一种双交联网络结构的橡胶组合物、混炼方法和在轮胎制造中应用技术

本发明专利技术属于橡胶轮胎技术领域，尤其涉及一种双交联网络结构的橡胶组合物、混炼方法和在轮胎制造中应用。本发明专利技术采用双交联网络结构的橡胶组合物，通过在混炼二段加入第一交联硫化剂进行少量或部分交联，再通过终炼胶中加入硫化剂进行硫磺硫化反应，形成双网络结构，解决了现有技术中单一交联网络结构易产生胎热和耐磨不足的问题。耐磨不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双交联网络结构的橡胶组合物、混炼方法和在轮胎制造中应用


[0001]本专利技术属于橡胶轮胎
，尤其涉及一种双交联网络结构的橡胶组合物、混炼方法和在轮胎制造中应用。

技术介绍

[0002]胎面是轮胎与路面接触的部分，它的性能直接影响到轮胎的性能和寿命。全钢胎面是目前轮胎行业中要求最高的胶料，它要求具有高强度、高耐磨、低生热。轮胎在高速行驶时易产生胎热，从而使橡胶分子链和多硫键断裂，从而导致性能下降，耐磨下降。因此，研发一种具有低生热高耐磨的橡胶组合物及其轮胎对于提高轮胎性能和寿命具有重要意义。
[0003]目前，现有技术的解决方案，市场上普遍使用的胎面橡胶组合物采用的是单一交联网络结构，即采用硫磺与橡胶不饱和双键进行交联反应，形成一个网络结构。然而，这种单一交联网络结构在产生胎热时容易发生交联网络结构断裂，同时在高负荷和高速行驶下易产生裂纹，影响轮胎的寿命和性能。这种现有技术存在着轮胎生热问题和耐磨问题，这些问题限制了轮胎的性能和寿命。因此，需要研发一种新型的橡胶组合物及其轮胎，解决现有技术中存在的问题。同时，全钢胎面橡胶组合物的制备方法也需要不断改进和创新，以提高其性能和寿命。

技术实现思路

[0004]与现有技术相比，本技术方案主要解决了轮胎生热和耐磨问题，提高了胎面橡胶组合物的性能和寿命。具体而言，本专利技术采用双交联网络结构的橡胶组合物，通过在混炼二段加入第一交联硫化剂进行少量或部分交联，再通过终炼胶中加入硫化剂进行硫磺硫化反应，形成双网络结构，解决了现有技术中单一交联网络结构易产生胎热和耐磨不足的问题。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种双交联网络结构的橡胶组合物，该橡胶组合物按生胶质量为100份计有包括以下组分的原料混炼制备得到：生胶100份第一交联剂硫化剂0.2～2.0份第二交联剂硫化剂1.5～5.0份有机酸锌盐0.5～4.0份；以及适量的填料、活化剂和防老剂；所述的第一交联剂硫化剂的结构式为：
式中R1,R2,R3和R4为氢原子、碳原子数为1～20烷基、烯基、炔基，R1,R2,R3和R4可以相同也可以不同，R1和R2优选氢原子；所述的橡胶组合物的混炼方法包括以下的步骤：将包括生胶、填料、防老剂和有机酸锌盐的原料进行一段混炼；将一段混炼胶和第一交联剂硫化剂化合物的原料进行二段混炼；将二段混炼胶和活化剂的原料进行三段混炼；将三段混炼胶和第二交联剂硫化剂的原料进行四段混炼。
[0006]作为优选，该橡胶组合物按生胶质量为100份计有包括以下组分的原料混炼制备得到：生胶100份第一交联剂硫化剂0.5～1.5份第二交联剂硫化剂2.0～4.0份有机酸锌盐0.5～2.5份填料45～120份活化剂3.0～8.0份防老剂1.5～5.0份。
[0007]本专利技术的橡胶组合物所使用的橡胶成分没有特别限定，从强度优异的观点考虑，优选使用二烯系橡胶。作为二烯系橡胶，例如可以列举天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯腈
‑
丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
丁二烯橡胶(SIBR)、或氯丁二烯橡胶(CR)等，优选包含它们中的1种或2种以上的橡胶成分。优选为天然橡胶、顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶中的一种或多种混合。
[0008]作为优选，第二交联剂硫化剂为硫磺和N
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
‑
叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、1 ,6
‑
双(N ,N
′‑
二苯并噻唑氨基甲酰二硫)
‑
己烷、双
‑
(γ
‑
三乙氧基硅基丙基)四硫化物，多硫化合物中一种、两种或多种。
[0009]作为优选，所述的有机酸锌盐为脂肪酸锌盐、乙酸锌,葡萄糖酸锌,烟酸锌、柠檬酸锌、芳香族羧酸锌盐中的一种或多种。
[0010]作为优选，填料选用炭黑和白炭黑中的一种或2种混合；本专利技术的橡胶组合物中的白炭黑的BET比表面积为50～250m2/g、优选为80～210m2/g、更优选为100～190m2/g。通过将BET比表面积调整在这样的范围内，能够得到更加优异的分散性、抗湿滑性和耐磨损性。白炭黑的BET比表面积可以依照JIS Z8830测定。所谓BET法，是使试样粉体颗粒的表面上吸附占有面积已知的氮气、根据其吸附量求得试样粉体颗粒的比表面积的方法，将利用该方法求得的比表面积称为“BET比表面积”。
[0011]作为构成本专利技术的橡胶组合物中的白炭黑，意指二氧化硅硅酸系填充材料，而不
仅表示狭义的二氧化硅，可以从现有的用作加强用填充材料的材料中适当选择使用。例如可以列举湿式二氧化硅(含水硅酸)、干式二氧化硅(无水二氧化硅)等。这些之中，从更进一步提高加工性、抗湿滑性和耐磨损性的观点考虑，优选湿式二氧化硅。它们可以单独使用1种，也可以并用2种以上。另外，为了更进一步提高与橡胶成分的亲和性，优选在表面形成由表面处理剂形成的处理层。
[0012]作为优选，所述白炭黑为沉淀法白炭黑，选择氮吸附比表面积（NSA）在120
‑
180m2/g之间的一种或多种。
[0013]从更进一步提高所得到的橡胶组合物的加工性、抗湿滑性和耐磨损性的观点考虑，白炭黑的平均二次粒径优选为0.04～3μm、更优选为0.1～1μm、进一步优选为0.2～0.7μm。白炭黑的平均二次粒径可以利用激光衍射
·
散射法测定，是利用激光衍射
·
散射法测得的粒度分布中的累计基准累积50％时的粒径(体积基准累积50％粒径)、即D50(中位径)。该体积基准累积50％粒径(D50)是以体积基准求出粒度分布，在将总体积设为100％的累积曲线中，从颗粒尺寸小的一侧起计量颗粒数，累积值达到50％的点的粒径。
[0014]本专利技术的橡胶组合物中的白炭黑的配合量相对于橡胶成分100质量份优选为20～120质量份、更优选为25～100质量份、进一步优选为30～90质量份。通过设为该范围，能够得到更加优异的抗湿滑性和耐磨损性。
[0015]从更进一步提高分散性、机械强度和硬度的观点考虑，上述炭黑颗粒的BET比表面积优选为20～160m2/g、更优选为40～130m2/g、进一步优选为50～120m2/g。炭黑颗粒的BET比表面积可以依照JISZ8830测定。所谓BET法，是使试样粉体颗粒的表面上吸附占有面积已知的氮气、根据其吸附量求得试样粉体颗粒的比表面积的方法，将利用该方法求得的比表面积称为“BET比表面积”。
[0016]作为上述炭黑颗粒的平均二次粒径，从更进一步提高分散性、机械强度和硬度的观点考虑，优选为0.05～3μm、更优选为0.1～1.0μm、进一步优选为0.2～0.9μm。炭黑颗粒的平均二次粒径可以利用激光衍射
·...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，该橡胶组合物按生胶质量为100份计有包括以下组分的原料混炼制备得到：生胶100份第一交联剂硫化剂0.2～2.0份第二交联剂硫化剂1.5～5.0份有机酸锌盐0.5～4.0份；以及适量的填料、活化剂和防老剂；所述的第一交联剂硫化剂的结构式为：式中R1,R2,R3和R4为氢原子、碳原子数为1～20烷基、烯基、炔基，R1,R2,R3和R4可以相同也可以不同，R1和R2优选氢原子；第二交联剂硫化剂为常规的橡胶硫化剂；所述的橡胶组合物的混炼方法包括以下的步骤：将包括生胶、填料、防老剂和有机酸锌盐的原料进行一段混炼；将一段混炼胶和第一交联剂硫化剂化合物的原料进行二段混炼；将二段混炼胶和活化剂的原料进行三段混炼；将三段混炼胶和第二交联剂硫化剂的原料进行四段混炼。2.根据权利要求1所述的一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，该橡胶组合物按生胶质量为100份计有包括以下组分的原料混炼制备得到：生胶100份第一交联剂硫化剂0.5～1.5份第二交联剂硫化剂2.0～4.0份有机酸锌盐0.5～2.5份填料45～120份活化剂3.0～8.0份防老剂1.5～5.0份。3.根据权利要求1所述的一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，生胶选用天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯腈
‑
丁二烯橡胶(NBR)、苯乙烯
‑
异戊二烯
‑
丁二烯橡胶(SIBR)和或氯丁二烯橡胶(CR)中的一种或多种；优选为天然橡胶、顺丁橡胶和溶聚丁苯橡胶中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，第二交联剂硫化剂为硫磺和N
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、N
‑
叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺、1 ,6
‑
双(N ,N
′‑
二苯并噻唑氨基甲酰二硫)
‑
己烷、双
‑
(γ
‑
三乙氧基硅基丙基)四硫化物，多硫化合物中一种、两种或多种。5.根据权利要求1所述的一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，所述的有机
酸锌盐为脂肪酸锌盐、乙酸锌,葡萄糖酸锌,烟酸锌、柠檬酸锌、芳香族羧酸锌盐中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种双交联网络结构的橡胶组合物，其特征在于，填料选用炭黑和白炭黑中的一种或2种混合；白炭黑的BET比表面积为50～250m2/g、优选为80～210m2/g、更优选为100～190m2/g；优选为20～120质量份、更优选为25～100质量份、进一步优选为30～90质量份；炭黑颗粒的BET比表面积优选为20～160...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭俊彪，胡善军，俞敏莉，张春生，姚斌，戴华平，戴仲娟，金振涣，
申请(专利权)人：中策橡胶集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：