一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物及其制备方法，该橡胶组合物使用磺酰肼类化合物作为化学除味剂，通过在母炼段和终炼段分两阶段加入，从而更好的除去不同阶段的挥发性有机物，其中：在母炼段加入的磺酰肼类化合物可提前分解，形成自由基，进而发生自由基加成、自由基取代反应；在终炼段加入的磺酰肼类化合物不会提前分解，磺酰肼基团可与醛、酮类化合物进行反应，同时硫化阶段还可与硫化过程中产生的挥发性有机物进行反应，提高化学除味剂的除味效果。本发明专利技术使用磺酰肼类化合物为除味剂，不仅能够降低轮胎的气味，还能从根源上降低轮胎的挥发性有机物含量，在保护轮胎生产者和消费者的身体健康方面具有重要的现实意义。要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于轮胎
，具体涉及一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]轮胎由橡胶配合大量化工助剂加工而成，橡胶和这些化工助剂一方面自身含有一定的挥发性有机物和难闻的气味，另一方面由于加工过程中需要很高的温度，橡胶和助剂之间还会发生各种难以预测的化学反应，由此产生大量的挥发性有机物(VOC)，加剧了轮胎的恶臭气味。
[0003]VOC具有很大的危害，人体长期暴露在高浓度VOC的环境内，轻则头昏、恶心，重则对神经系统、免疫系统、呼吸系统、造血系统和肝脏的造成损害，甚至引发白血病，导致死亡。轮胎在生产、存储、运输、装配、使用整个生命周期内产生大量的挥发性有机物，为保护相关从业人员和消费者的健康，开发一种低挥发性有机物的轮胎具有十分的必要性和紧迫性。
[0004]为了降低轮胎的挥发性有机物，改善轮胎的气味性问题，目前主要有三种方式：一是香精掩盖法，如CN102602246A公开了一种芳香型轮胎及其生产方法，该芳香型轮胎的胎面、胎侧、气密层中固定连接耐高温的芳香型植物香精，耐高温芳香型植物香精在胎面、胎侧和气密层胶料混炼时加入，使得轮胎散发出芳香气味，该法存在的问题是使用香精无法降低轮胎中的挥发性有机物，反而加剧了挥发性有机物的散发；二是吸附法，如CN112321908A公开了一种橡胶材料组合物、混炼胶及其制备方法、备胎，粒径≤10μm的活性炭与天然橡胶、顺丁橡胶配合降低橡胶材料和备胎中刺激性气味的释放，并且保持较好的物理机械性能，但该法存相应的不足，首先吸附是可逆的，随着时间和温度的变化，被吸附的挥发性有机物会逐渐的解吸附，重新散发出来，其次吸附材料存在饱和现象，使用过多的吸附材料会影响胶料的性能；三是物理阻隔法，如CN110951175A公开了一种低气味阻隔层胶料、其制法、低气味轮胎及使用低气味阻隔层胶料制作轮胎的方法，该阻隔层胶料中使用卤化丁基橡胶或BIMSM(溴化异丁烯/对甲基苯乙烯共聚物)弹性体橡胶及不添加防老剂，且该阻隔层胶料使用硫化剂及促进剂为气味较低的材料，将通过将该阻隔层添加于常规轮胎胎面胶表面，以达到降低气味的目的。又如CN111675939A公开了一种降低充气轮胎气味的方法及低气味轮胎，将丁基橡胶、天然橡胶、炭黑、分散剂、树脂、氧化锌、硬脂酸、硫磺用有机溶剂溶解，制得橡胶混合溶液，将所述橡胶混合溶液施加于未硫化的生胎表面，经硫化后得到低气味轮胎。这种方法存在的缺点是需要在轮胎外表面覆盖一层物理阻隔层，增加了工艺步骤和复杂度。
[0005]目前，轮胎行业所使用的橡胶主要是天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶。研究表明，天然橡胶胶为主体的硫化胶挥发性有机物主要为醛酮类、胺类、烯烃类、苯并噻唑等化学物质(中国橡胶,2019,35,34
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38.)，此外，丁苯橡胶中还存在聚合单体苯乙烯，顺丁橡胶中主要为丁二烯低聚物1,2,4
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三乙烯基环己烷，这些挥发性有机物也是引起轮胎异味的主要因
素。如何提供一种简单有效、能够从根源上降低轮胎挥发性有机物以改善轮胎气味的技术方法，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物及其制备方法，该橡胶组合物具有更低的挥发性有机物，从根源上降低轮胎的气味。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，所述橡胶组合物使用磺酰肼类化合物作为化学除味剂；在橡胶组合物的制备过程中，化学除味剂分两次加入，首先在母炼段加入一部分的化学除味剂，然后在终炼段加入剩余的化学除味剂；其中：母炼段加入的化学除味剂与终炼段加入的化学除味剂的质量比为1：(0.5～2)。所述磺酰肼类化合物的化学结构式为：其中R选自烷基或芳基；所述磺酰肼类化合物优选为4,4'
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氧代双苯磺酰肼，其结构式为
[0009]进一步的，所述橡胶组合物包括基体橡胶100份，填料50～80份，硅烷偶联剂0～10份，氧化锌1～5份，硬脂酸1～5份，化学防老剂2～6份，防护蜡1～5份，操作油0～20份，树脂0～20份，硫化剂1～5份，促进剂0.3～3.0份，防焦剂0～1份，化学除味剂1～5份。在一个方案中，所述基体橡胶包括天然橡胶和顺丁橡胶。在另一个方案中，所述基体橡胶包括丁苯橡胶和顺丁橡胶。其中：
[0010]所述天然橡胶选自SIR 20#、SMR 10#、SMR 20#、SVR 3L、SCR 5#、SCR WF中的一种，优选天然橡胶使用SVR 3L。
[0011]所述顺丁橡胶选自NiBR、NdBR中的一种，优选顺丁橡胶使用NiBR。
[0012]所述丁苯橡胶选自SBR 4602、SBR 763B、SBR1502、SBR 1763、SBR 1723，优选丁苯橡胶使用SBR 4602。
[0013]所述炭黑选自N115、N134、N220、N234、N326、N330、N375、N550、N660，优选炭黑使用N330。
[0014]所述填料包括炭黑30～50份和白炭黑0～50份；所述白炭黑选自855GR、1165MP、7000GR中的一种，优选白炭黑使用1165MP。
[0015]所述硅烷偶联剂选自X75s、X50s、Si69、NXT中的一种，优选硅烷偶联剂使用X75s。
[0016]所述化学防老剂选自防老剂RD、防老剂4010、防老剂4010NA、防老剂DTPD、防老剂TMPPD、防老剂6PPD中的至少一种。
[0017]所述防护蜡选自微晶蜡OK15001、莱茵111、微晶蜡P型中的至少一种。
[0018]所述操作油选自环保芳烃油、环烷油、植物基油中的至少一种，优选操作油使用环保芳烃油。
[0019]所述树脂选自碳氢树脂、古马隆树脂、烃类树脂混合物中的至少一种，优选树脂使用碳氢树脂。
[0020]所述硫化剂选自普通硫磺、不溶性硫磺、硫磺母粒胶S
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80中的至少一种，优选硫化剂使用硫磺母粒胶S
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80。
[0021]所述促进剂可选自次磺酰胺类、胍类、噻唑类、二硫代氨基甲酸盐类、硫脲类、秋兰姆类中的至少一种，优选使用次磺酰胺类促进剂，更优选的使用促进剂CBS。
[0022]所述防焦剂为N
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环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)。
[0023]所述具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
[0024]母炼段：将基体橡胶、填料、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、化学防老剂、防护蜡、操作油、树脂和一部分的化学除味剂一起投入到密炼机中，控制转速为20
‑
80rpm，上顶栓压力为3.0
‑
5.0MPa，混炼1
‑
5min，待混炼温度达155℃时排胶，得到M1段母炼胶，冷却待用；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述橡胶组合物使用磺酰肼类化合物作为化学除味剂；在橡胶组合物的制备过程中，所述化学除味剂分两次加入，首先在母炼段加入一部分的化学除味剂，然后在终炼段加入剩余的化学除味剂；其中：母炼段加入的化学除味剂与终炼段加入的化学除味剂的质量比为1：(0.5～2)；所述磺酰肼类化合物的化学结构式为：其中R选自烷基、或芳基。2.根据权利要求1所述的具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述磺酰肼类化合物为4,4'
‑
氧代双苯磺酰肼。3.根据权利要求1所述的具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述橡胶组合物包括基体橡胶100份，填料50～80份，硅烷偶联剂0～10份，氧化锌1～5份，硬脂酸1～5份，化学防老剂2～6份，防护蜡1～5份，操作油0～20份，树脂0～20份，硫化剂1～5份，促进剂0.3～3.0份，防焦剂0～1份，化学除味剂1～5份。4.根据权利要求3所述的具有低含量挥发性有机物的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：母炼段：将基体橡胶、填料、硅烷偶联剂、氧化锌、硬脂酸、化学防老剂、防护蜡、操作油、树脂和一部分的化学除味剂一起投入到密炼机中，控制转速为20
‑
80rpm，上顶栓压力为3.0
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5.0MPa，混炼1
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5min，待混炼温度达155℃时排胶，得到M1段母炼胶，冷却待用；终炼段：将冷却后的M1段母炼胶与硫化剂、促进剂、防焦剂和化学除味剂一起加入密...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国栋，王辉，鹿晓军，孟宏亮，卢荣丽，
申请(专利权)人：安徽佳通乘用子午线轮胎有限公司，
类型：发明
国别省市：