进行絮凝并经过滤、烘干得到所述白炭黑/乳聚丁苯橡胶。
[0011]本专利技术第二方面提供一种由上述方法制备得到的白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶。
[0012]本专利技术第三方面提供一种橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物包含上述白炭黑/乳聚丁苯胶乳复合胶。
[0013]本专利技术第四方面提供上述白炭黑/乳聚丁苯橡胶或橡胶组合物在轮胎，优选为轮胎胎面胶中的应用。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术所提供的白炭黑/乳聚丁苯橡胶及其制备方法与应用、橡胶组合物及其应用获得以下有益的效果：
[0015]本专利技术所提供的白炭黑/乳聚丁苯橡胶的制备方法中，利用附聚技术对乳聚丁苯橡胶(ESBR)进行附聚处理，通过增大胶乳粒径以提高橡胶的连续相，并将附聚后ESBR与本专利技术提供的白炭黑纳米分散液经接触、絮凝制得白炭黑/乳聚丁苯橡胶，显著提高了白炭黑在ESBR中的分散性，并提高了白炭黑/ESBR的可塑性及加工性能。
[0016]进一步地，将本专利技术提供的白炭黑/乳聚丁苯橡胶用于橡胶组合物，可以在不影响组合物的耐磨性以及抗湿滑性的前提下，降低滚动阻力，进而能够用于制备低滚动阻力胎面胶料。
[0017]更进一步地，本专利技术所提供的白炭黑/乳聚丁苯橡胶的制备方法，制备工艺简单，成本低廉，并且白炭黑与乳聚丁苯橡胶采用湿法混炼的方式进行混合，能够显著改善白炭黑在乳聚丁苯橡胶中的分散性，进一步降低包含白炭黑/乳聚丁苯橡胶的橡胶组合物的滚动阻力。
具体实施方式
[0018]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。
[0019]本专利技术第一方面提供一种白炭黑/乳聚丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0020](1)在第一搅拌条件下，将附聚剂溶液加入至乳聚丁苯胶乳中进行附聚反应，得到附聚后乳聚丁苯胶乳；
[0021](2)配置质量浓度为5
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20wt％的酸溶液，在加热和第二搅拌的条件下，将所述酸溶液加入至包含硅酸钠和表面改性剂的溶液中，进行搅拌，得到白炭黑纳米分散液；
[0022](3)在第三搅拌条件下，将白炭黑分散液添加至所述附聚后乳聚丁苯胶乳中进行接触，得到复合白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系；
[0023](4)在所述复合白炭黑/乳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白炭黑/乳聚丁苯橡胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在第一搅拌条件下，将附聚剂溶液加入至乳聚丁苯胶乳中进行附聚反应，得到附聚后乳聚丁苯胶乳；(2)配置质量浓度为5
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20wt％的酸溶液，在加热和第二搅拌的条件下，将所述酸溶液加入至包含硅酸钠和表面改性剂的溶液中，进行搅拌，得到白炭黑纳米分散液；(3)在第三搅拌条件下，将所述白炭黑纳米分散液添加至所述附聚后乳聚丁苯胶乳中进行接触，得到复合白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系；(4)在所述复合白炭黑/乳聚丁苯胶乳体系中加入絮凝剂，进行絮凝并经过滤、烘干得到所述白炭黑/乳聚丁苯橡胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述附聚剂溶液与所述乳聚丁苯胶乳的用量，使得相对于乳聚丁苯胶乳的总重量，所述附聚剂的用量为0.01
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2wt％，优选为0.05
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1wt％；优选地，所述附聚剂溶液中的附聚剂选自无机金属盐、二腈二胺甲醛缩合物和聚环氧氯丙烷二甲胺中的至少一种；优选地，所述无机金属盐为NaCl和/或CaCl2；优选地，所述乳聚丁苯胶乳的固含量为18
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25wt％，优选为20
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25wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述第一搅拌条件包括：搅拌转速为300
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600rpm，优选为400
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500rpm；搅拌时间为0.5
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2h，优选为1
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1.5h；优选地，所述第一搅拌为磁力搅拌和/或机械搅拌。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的制备方法，步骤(2)中，所述酸溶液的浓度为5
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20wt％；优选地，所述酸溶液选自硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液中的至少一种，优选为硫酸溶液；优选地，所述硅酸钠与所述表面改性剂的质量比为1:0.005
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0.2，优选为1:0.05
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0.15；优选地，所述表面改性剂选自偶联剂和/或表面活性剂；优选地，所述加热的温度为70

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，廖明义，夏清华，段诗博，董江舟，赵姜维，
申请(专利权)人：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：