[发明专利]含充炭黑母炼胶的橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物，更具体的说涉及一种含有炭黑母炼胶并用于轮胎胎面的橡胶组合物。

背景技术

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高，这就要求轮胎胎面具有良好的抗湿滑性能，优异的耐磨性以及低的滚动阻力。

纳米二氧化硅俗称白炭黑，是橡胶工业中用量仅次于炭黑的第二大补强剂。自上世纪九十年代，白炭黑作为补强填料广泛应用于轮胎胎面配方中，使上述的轮胎胎面要求的“魔鬼三角”性能获得较明显的平衡。

CN200880002511.X公开了一种橡胶组合物，其具有独立气泡，而且所述橡胶组合物含有(A)选自天然橡胶和二烯系合成橡胶中的至少一种橡胶成分、以及相对于100质量份该橡胶成分为10～150质量份的(B)二氧化硅和0.02～20质量份的(C)有机纤维，并且以相对于所述(B)成分的二氧化硅为1～30质量％的比例含有硅烷偶联剂。该橡胶组合物在橡胶加工时的操作性能优异、并能够提供在冰雪路面的轮胎制动和驱动性能(冰上性能)优异而且耐磨耗性良好的充气轮胎。这种橡胶组合物的制备是采用橡胶、二氧化硅、炭黑及其他填料在加工过程直接共混方式，分散不均匀、能耗高且对环境污染大。

邱权芳（“胶乳共混法”天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料微观结构与性能控制，2010，海南大学硕士论文）研究例了高性能NR复合材料：采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料，先用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(MPS)改性纳米二氧化硅(SiO₂)，再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到核壳结构的纳米二氧化硅粒子(SiO₂-MPS-PMMA)最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)直接共混，制得天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料。PMMA是一种重要的有机透明的结构材料，通过此发明制得的天然橡胶/二氧化硅复合材料成膜性能好，胶膜力学性能高，主要用于医用领域。

单薇（《合成橡胶工业》，2006，29（6）：474）采用负离子原位聚合法制备聚丁二烯/二氧化硅纳米复合材料，首先将纳米二氧化硅用γ－（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（MPS）处理，然后将改性后的二氧化硅分散于丁二烯和环己烷溶剂中，超声分散后加入正丁基锂作为引发剂，聚合反应在氮气保护下进行。然后将产品加入到乙醇中得到白色沉淀物，过滤干燥就得到了二氧化硅质量分数为3.1％的PSN。他们还研究了此种复合材料的结构与性能，结果表明经MPS处理后的二氧化硅粒子与聚丁二烯基体形成了强烈的界面相互作用，使得复合材料具有优异的综合性能。因聚丁二烯/二氧化硅复合材料是以正丁基锂为引发剂通过溶液聚合法制备，在制备过程中使用大量的有机溶剂，不仅对环境有害，而且在溶剂移除过程，大分子链难以将全部白炭黑粒子包容-凝聚，会有质量损失，同时还可能会在共凝聚胶基体中聚集，不易实现良好分散。此外，采用溶液聚合法制备的PSN分子量分布较窄，在橡胶后加工应用过程中亦存在一定困难。

天然橡胶母炼胶及其制造方法CN200580043791.5以及橡胶湿法母炼胶的制造方法、橡胶组合物及轮胎CN201080012497.9均是采用湿法工艺将炭黑分散成浆料，并与天然橡胶胶乳混合制备的母炼胶料，可提供显著改善耐磨耗性能的胎面用橡胶组合物，但是生热性较大。

本发明提供一种功能复合乳液，将纳米二氧化硅引入到聚共轭二烯烃分子链上，并通过功能乳液/胶乳/炭黑湿法混合工艺制备炭黑高度分散的母炼胶材料，用该胶料制备的橡胶组合物用于轮胎胎面具有较低的滚动阻力、优异的抗湿滑、耐磨性能以及低生热性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轮胎胎面的含充炭黑母炼胶的橡胶组合物，该橡胶组合物用于轮胎时有较好的耐磨性、抗湿滑性，并具有较低的滚动阻力。