[发明专利]一种母炼胶及其制备方法和硫化橡胶及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种母炼胶的制备方法及由该方法制备的母炼胶，还涉及一种含有上述母炼胶的硫化橡胶及其应用。

背景技术

随着能源危机和环境污染的不断加剧，人们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，汽车工业也在向着节能和环保方向发展。2009年欧盟颁布了两项涉及轮胎的新法规，要求最大程度地提高轮胎安全性、减少油耗、降低噪音。因此，轮胎高性能化的要求更加迫切，要求轮胎胎面胶同时具有低滚动阻力、良好的抗湿滑性和优异的耐磨性能(“魔鬼三角”性能)。

在高性能轮胎的制备工艺中，橡胶的填充配合是极为重要的环节，决定着橡胶制品的最终性能。上世纪九十年代，米其林公司提出绿色轮胎的理念，Rauling在美国专利US005227425A中公开的白炭黑填充技术已成为轮胎高性能化的必要技术手段。轮胎使用白炭黑作为补强剂，与炭黑填料相比，可以显著降低轮胎的滚动阻力、降低汽车油耗，符合节能减排的环境要求，但是仅仅使用白炭黑增强的橡胶力学性能、耐磨性能均不够理想。如果要使橡胶材料的耐磨性和力学性能进一步提高就必须加大白炭黑的用量，这必然会导致材料出现动态生热增加、加工性能变差等问题，很难使众多性能得到较好的平衡。

近年来，随着纳米复合技术蓬勃发展，聚合物纳米复合材料成为研究的热点，这为轮胎用高性能橡胶材料的设计制备提供了一条新的思路。纳米填料最大的优势在于使用很少量便能很大程度的地提高聚合物的性能。中国专利ZL200510084326.8公开了一种有机改性的有机粘土与丁苯橡胶纳米复合材料的制备方法，采用经过有机改性剂插层改性的纳米粘土与丁苯胶乳混合、破乳絮凝、干燥、混炼、硫化得到有机改性的粘土/丁苯橡胶纳米复合材料。采用这种方法得到的复合材料中粘土呈纳米级分散，硫化橡胶的拉伸强度显著提高。但是此种方法仅仅局限丁苯胶乳，对于溶液聚合丁苯橡胶的胶液则不适用。Hong Li等人(J.Mater.Sci.2009，44：1881-1888)采用熔融共混的方法制备了溶液聚合丁苯橡胶/白炭黑/蒙脱土纳米复合材料，发现两种填料在一定的复合比例下能够较好地平衡硫化胶的力学强度、滚动阻力和抗湿滑性。但是此种方法由于白炭黑和蒙脱土是在丁苯橡胶混炼时加入，白炭黑和蒙脱土在硫化橡胶中分散效果欠佳。

发明内容

本发明提供了一种能够使改性白炭黑和层状硅酸盐矿物分散均匀的母炼胶的制备方法以及该方法制备的母炼胶；和一种含有该母炼胶，具有较好的力学性能、较低的滚动阻力、较好的抗湿滑性及优异的耐磨性的硫化橡胶及其应用。

本发明的目的在于提供一种母炼胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)在缩合条件下，使白炭黑与硅烷偶联剂接触，所述白炭黑与硅烷偶联剂的质量比为1∶0.03-0.15；

(2)将层状硅酸盐矿物、季铵盐与水混合、干燥；

(3)将步骤(2)得到的产物与溶液聚合得到的橡胶胶液混合得到悬浮液，所述橡胶胶液含有聚合物和第一有机溶剂，以橡胶胶液的总重量为基准，所述聚合物的含量为0.6-8重量％；相对于100重量份的所述聚合物，所述步骤(2)得到的产物为3-15重量份；

(4)将步骤(1)中所述接触后的产物与步骤(3)所得悬浮液混合、干燥，以步骤(3)中所述悬浮液中100重量份的所述聚合物为基准，所述接触后的产物为15-45重量份。

本发明还提供上述方法制备的母炼胶。

本发明提供一种硫化橡胶，该硫化橡胶由含有上述的母炼胶、硫化剂、硫化活化剂、促进剂和防老剂的混合物混炼和硫化后得到，相对于所述母炼胶中100重量份的所述聚合物，所述硫化剂的用量为0.5-2.5重量份、所述硫化活化剂的用量为3-10重量份、所述促进剂的用量为1-4重量份、所述防老剂的用量为1-3重量份。

本发明还提供上述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。