[发明专利]一种偶联剂改性白炭黑增强载重轮胎胎面胶性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及偶联剂改性白炭黑增强载重轮胎胎面胶性能的方法，属于纳米材料改性橡胶工艺技术领域。

背景技术

轮胎在汽车各部件中占有十分重要的地位，对汽车的各项行驶性能具有极大的影响。橡胶轮胎在使用过程中暴露出使用寿命短、耐磨性和抗撕裂强度较差等缺点，尤其是载重汽车的轮胎，因负重能力有限，而经常爆胎。因此要求载重轮胎胎面胶料耐切割、耐疲劳、耐磨、硬度高、变形小、生热低等。随着对载重轮胎胎面胶产品性能要求的不断提高，如何进一步提高载重轮胎胎面胶的性能是摆在当前技术领域的一个重大课题。

新型纳米材料的技术发展为开发高性能载重轮胎胎面材料提供了新途径。利用高分散性纳米粉体材料与橡胶混合，在普通混炼机上进行混炼，补强橡胶。目前常用的新型无机纳米粉体材料包括：氧化铝纳米粉体、碳酸钙纳米粉体、硫酸钡纳米粉体等。中国专利CN1168392A报道了氧化铝作为增强填料的二烯烃橡胶组合物在轮胎制造中的应用；专利CN1598155报道了添加纳米碳酸钙可改进橡胶的耐老化性能；专利CN1896130A报道了一种掺加纳米天然重晶石粉体改进橡胶耐磨性的方法。

但是一般纳米粉体和橡胶分子间相容性差，在有机相中难以分散，粒子倾向于凝聚，使橡胶加工性能变差。因此，为了提高纳米粉体与橡胶之间的相容性，增大界面间的相互作用，通常采用表面改性剂对纳米粉体进行改性。

发明内容

本发明目的在于提供一种混合纳米白炭黑增强载重轮胎胎面胶的方法，特别是经偶联剂表面处理后的纳米白炭黑增强载重轮胎胎面胶的方法。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种偶联剂改性白炭黑增强载重轮胎胎面胶性能的方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过程和步骤：

a.首先选用平均粒径为20nm纳米白炭黑，经过120℃真空干燥4h，尽可能除去其所含水分；

b.将上述纳米白炭黑粉体进行有机表面处理，表面处理剂为偶联剂包括：γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、双(三乙氧基硅丙基)四硫化物(Si69)、含有双官能团(羧基和双建)聚合物型偶联剂(C800)中的一种；偶联剂的用量为纳米白炭黑粉体重量1％～10％；采用干法表面处理，将偶联剂用乙醇稀释后，喷淋于白炭黑粉体上，然后在低速捏合机中搅拌混合，得到改性表面处理的纳米白炭黑复合粉体；

c.在橡胶混炼过程中，加入经偶联剂改性后纳米白炭黑复合粉体，加入量为生胶(天然橡胶)重量的20％～30％，经充分混炼后得到生胶，再经硫化成型，制得载重轮胎胎面胶。

由于纳米粒子具有小尺寸效应和表面效应，当其分散到橡胶基体中后与橡胶聚合物间形成较强的结合，牢牢地与聚合物结合在一起，增强橡胶。另外，通过对纳米粒子进行有机表面处理，提高纳米粒子与聚合物之间的相容性，增大界面间的相互作用，改进橡胶聚合物的力学性能。因此，经偶联剂改性的纳米白炭黑粉体，添加到橡胶中去，使橡胶具有很高的致密性，提高了载重轮胎胎面胶的拉伸强度、撕裂强度等力学性能，具有低滚动阻力、高耐磨性、抗湿滑性能好等优点。

具体实施方式

现将本发明的实施例叙述于后。

实施例1

用偶联剂KH570表面处理的纳米白炭黑添加至天然橡胶中。

将平均粒径为20nm纳米白炭黑粉体，经过120℃真空干燥4h；然后进行有机表面处理，用纳米粉体重量2％～8％的KH570经乙醇稀释后喷淋于纳米粉体上，然后在低速捏合机中搅拌混合。得到改性量为2％、4％、8％的纳米白炭黑复合粉体。

在保持天然橡胶生产配方不变及工艺流程不变的基础上，在天然橡胶中加入经KH570改性后的纳米白炭黑复合粉体(胶料配方见表1)；经充分混炼后得到生胶，然后硫化成型，按照国家标准制成试样。

表1胶料配方组分(重量份)