[发明专利]一种具有低滚动阻力的橡胶组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁苯橡胶组合物，更具体地讲涉及改性交联粉末橡胶与丁苯橡胶等构成的组合物及其硫化物。

背景技术

随着减排二氧化碳政策法规的日益严格和石油资源的日趋紧缺,如何降低汽车燃油消耗成为汽车行业和使用者关注的焦点，降低轮胎的滚动阻力是减少汽车燃油消耗的重要措施之一。

在降低轮胎胶料（主要是胎面胶）滚动阻力研究中遇到了很棘手的滚动阻力、湿滑性能、耐磨性能相互矛盾的所谓的“魔三角”问题。简单的增加软化剂用量，可以提高轮胎的抗湿滑性，但其耐磨性降低和滚动阻力增加。提高补强填料（炭黑或白炭黑）的用量，可以在一定程度上降低滚动阻力，却使补强填料在胶料中很难分散均匀，并使抗湿滑性降低。加大硫化剂的用量，即提高交联密度，和增加补强填料用量的效果一样，降低滚动阻力同时使抗湿滑性变差。为了实现三方面性能的平衡，除了对轮胎结构设计进行优化外，国内外还对胶料（以胎面胶为主）配方进行了广泛深入的研究。一方面合成适用的橡胶原料（如溶聚丁苯橡胶SSBR、反式聚异戊二烯TPI、丁二烯-异戊二烯-苯乙烯集成橡胶SIBR、高乙烯基顺丁橡胶HVBR等），另一方面着手寻求具有较好综合性能的改性剂和实用配方。在配方研究中已获得了一些进展，比较有代表性的是：SSBR等与炭黑和白炭黑并用或倒易（反转）炭黑体系，体系特点是主配方基本不变，只是在补强填料上有所不同，容易在工业上实现；其缺点是需要使用较多的硅烷偶联剂且炼胶时设备负荷大，硫化胶的耐磨性也不理想。

与此同时，研究人员发现，交联粉末橡胶在配方适当时，可以降低硫化胶的滚动阻力。专利US6184296使用经过表面改性的交联顺丁和丁苯粉末橡胶（溶胀指数4～5，粒径60～450nm），使天然橡胶（NR）配方体系硫化胶的滚动阻力降低，且强力性能未受影响。在专利US6133364中，把氯甲基苯乙烯接枝到交联丁苯粉末橡胶表面上，然后将其用于NR配方体系中，使硫化胶的滚动阻力降低，而抗湿滑性提高。专利US6207757用氯甲基苯乙烯改性的交联丁苯粉末橡胶达到了降低NR配方体系硫化胶滚动阻力的作用，同时提高了轮胎的牵引性能和耐用性。专利US6242534把含羧基和氨基的交联丁苯粉末橡胶一并用于NR配方体系，不仅降低了体系硫化胶的滚动阻力，提高了抗湿滑性，而且明显提高了定伸应力。专利EP1431075用丁苯粉末橡胶和增塑淀粉来改善丁苯橡胶（SBR）与顺丁橡胶（BR）并用和白炭黑体系的性能，结果耐磨性得到了改进、滚动阻力降低，硫化胶的比重也较小。专利US6699935用共聚改性交联丁苯粉末橡胶使改性丁苯配方体系具有低滚动阻力兼有出色的抗湿滑性与耐磨性。

上述专利文献提到的交联丁苯粉末橡胶全部采用化学交联方法交联，这种方法需要使用价格较高的交联单体且能耗较大。专利文献主要涉及天然橡胶配方体系或丁苯橡胶的白炭黑体系及改性丁苯配方体系。

 

发明内容

本发明通过把改性的交联丁苯粉末橡胶用于丁苯橡胶配方体系，结果其混炼胶的加工性能基本没有受到影响，挤出膨胀还有所降低。硫化胶的滚动阻力明显降低、抗湿滑性略有改善、耐磨性基本不变。该橡胶组合物特别适合用作乘用胎的胎面胶。

本发明目的可以通过以下技术方案实现：

本发明橡胶组合物主要由丁苯橡胶、改性交联丁苯粉末橡胶、异氰酸酯、硅烷偶联剂、补强剂、硫化剂、促进剂等组分构成。

丁苯橡胶在橡胶组合物中的用量以纯生胶计100份，以下其它组分用量均相对于100份生胶而言。丁苯橡胶选择基本要求：充油或非充油乳聚丁苯橡胶，优选充油丁苯橡胶；结合苯乙烯含量15～50%，优选20～30%；门尼黏度30～90，优选40～70。

改性交联丁苯粉末橡胶在橡胶组合物中用量1～30份，优选5～15份。改性交联丁苯粉末橡胶制备：选用辐射交联法制备的丁苯粉末橡胶，在聚乙二醇存在下，用己二硫醇和过硫酸钾对交联丁苯粉末橡胶进行表面改性。交联丁苯粉末橡胶选用基本要求：结合苯乙烯含量15～60%，优选35～55%；平均粒径50～300nm，优选100～200nm；凝胶含量70～98%，优选85～95%%。

异氰酸酯在橡胶组合物中用量1～30份，优选5～15份。异氰酸酯选用低聚异氰酸酯，低聚异氰酸酯挥发性小，反应活性相对较低，便于使用。