用于制备橡胶组合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备橡胶组合物的方法，所述橡胶组合物包含各种组分，例如基础弹性体、增强填料、添加剂和硫化体系，在所述方法的过程中进行如下阶段：A）使用连续混合装置，制备包含增强填料和任选地除交联体系之外的其他组分的起始橡胶组合物，选择用于所述连续混合装置的操作参数以使得：a）所述弹性体在混合室中的所述停留时间为20至60秒之间，b）赋予所述橡胶组合物的所述比能量为2,000焦耳/克至5,000焦耳/克之间，B）当起始橡胶组合物离开混合室时，所述起始橡胶组合物的温度在小于5分钟内降低至小于140°C的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及弹性体混合领域，更特别地涉及制造旨在制备用于装备陆上车辆的轮胎的橡胶组合物。对现代轮胎的性能要求，除了用于运行状况(有时为极端的)所需的品质外，逐渐地涉及轮胎的耐久性及其滚动阻力的减少。本领域技术人员已知的是，耐磨性的改进可以反映在能量耗散的增加上，以及近年来所取得的进展是在这两种性能之间的折衷，已经努力通过改性橡胶组合物和探索新型的制备方法来减少对其的限制。 本专利技术的目的是提供一种方法，该方法使得有可能在当材料经受循环应力时，在不影响磨损性能的情况下大大降低材料内部的能量耗散现象。根据本专利技术的方法在于以特定和新颖的方式使用已知的混合装置，并且在于提供用于所述装置的操作范围，其使得有可能获得相比于通常制备方法而言具有极其不合常规且料想不到的性能的橡胶组合物。根据本专利技术的方法采用连续混合装置，例如在公开EP 605 781中所述的。根据本专利技术的方法使得有可能制备由各种组分如基础弹性体、增强填料、添加剂和硫化体系形成的橡胶组合物。该方法包括如下阶段A-使用包括混合室的连续混合装置制备包含增强填料和任选地除所述交联体系外的添加剂的起始橡胶组合物，所述混合室包括至少一个在定子中旋转并在上游端和下游端之间延伸的转子，材料在上游端和下游端之间逐渐行进，所述连续混合装置还包括用于计量和强制引入所述基础弹性体的装置，以通过设置在所述混合室的上游的管线驱回所述基础弹性体，选择用于连续混合装置的操作参数使得a-所述弹性体在混合室中的所述停留时间为20至60秒之间，b-赋予所述橡胶组合物的所述比能量为2000焦耳/克至5000焦耳/克之间，B-在连续混合装置的出口处，橡胶组合物的温度在小于5分钟内降低至小于140° C的温度。优选地，在阶段A的过程中，还引入添加剂，从而优化连续混合装置(其包括有限数量的引入装置)的使用。优选地，在阶段A的过程中，转子的旋转速度为50至500转/分钟之间，更特别地为200至400转/分钟之间。优选地，在阶段A的过程中，在混合室中的橡胶组合物的最大理论剪切速率(f)为15 OOOs-1 至 40 OOOs—1 之间。优选地，在阶段A的过程中，所述混合室的填充程度为5%至40%之间。优选地，在阶段B结束时，使用一个或多个内部和/或外部混合器类型的连续或间歇混合装置(200，300)制备最终的橡胶组合物，引入预定体积的起始橡胶组合物、交联体系以及任何剩余弹性体、填料和添加剂，选择连续或间歇混合装置的操作参数使得在该阶段过程中赋予橡胶组合物的另外的比能量为500焦耳/克至1800焦耳/克之间。一旦完成了最终混合物，亦即当已经引入所有组分(所述组分特别地包括交联剂)时，组合物的性质得以非常显然地评定。为了很好地理解以下的描述，在连续或间歇混合装置中进行的制备方法的整个过程中赋予橡胶组合物的比能量对应于通过用于旋转混合器的转子(或多个转子)的马达(或多个马达)提供给混合物的能量(以焦耳计)除以制备的橡胶组合物的重量。该能量可以通过下式计算得到 T 在连续混合的情况下，(I - (I M(l)dt)或者在间歇混合的情况下，UO*F (| + MO_9其中-P(t)是由马达(或多个马达)提供的瞬时功率(以瓦特计)减去由马达轴与转子轴之间的传动装置所消耗的功率。-M(t)是以使用混合器制得的橡胶组合物的重量(克/秒)计的瞬时流动速率。-M是引入连续混合器中的混合物的物料的总重量(以克计)。该计算可以通过测量在混合过程中由马达(或多个马达)消耗的电功率减去由处于空档状态的设备所消耗的功率而容易地进行，而无论所选择的混合装置的种类为何。材料的粘弹性通过物理量如粘性模量(G)，弹性模量(G’)或比率|^ = 矽加以描述，所述G比率^ = Fgtf是当材料经受正弦应力时应力与应变之间的相位滞后角度的正切，其特别地使得有可能表征材料内的耗散现象。没有可能解释在根据本专利技术的处理方法中所涉及的所有物理现象，但是相比于使用在于仅在内部和/或外部混合器中制造的类型的已知制备方法制造相同混合物而言，观察到tan δ值的降低，如同随后使用实验结果将看到的，且对于使用所述方法制备的宽的橡胶组合物种类而言(参见下文)。尽管如此，观察到根据本专利技术的方法也具有显著增加混合温度的效果，这是由于其能够在非常短的时间内提供给初始组合物大量的能量。因此，优选地，为了在阶段A的过程中赋予混合物该高比能量，将选择转子的旋转速度在50至500转/分钟之间，更特别地在200至400转/分钟之间。同样地，仍是出于相同目的，转子的直径以及连续混合装置的转子与定子之间的间隙为给定的尺寸，使得在阶段A的过程中，在混合室(11)中任何点处橡胶组合物的最大理论剪切速率(P)为15000s-1与40000s-1之间。最大理论剪切速率#应理解为是指当橡胶组合物被强制在转子和定子的螺纹之间或者在混合器的叶片与内部混合器的容器之间，或者在外部混合器的两个辊的空气间隙中移动时获得的剪切效果，如在本说明书的后续部分中详细描述的那样。最大理论剪切速率以下式表示f+其中-Vp是连续混合器的转子的旋转速度、内部混合器的叶片的旋转速度或外部混合器的辊的旋转速度(以转/分钟计)，-R(以m计 )是转子的半径、内部混合器的叶片的半径或者外部混合器的辊的半径，以及-e (以m计)等于转子的螺纹与定子的内表面之间的最小间隙或者等于叶片与内部混合器的容器之间的间隙，或者等于外部混合器的两个辊之间的空气间隙。术语“混合时间”应理解为意指，在连续混合装置的情况下，弹性体从其上游端穿过混合室至其下游端所花费的时间，或者在内部混合器的情况下，弹性体在混合容器中的存在时间，或者，在外部混合器的情况下，弹性体的捏合时间。优选地，在阶段A的过程中，将选择混合室的填充程度远低于100%，优选在5%至40%之间。填充程度是在混合室中由橡胶组合物占据的体积的部分，其体积对应于在转子与定子的内壁之间(或者在内部混合器的叶片与容器的内壁之间)可获得的自由体积。最后，出于不有害地影响赋予起始组合物的物理性质的目的，在阶段A和B结束时，将对混合器进行设置为给定尺寸并进行操作使得在制备最终组合物的阶段的过程中，提供给混合物的比能量在已知用于制备具有良好均匀性的最终混合物的常规限定内，通常为在500焦耳/克至1800焦耳/克之间，一方面，根据混合器的类型(所述混合器可以为连续或间歇以及内部或外部混合器类型)，另一方面，根据选择的捏合时间(其可以取决于选择的混合器的类型在I分钟至30分钟之间变化)。在本说明书的上下文中，术语“橡胶组合物”应理解为是指基于至少一种弹性体，优选二烯弹性体如天然或合成橡胶的组合物，其包含增强填料、添加剂和硫化体系。所用弹性体(或者无区别的“橡胶”)优选为二烯类型，尽管其他弹性体也可以使用。“二烯”弹性体应该理解为以已知的方式意指至少部分(即均聚物或共聚物)得自二烯单体(具有两个共轭或非共轭碳-碳双键的单体)的弹性体。所选择的二烯弹性体将优选属于聚丁二烯(BR)(特别是具有的顺-1，4键含量大于90%的那些)，合成聚异戊二烯(IR)(优选顺_1，4类型)，天然橡胶(NR)，丁二烯共聚物，异戊二烯共聚物以及这些弹性体的混合物；这些共聚物更优选地选自丁二烯/苯乙烯共聚物(SBR)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.19 FR 10529491.用于制备橡胶组合物的方法，所述橡胶组合物包含各种组分，如基础弹性体、增强填料、添加剂和硫化体系，在所述方法的过程中进行如下阶段 A-使用包括混合室(111)的连续混合装置(100)制备包含增强填料和任选地除所述交联体系外的其他组分的起始橡胶组合物，所述混合室(111)包括至少一个在定子(102)中旋转并在上游端(112)和下游端(113)之间延伸的转子(101)，材料在上游端(112)和下游端(113)之间逐渐行进，所述连续混合装置(100)还包括用于计量和强制引入所述基础弹性体的装置，以通过设置在所述混合室(111)的上游的管线驱回所述基础弹性体，选择用于连续混合装置的操作参数使得 a-所述弹性体在混合室(111)中的所述停留时间为20至60秒之间， b-赋予所述橡胶组合物的所述比能量为2000焦耳/克至5000焦耳/克之间， B-在来自混合室(111)的起始橡胶组合物的出口(113)处，所述起始橡胶组合物的温度在小于5分钟内降低至...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·卢巴雷斯，F·瓦赞，P·阿内，B·迪萨迪尔，G·于格诺，A·拉普拉，J·卢瓦约，V·佩利西耶，
申请(专利权)人：米其林集团总公司，米其林研究和技术股份有限公司，
类型：
国别省市：