【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶组合物，尤其涉及一种超低滚阻、抗裂纹扩展的胎面橡胶组合物及其制备方法。
技术介绍
1、随着能源危机和环境污染的加剧，各国对节能和环保越来越重视，为了减少燃油的消耗和温室气体的排放，新能源汽车保有量逐步上升。续航能力作为新能源汽车最重要的性能指标之一，车辆的行驶阻力对其有重要影响，而轮胎的滚动阻力占车辆行驶阻力的20％左右，一般来说，轮胎滚动阻力降低7％，汽车能耗降低1％。欧盟标签法也对各轮胎生产厂家提出了更低的滚动阻力指标要求。
2、影响轮胎滚动阻力的因素主要分为4个方面：轮胎断面高宽比、轮辋直径、气压和负荷以及轮胎材料。其中，胎面作为直接与地面接触的轮胎部件，对轮胎滚动阻力影响非常大，一般情况下由胎面产生的滚动阻力占轮胎滚动阻力的49％，因此胎面配方的设计尤为重要。目前常用的降低滚动阻力的方法是降低胎面配方中白炭黑的填充量，虽然这种方法能够大幅度降低轮胎的滚动阻力系数，但是存在着崩花掉块的问题；另外，由于新能源汽车重量大，扭矩大，加速度快，进一步加剧了崩花掉块的风险。
3、因此，本领域技术人员亟需提供一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，在降低滚动阻力的同时提升轮胎抗崩花掉块的性能。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有轮胎胎面橡胶组合物存在的不能同时兼顾低滚阻和抗崩花掉块的技术问题，提出一种橡胶组合物及其制备方法，所述橡胶组合物同时具有超低滚阻和优异的抗裂纹扩展能力，应用于轮胎胎面，降低了轮胎崩花掉块的风险，在新能源汽车领域具有广泛的应用前景。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，包括以下原料：高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，超支化聚合物；所述超支化聚合物包含羟基、羧基、乙烯基、巯基、环氧基、硅氧烷基官能团中的至少一种。上述官能团位于所述超支化聚合物的内部或末端，作为优选，所述超支化聚合物为超支化不饱和树脂hyper u102、超支化聚硫醚、超支化环氧树脂hyper e102、超支化聚硅氧烷中的任意一种。
3、超支化聚合物是一类具有三维椭球状结构的聚合物，由于其内部独特的“空穴”结构，可对裂纹进行钝化；超支化聚合物的三维结构特性还赋予了其低黏度、高溶解度的特点，有利于改善聚合物的加工性能；超支化聚合物的末端含有大量的末端基团，可以通过功能化设计改善填料的分散或参与到交联网络中，提升聚合物性能。本专利技术超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物原料中的超支化聚合物选用内部含有“空穴”、末端含有大量官能团的超支化聚合物，对胶料进行改性，提高胶料的抗裂纹扩展能力，降低轮胎崩花掉块的风险；而且，由于超支化聚合物的低粘度，还可以起到改善胶料的加工性能的作用。
4、在一可选实施例中，按重量份数计，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为40-80份，所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为20-60份，所述超支化聚合物为1-20份。本专利技术通过具有高苯乙烯含量的溶聚丁苯橡胶和低高苯乙烯含量的溶聚丁苯橡胶按特定比例搭配使用，能够起到平衡胶料的磨耗、制动等综合性能的作用；溶聚丁苯橡胶均采用双末端改性溶聚丁苯橡胶，可以起到加强橡胶分子链与填料的相互作用，降低填料网络强度，减少或限制橡胶分子链自由末端的运动，降低滞后损失从而降低滚动阻力。
5、在一可选实施例中，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为30％-40％；所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为10％-20％。
6、在一可选实施例中，所述超支化聚合物的绝对分子量为2000-10000g/mol。
7、在一可选实施例中，按重量份数计，所述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物还包括白炭黑40-70份，炭黑2-5份，硅烷偶联剂5-13份，软化剂5-20份，活性剂2-10份。
8、在一可选实施例中，所述白炭黑为高分散型白炭黑，氮吸附比表面积(bet)≥200m2/g；所述硅烷偶联剂优选为反应活性更高的巯基硅烷偶联剂，例如nxt；所述软化剂为重质环烷油；所述活性剂包括氧化锌和硬脂酸。
9、在一可选实施例中，所述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物还包括其他助剂，所述其他助剂包括促进剂、硫化剂、防老剂中的至少一种，且按重量份计，所述促进剂为3-6份，所述硫化剂为1-4份，所述防老剂为4-8份。
10、在一可选实施例中，所述促进剂为胍类促进剂、次磺酰胺类促进剂中的至少一种；所述硫化剂为硫磺；所述防老剂选自物理防护蜡、防老剂6ppd和防老剂rd中的至少一种。
11、本专利技术另一方面还提供了上述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
12、第一次混炼：按照重量份数配比，将高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶、低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶、超支化聚合物、白炭黑、炭黑、硅烷偶联剂、软化剂、活性剂、防老剂等进行混炼，得到一段母胶；
13、第二次混炼：将所述一段母胶、硫化剂、促进剂混炼均匀后排胶，得到超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物。
14、在一可选实施例中，所述第一次混炼为先高温后恒温混炼，密闭炼胶机的初始温度为60℃，当温度达到140-145℃时，进行恒温混炼，恒温温度为140-145℃，恒温时间为150-240s，混炼均匀后排胶，得到一段母胶；所述第二次混炼为低温混炼，混炼温度为90-120℃，混炼时间为70-120s，混炼均匀后排胶，回收并冷却，得到超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物。
15、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术选用双末端改性溶聚丁苯橡胶、低填充白炭黑和超支化聚合物制备得到了一种胎面橡胶组合物，同时具有超低滚阻和优异的抗裂纹扩展能力，降低了轮胎崩花掉块的风险，在新能源汽车领域具有广泛的应用前景。本专利技术通过具有高苯乙烯含量的溶聚丁苯橡胶和低高苯乙烯含量的溶聚丁苯橡胶按特定比例搭配使用，能够起到平衡胶料的磨耗、制动等综合性能的作用；溶聚丁苯橡胶均采用双末端改性溶聚丁苯橡胶，可以起到加强橡胶分子链与填料的相互作用，降低填料网络强度，减少或限制橡胶分子链自由末端的运动，降低滞后损失从而降低滚动阻力。由于轮胎的崩花掉块分为微裂纹萌生和裂纹扩展两个阶段，而降低裂纹扩展速率至关重要。本专利技术通过加入内部含有“空穴”结构、末端含有大量官能团的超支化聚合物，对胶料进行改性，提高胶料的抗裂纹扩展能力，降低轮胎崩花掉块的风险；超支化聚合物还可以改善白炭黑的分散性，通过二者协同作用制备具有超低滚阻的橡胶组合物；此外，由于超支化聚合物的低粘度，还改善了胶料的加工性能。
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1.一种超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，包括以下原料：高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，超支化聚合物；所述超支化聚合物包含羟基、羧基、乙烯基、巯基、环氧基、硅氧烷基官能团中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，按重量份数计，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为40-80份，所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为20-60份，所述超支化聚合物为1-20份。
3.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为30％-40％；所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为10％-20％。
4.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述超支化聚合物的绝对分子量为2000-10000g/mol。
5.根据权利要求2所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，按重量份数计，所述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物还包括
6.根据权利要求5所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述白炭黑为高分散型白炭黑，氮吸附比表面积(BET)≥200m2/g；所述硅烷偶联剂为巯基硅烷偶联剂；所述软化剂为重质环烷油；所述活性剂包括氧化锌和硬脂酸。
7.根据权利要求2所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物还包括其他助剂，所述其他助剂包括促进剂、硫化剂、防老剂中的至少一种，且按重量份计，所述促进剂为3-6份，所述硫化剂为1-4份，所述防老剂为4-8份。
8.根据权利要求7所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述促进剂为胍类促进剂、次磺酰胺类促进剂中的至少一种；所述硫化剂为硫磺；所述防老剂选自物理防护蜡、防老剂6PPD和防老剂RD中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述第一次混炼为先高温后恒温混炼，初始温度为60℃，当温度达到140-145℃时，进行恒温混炼，恒温温度为140-145℃，恒温时间为150-240s；所述第二次混炼为低温混炼，混炼温度为90-120℃，混炼时间为70-120s。
...【技术特征摘要】
1.一种超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，包括以下原料：高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶，超支化聚合物；所述超支化聚合物包含羟基、羧基、乙烯基、巯基、环氧基、硅氧烷基官能团中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，按重量份数计，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为40-80份，所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶为20-60份，所述超支化聚合物为1-20份。
3.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述高苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为30％-40％；所述低苯乙烯含量的双末端改性溶聚丁苯橡胶中苯乙烯基含量为10％-20％。
4.根据权利要求1所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，所述超支化聚合物的绝对分子量为2000-10000g/mol。
5.根据权利要求2所述的超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物，其特征在于，按重量份数计，所述超低滚阻、抗裂纹扩展的橡胶组合物还包括白炭黑40-70份，炭黑2-5份，硅烷偶联剂5-13份，软化剂5-20份，活性剂2-10份。
6.根据权利要求5所述的超低滚阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁雪，苏明，董康，王鹭飞，陈亚婷，刘文国，赵晓东，张萌萌，许婧婧，焦冬冬，耿钊，王传志，刘立杰，
申请(专利权)人：青岛双星轮胎工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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