一种轮胎胎面底层橡胶组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种轮胎胎面底层橡胶组合物及其制备方法，由包括以下组分的原料混炼硫化后制备得到，100重量份天然橡胶、20～120重量份白炭黑、2～6重量份氧化锌、1～5重量份硬脂酸、0.1～3重量份防老剂、1～14重量份硅烷偶联剂、0.2～12重量份分散剂、1～3重量份促进剂、1～3重量份硫磺。本发明专利技术的轮胎胎面底层橡胶组合物在保证力学性能的基础上，显著降低胶料的生热性能，减少轮胎冠空现象的发生。减少轮胎冠空现象的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种轮胎胎面底层橡胶组合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于轮胎橡胶
，进一步地说，是涉及一种轮胎胎面底层橡胶组合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]全钢子午线轮胎在使用过程中经常出现冠空的问题，对于车辆的行驶安全造成了极大地威胁。造成冠空原因之一是轮胎在高负载状态下变形增大，胎面胶生热严重导致温度上升，线层之间的附着力下降，导致胎冠脱离。因此降低轮胎在行驶过程中的生热可显著减少冠空现象的发生。
[0003]采用白炭黑作为补强材料时，相比于炭黑作为补强材料时橡胶复合材料的生热更低。其中，专利(CN112920473A)介绍了一种低变形刚度抗沟裂的全钢胎面底层胶橡胶组合物和轮胎，其填充了15～25份炭黑，引入20～40份高分散白炭黑与液体顺丁橡胶，使得胶料保证低生热。限制白炭黑填充比例的主要原因是白炭黑表面过多的羟基导致其与橡胶基体相容性差，极易发生聚集而分散不佳。因此，在能解决白炭黑分散问题的基础上，提高白炭黑的填充比例对于降低胶料生热具有重要意义。
[0004]为解决白炭黑分散困难的问题，常用的解决方法是采用硅烷偶联剂对白炭黑改性，减少其表面羟基数并引入可反应活性基团，增强其与橡胶基体的相互作用。其中，偶联剂γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、KH560
‑
十八胺(KH560
‑
ODA)、双
‑
(γ
‑
三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)能够改性气相白炭黑以制备不同硅烷偶联剂改性的白炭黑/NR复合材料，研究结果表明，以上偶联剂对白炭黑的改性效果明显，白炭黑分散明显改善，复合材料的硫化性能，力学性能，加工性能均有所提高(详见：功能材料.2020,51(6):6127
‑
6132)。
[0005]进一步地，也可通过改善加工工艺的方式提高白炭黑的分散性能，近年来湿法混炼的工艺运用比较多。对于白炭黑/橡胶复合体系，湿法混炼通常是采用乳液共混的方式，具体而言，就是将白炭黑分散到水中与橡胶胶乳混合，絮凝。但是采用此方法制备高份数的白炭黑复合材料时，过多的白炭黑会导致橡胶胶乳提前破乳，出现白炭黑损失与分散差的问题(详见：Polymer，Volume 244，2022，24661，ISSN 0032
‑
3861)。而溶液混炼的制备工艺能够很好的解决上述问题，由于在有机溶剂中，橡胶分子链可充分舒展，白炭黑与橡胶的可作用位点更多，可显著提高了白炭黑在橡胶中的分散程度。但在实际应用过程中，有机溶剂的低沸点限制溶液混炼改性过程中白炭黑的改性温度，改性过程中硅烷化反应程度不高，导致最终橡胶组合物的静态力学性能会有所下降。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提供了一种轮胎胎面底层橡胶组合物及其制备方法，在保证力学性能的基础上，可显著降低胶料的生热性能，减少轮胎冠空现象的发生。
[0007]首先，本专利技术提供了一种轮胎胎面底层橡胶组合物。
[0008]具体地，所述橡胶组合物由包括以下组分的原料制备得到，各组分按重量份计为：
[0009][0010]优选地，各组分按重量份计为，
[0011][0012]其中，天然橡胶的分子量为20～100万；优选为50～80万，天然橡胶的分子量通过机械剪切的方式控制的，例如，采用开炼机薄通的方式。
[0013]优选地，原料中还包括硅烷化反应催化剂，所述硅烷化反应催化剂为0.2～6重量份；优选为2～3重量份，其中，硅烷化反应催化剂可以是有机胺类、咪唑类离子液体中的一种或组合；优选为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐或油胺。
[0014]优选地，所述硅烷偶联剂为双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、双3三乙氧基硅烷丙基二硫化物(Si75)、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
580)、γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷(KH
‑
590)中的一种或组合。
[0015]所述分散剂可采用现有技术中本领域常用的分散剂，本专利技术中，可以优选为脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO
‑
9)、脂肪酸聚乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种
或组合。
[0016]所述促进剂可采用现有技术中本领域常用的促进剂，本专利技术中，可以优选为噻唑、次黄酰胺类、胍类中的一种或组合；优选为促进剂D、促进剂CZ。
[0017]本专利技术的橡胶组合物的配方中，还可以加入一些常规助剂，如：芳烃油、橡胶防护蜡、防焦剂等，用量也为常规用量。技术人员可以依据实际情况选择添加。
[0018]本专利技术的目的之二是提供了一种本专利技术的目的之一所述的轮胎胎面底层橡胶组合物的制备方法。
[0019]所述方法包括以下步骤：
[0020]S1、将天然橡胶溶解于有机溶剂中，得到天然橡胶胶液；
[0021]S2、将白炭黑加入到有机溶剂中，充分研磨混合，得到白炭黑浆液；
[0022]S3、将硅烷偶联剂、或者硅烷偶联剂和硅烷化反应催化剂加入到S2的白炭黑浆液中，充分研磨对白炭黑进行改性；
[0023]S4、将分散剂加入到S3的浆液中，充分研磨对白炭黑进一步改性，得到改性白炭黑浆液；
[0024]S5、将S4制得的改性白炭黑浆液加入到S1的天然橡胶胶液中，充分混合，得到白炭黑/天然橡胶溶液；
[0025]S6、将S5的白炭黑/天然橡胶溶液中的溶剂脱去，得到白炭黑/天然橡胶母炼胶；
[0026]S7、将S6制得的白炭黑/天然橡胶母炼胶进行塑炼；加入氧化锌、硬脂酸、防老剂进行混炼；加入促进剂、硫磺进行硫化，得到橡胶组合物。
[0027]更进一步地，所述方法具体为：
[0028]S1、将天然橡胶采用开炼机薄通剪切成预定分子量后溶解于环己烷溶剂中，得到质量分数为2～15％；优选为5～10％的天然橡胶胶液；
[0029]S2、将白炭黑搅拌加入到环己烷溶剂中混合后，转移到高速研磨设备中进行充分研磨混合，得到质量分数为3～15％；优选为10～15％的白炭黑浆液；
[0030]S3、将硅烷偶联剂、或硅烷偶联剂和硅烷化反应催化剂加入到S2的白炭黑浆液中，在研磨温度为20～70℃下，优选为50～60℃下充分研磨10～60min，优选为30～50min对白炭黑进行改性；
[0031]S4、将分散剂加入到S3的浆液中，在研磨温度20～70℃下，优选为50～60℃下充分研磨5～30min，优选为15～20min对白炭黑进一步改性，得到改性白炭黑浆液；
[0032]S5、将S4制得的改性白炭黑浆液加入到S1的天然橡胶胶液中采用高速混合机充分混合，其中，转速600～1500r/min下充分混合10～60min；优选为20～3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，由包括以下组分的原料混炼硫化后制备得到，各组分按重量份计为，2.根据权利要求1所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，各组分按重量份计为，3.根据权利要求1或2所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述原料还包括硅烷化反应催化剂，以天然橡胶为100重量份计，所述硅烷化反应催化剂为0.2～6重量份；优选为2～3重量份。4.根据权利要求3所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷化反应催化剂为有机胺类、咪唑类离子液体中的一种或组合；优选为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐或油胺。5.根据权利要求1所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述天然橡胶的分子量为20～100万；优选为50～80万。
6.根据权利要求1所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为双
‑
[γ
‑
(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、双3三乙氧基硅烷丙基二硫化物、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或组合。7.根据权利要求1所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种或组合。8.根据权利要求1所述的轮胎胎面底层橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为噻唑、次黄酰胺类、胍类中的一种或组合。9.一种如权利要求1～8任一所述的轮胎胎面底层橡胶组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬礼，先波，张立群，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：