一种抗静电低滚动阻力轮胎胎面材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及橡胶技术领域，具体地说是一种抗静电低滚动阻力轮胎胎面材料及其制备方法。其特征是：配合比例以重量份计，溶聚丁苯橡胶40-90份，聚丁二烯橡胶10-60份，白炭黑50-90份，硅烷偶联剂4-8份，石墨烯0.5-3份，白炭黑分散剂1-3份，芳烃油10-37.5份，氧化锌2-5份，硬脂酸1-3份，防老剂2-4份，促进剂2-4份，硫磺1-3份。胶料采用密炼机混炼，控制转子转速，胶料混炼时间和温度，通过四段混炼的方法制备复合材料。本发明专利技术可以降低轮胎的滚动阻力，更重要的是通过使用石墨烯材料解决了白炭黑填充胎面复合材料静电积累的问题，同时提高乘用车轮胎胎面的抗湿滑性能和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】

本发 明涉及橡胶
，具体地说是一种抗静电低滚动阻力胎面橡胶复合材料的制备方法。
技术介绍
随着汽车向高速、安全、节能、舒适化方向的发展，对轮胎高性能化的要求也逐年提闻，众所周知，提高轮胎胎面材料的抗湿滑性能，同时降低其滚动阻力性能最有效的方法是使用白炭黑替代炭黑作为橡胶的补强填料。CN 101792545 B (公开日:2012年4月11日)公开了一种低滚动阻力轮胎的胎面橡胶材料。从材料组成看，这种胎面材料的特征是使用溶聚丁苯橡胶与顺丁橡胶或天然橡胶的并用胶作为基体材料；填料以白炭黑为主，并用部分炭黑，同时使用硅烷偶联剂来改善白炭黑与橡胶之间的相互作用。该专利中强调这种胎面材料具有低的滚动阻力同时具有较高的抗湿滑性能。其胎面胶料的60°C的tan δ值一般在O. 11-0. 14之间，另外其0°C的tan δ高于O. 35。然而，由于专利技术中橡胶基体为溶聚丁苯橡胶与顺丁橡胶或天然橡胶并用，这种并用方式有效降低了胎面的滚动阻力，但是并用顺丁橡胶后，复合材料的抗湿滑性能会有所下降，而并用天然橡胶以后复合材料的磨耗性能会有所下降。本专利技术中我们发现，使用乙烯基含量为70%-82%的聚丁二烯橡胶取代顺丁橡胶或天然橡胶可以很好的平衡胎面材料的滚动阻力与抗湿滑性能及磨耗性能之间的矛盾。从填料选择的角度来看，与炭黑填充橡胶相比，填充白炭黑的胎面材料具有更低的滚动阻力以及更高的抗湿滑性能。然而，橡胶材料中只填充白炭黑也会带来新的问题。由于白炭黑自身并不具有导电性，而橡胶本身也是绝缘体，因此白炭黑填充橡胶的静电聚集效应会严重影响轮胎的使用。具体表现是静电积累过程会对车载收音机信号产生影响；而当积累在轮胎和车辆上的静电与导电体瞬间接触时会发生放电，放电过程产生的电火花可能导致汽车的油箱着火；如果汽车在加油站中，过多的静电释放容易引起油罐爆炸。国际标准ASTM D991对轮胎胎面的抗静电性能提出了具体要求，具有抗静电性能的胎面橡胶材料的体积电阻率要求在IO6-IOkiQ ·αιι。一般来说，橡胶的固有电阻率为IO14-IO15 Ω ·αιι，炭黑的固有电阻率为KT1-IO2Q 而白炭黑的固有电阻率为IO13-IO15Q*cm。对于全白炭黑填充橡胶的体积电阻率为IO15-IO16 Q*cm。因此，有效地将白炭黑填充橡胶中的积累静电导出是白炭黑填充橡胶作为胎面材料的一个必要条件。以往的报道通常是从轮胎结构的角度来解决这一问题的。CN 1253084Α (公开日2000年5月17日)公开了一种具有导电线结构的轮胎胎面，其特征是所述胎面具有导电的丝状、柔性的缝纫线，其穿过整个胎面结构，因此赋予了胎面抗静电累积特性。CN 101746219A (公开日2010年6月23日)公开了一种含导电胶条的轮胎胎面，该胎面含有从胎基橡胶层延伸出来的导电胶条，该胶条从胎基橡胶层径向向外延伸，经过胎冠橡胶层形成接地，由此提供胎面与路面间的导电路径。然而，通过引入导电缝纫线和导电胶条形成胎面导电通道的方式，均会不同程度的影响轮胎的结构设计，如果能够通过配方的调整，在胎面橡胶配合材料设计过程中改善高填充白炭黑橡胶复合材料的导电性能将更加有利于白炭黑填充橡胶在轮胎胎面材料中的应用。本专利技术中使用白炭黑填充溶聚丁苯橡胶与聚丁二烯橡胶的并用胶，同时使用了石墨烯材料(石墨烯材料的固有电阻率约为10_6Ω ·_)，在降低胎面橡胶滚动阻力，提高其抗湿滑性能的同时，很好的解决了白炭黑填充橡胶复合材料的静电积累问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种抗静电低滚动阻力胎面橡胶复合材料的制备方法。本专利技术的目的是提供一种低滚动阻力的乘用车轮胎胎面胶材料，该胎面胶材料可以降低轮胎的滚动阻力，更重要的是通过添加石墨烯材料解决了白炭黑填充胎面复合材料静电积累的问题，同时提高乘用车轮胎胎面的抗湿滑性能和耐磨性能。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案一种抗静电低滚动阻力胎面橡胶复合材料，其配合比例按重量份数计，具体如下溶聚丁苯橡胶40-90份，聚丁二烯橡胶10-60份，白炭黑50_90份，硅烷偶联剂4_8份，石墨烯O. 5-3份，白炭黑分散剂1-3份，芳烃油10-37. 5份，氧化锌2_5份，硬脂酸1_3份，防老剂2-4份，促进剂2-4份，硫磺1-3份。所述溶聚丁苯橡胶中乙烯基含量为30%_63%;聚丁二烯橡胶中的乙烯基含量为70%-82% ;通过工艺控制白炭黑中的含水率为5%-10%。抗静电低滚动阻力胎面橡胶复合材料制备过程分为以下四段。第一段混炼密炼机转子转速40_50rpm，压砣压力O. 6-0. 7MPa，首先将溶聚丁苯橡胶，聚丁二烯橡胶投入密炼机混炼室，混炼30-40秒，将白炭黑，硅烷偶联剂以及白炭黑分散剂投入密炼室，继续混炼100-120秒，胶料温度达到120-130°C，提砣5_10秒，调整转子转速为30-40rpm，压砣混炼80-100秒，胶料温度为145_155°C，排胶，得到一段混炼胶，一段混炼胶在空气中冷却至室温。第二段混炼密炼机转子转速35_50rpm，压砣压力O. 6-0. 7MPa，将一段混炼胶投入密炼机混炼室，混炼80-100秒，胶料温度达到120-130°C，提砣5_10秒，调整转子转速为25-35rpm,压砣混炼120-180秒，胶料温度达到145-155°C，排胶，得到二段混炼胶，二段混炼胶在空气中冷却至室温。第三段混炼密炼机转子转速35_50rpm，压砣压力O. 6-0. 7MPa，将二段混炼胶投入密炼机混炼室，加入石墨烯，氧化锌，硬脂酸，防老剂，芳烃油，压砣混炼100-120秒，胶料温度达到120-130°C，提砣5-10秒，压砣混炼80-100秒，胶料温度为145_155°C，排胶，得到三段混炼胶，三段混炼胶在空气中冷却至室温。第四段混炼密炼机转子转速35_50rpm，压砣压力O. 6-0. 7MPa，将三段混炼胶，促进剂和硫磺投入密炼机混炼室，混炼40-60秒，提砣5-10秒，压砣混炼30-50秒，胶料温度为85-100°C，排胶，得到终炼胶。作为优选，上述胎面橡胶复合材料制备中使用的芳烃油中稠环芳烃(PAHs)总含量应低于10 mg/kg。作为优选，上述胎面橡胶复合材料制备中使用的密炼机为啮合型密炼机。本专利技术的有益效果是，可以降低轮胎的滚动阻力，更重要的是通过添加石墨烯材料解决了白炭黑填充胎面复合材料静电积累的问题，同时提升乘用车轮胎胎面抗湿滑性能和耐磨性能。具体实施例方式对比例低滚动阻力胎面胶，配合比例以重量份计的配方，见表I : 表I对比例配方...........................迖.........................................................................................................................................................................对a M—.................................. 洛聚 J —笨顿(乙 K At Λ ；|! 5‘m)75 ; 丁嶸詨25"Si X ( m;. 5% Im 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗静电低滚动阻力轮胎胎面材料，其特征是：配合比例以重量份计，溶聚丁苯橡胶40？90份，聚丁二烯橡胶10？60份，白炭黑50？90份，硅烷偶联剂4？8份，石墨烯0.5？3份，白炭黑分散剂1？3份，芳烃油10？37.5份，氧化锌2？5份，硬脂酸1？3份，防老剂2？4份，促进剂2？4份，硫磺1？3份。

【技术特征摘要】

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