一种高速轮胎用胎面胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于橡胶领域，特别涉及一种高速轮胎用胎面胶及其制备方法。具体地，本发明专利技术涉及一种用于制备橡胶的组合物以及一种制备橡胶的方法。本发明专利技术获得的橡胶强度高、工艺性能好、耐磨损性能好，而且生热低、高速性能优越，特别适合用作高速轮胎用胎面胶。此外，本发明专利技术的橡胶制备方法相比于现有技术可以降低能耗和污染，可以产生巨大的经济效益和社会效益。可以产生巨大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高速轮胎用胎面胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于橡胶领域，具体地，涉及一种用于制备橡胶的组合物以及一种制备橡胶的方法。本专利技术还涉及由所述组合物或方法制备的橡胶。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济的发展，汽车、工程机械行业、高速公路也迅猛发展，汽车或移动式工程机械的行驶速度越来越高。同时，人类对自身生命安全和生存环境的保护意识也进一步增强。由此对轮胎就提出了高性能化的强烈要求，即要求使用具有安全、耐用、环保功能型轮胎，同时对轮胎的高速性能也提出了更高要求。根据高速轮胎的运行特点，要求胎面胶既要保持轮胎胎面的刚性，又要降低胎面整体生热，避免轮胎速度过快而导致胎面脱层。
[0003]目前，国内针对高速轮胎橡胶高强度、低生热的研究，主要通过硅烷偶联剂改性无机填料并与橡胶复合的工艺来实现。有报道采用亚微米无机导热填料与碳纳米管束并用，但是这种方法对降低橡胶的生热有限，且成本会提高很多，不利于橡胶应用与成本控制。同时，该改性过程中，硅烷偶联剂水解过程会产生大量乙醇，而乙醇在高温下极易挥发，因此该工艺应用过程中会产生大量乙醇蒸汽，并排放进入生产环境中。这既会对设备操作人员的健康带来不良影响，也会因乙醇易燃易爆的特点使加工设备的运行具有安全隐患。作为一种小分子挥发性有机化合物，乙醇是典型的VOC排放物，目前，各国对VOC排放带来的污染越来越重视。因此，使用硅烷偶联剂改性无机填料并与橡胶复合的工艺是一种高耗能、高污染的工艺手段，未来应用中，该工艺有着明显的环境风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一，在于提供一种性能优良的高速轮胎胎面胶，同时避免高耗能、高污染的工艺手段。
[0005]本专利技术使用一种价格低廉、绿色环保的天然苯酚类化合物—腰果酚，通过混合乳化剂AES乳化成乳液，直接加入天然胶乳中进行改性。在高温烘干过程中，腰果酚可与天然橡胶分子链发生反应，不仅使交联密度提高，而且可以引入刚性基团苯环，达到提升天然橡胶力学强度的目的。自制低生热弹性体能有效增强强度，降低生热，此外，添加硫化剂、防焦剂、促进剂、防老剂等进行改性，既能够保证轮胎橡胶强度高、工艺性能好、耐磨损性能好，又能保证生热低、高速性能优越。本专利技术没有使用硅烷偶联剂，避免了环境风险，制备所需材料价格低廉易得，制备工艺简单。进一步地，本专利技术对橡胶硫化工艺进行优化，进一步提升胎面胶的高速性能。
[0006]在一个方面，本申请提供了一种用于制备橡胶的组合物，其按重量比计包含：天然橡胶100份，腰果酚0.5～1份(例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1份)，乳化剂AES 5～10份(例如5、6、7、8、9或10份)，自制低生热弹性体6
‑
13份(例如6、7、8、9、10、11、12或13份)、甲醛树脂CF 0.5～1份(例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0份)，炭黑18～25份(例如18、19、20、21、22、
23、24或25份)，白炭黑6～9份(例如6、7、8或9份)，高温蜡1～2份(例如1、1.5或2份)、防老剂1～2份(例如1、1.5或2份)，不溶性硫磺HDOT
‑
20 1.5～2份(例如1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2份)，促进剂1.5～2.5份(例如1.5、2或2.5份)，氧化锌2～4份(例如2、3或4份)，硬脂酸2～3份(例如2、2.5或3份)；
[0007]所述低生热弹性体为三元乙丙橡胶(EPDM)接枝马来酸酐(MAH)与苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、纳米B4C的共混物；
[0008]所述低生热弹性体通过包括如下步骤的制备方法制得：
[0009](1)称取80～100份(例如80、85、90、95或100份)EPDM
‑
g
‑
MAH(优选美国陶氏DM
‑
7，马来酸酐接枝率0.7％～1.18％(例如0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％或1.18％))、80～100份(例如80、85、90、95或100份)SBS弹性体、10～20份(例如10、15或20份)纳米B4C备用；
[0010](2)设定转矩流变仪的温度为120℃～130℃，转子转速为50rpm～70rpm(例如50rpm、60rpm或70rpm)，依次加入SBS、纳米B4C和EPDM
‑
g
‑
MAH，混合15min～20min，取出；
[0011]所述炭黑选自N326、N660或其组合；
[0012]所述防老剂选自RD、4020、4030、DFC
‑
34或其任意组合；
[0013]所述促进剂选自DPG、Carbowax、NS或其任意组合。
[0014]本专利技术使用的腰果酚是一种从腰果壳油中提炼出来的具有不饱和或饱和长碳链(
‑
C
15
H
27
‑
31
)的单苯酚化合物，不饱和或饱和长碳链在羟基的间位。腰果酚可与天然橡胶分子链发生反应，不仅使交联密度提高，而且可以引入刚性基团苯环，达到提升天然橡胶力学强度的目的。
[0015]本专利技术使用的乳化剂AES是一种性能优良的阴离子表面活性剂，主要成分为十二烷基硫酸钠和月桂醇聚醚硫酸酯钠。
[0016]本专利技术使用的甲醛树脂CF指的是甲酚
‑
甲醛树脂。
[0017]本文中，N326、N660为炭黑牌号，RD、4020、4030、DFC
‑
34为防老剂牌号，DPG、Carbowax、NS为促进剂牌号，HDOT
‑
20是不溶性硫磺的牌号。上述试剂均为可以通过市购获得的常规产品，部分试剂的名称和CAS号如下：
[0018][0019][0020]在一个方面，本申请提供了一种制备橡胶的方法，包括以本专利技术的组合物作为原料；所述方法包括以下步骤：
[0021]步骤一：使用腰果酚对天然橡胶进行改性，作为生胶；
[0022]步骤二：自制低生热弹性体；
[0023]步骤三：将步骤一获得的生胶与步骤二获得的低生热弹性体、炭黑、白炭黑、高温蜡、氧化锌、甲醛树脂CF进行混炼，获得一次混炼胶；
[0024]步骤四：将一次混炼胶与不溶性硫磺HDOT
‑
20、促进剂、防焦剂进行混炼，获得二次混炼胶；二次混炼胶送到开炼机上薄通；
[0025]步骤五：在加热条件下对二次混炼胶进行硫化，获得硫化胶；
[0026]所述步骤一与步骤二可以先后或同时进行。
[0027]在某些实施方案中，所述步骤一包括：
[0028]步骤1
‑
1：
[0029]将所述腰果酚和乳化剂AES溶于水中，制成含腰果酚8％～10％(例如8％、9％或10％)的水溶液并进行乳化，获得腰果酚乳液；将天然橡胶配制成固含量为30％～40％(例如30％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备橡胶的组合物，其按重量比计包含：天然橡胶100份，腰果酚0.5～1份，乳化剂AES 5～10份，自制低生热弹性体6～13份，甲醛树脂CF 0.5～1份，炭黑18～25份，白炭黑6～9份，高温蜡1～2份、防老剂1～2份，不溶性硫磺HDOT
‑
20 1.5～2份，促进剂1.5～2.5份，氧化锌2～4份，硬脂酸2～3份；所述低生热弹性体为三元乙丙橡胶(EPDM)接枝马来酸酐(MAH)与苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、纳米B4C的共混物；所述低生热弹性体通过包括如下步骤的制备方法制得：(1)称取80～100份EPDM
‑
g
‑
MAH(优选美国陶氏DM
‑
7，马来酸酐接枝率0.7％～1.18％)、80～100份SBS弹性体、10～20份纳米B4C备用；(2)设定转矩流变仪的温度为120℃～130℃，转子转速为50rpm～70rpm，依次加入SBS、纳米B4C和EPDM
‑
g
‑
MAH，混合15min～20min，取出；所述炭黑选自N326、N660或其组合；所述防老剂选自RD、4020、4030、DFC
‑
34或其组合；所述促进剂选自DPG、Carbowax、NS或其组合。2.一种制备橡胶的方法，包括以权利要求1所述的组合物作为原料；所述方法包括以下步骤：步骤一：使用腰果酚对天然橡胶进行改性，作为生胶；步骤二：自制低生热弹性体；步骤三：将步骤一获得的生胶与步骤二获得的低生热弹性体、炭黑、白炭黑、高温蜡、氧化锌、甲醛树脂CF进行混炼，获得一次混炼胶；步骤四：将一次混炼胶与不溶性硫磺HDOT
‑
20、促进剂、防焦剂进行混炼，获得二次混炼胶；二次混炼胶送到开炼机上薄通；步骤五：在加热条件下对二次混炼胶进行硫化，获得硫化胶；所述步骤一与步骤二可以先后或同时进行。3.权利要求2的方法，所述步骤一包括：步骤1
‑
1：将所述腰果酚和乳化剂AES溶于水中，制成含腰果酚8％～10％的水溶液并进行乳化，获得腰果酚乳液；将天然橡胶配制成固含量为30％～40％的天然胶乳，将所述腰果酚乳液缓慢加入搅拌的天然橡胶中进行改性反应；优选地，搅拌速率为300～400r/min；优选地，改性反应的时间为60～120min；步骤1
‑
2：反应结束后，使用甲酸水溶液对橡胶进行絮凝固化；优选地，所述甲酸水溶液的浓度为5％～6％；优选地，絮凝固化的时间为1～2h；将经过絮凝固化的橡胶压绉剪碎制成橡胶颗粒，并使用去离子水浸泡所述橡胶颗粒以除去甲酸；步骤1
‑
3：在104～106℃下对所述橡胶颗粒进行高温处理，优选地处理1～2h，然后将橡胶颗粒在双辊开炼机上以1～3mm下片，再烘干至恒重，得到生胶。4.权利要求2或3的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彩，李毅，文军，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：