[发明专利]富勒烯或其衍生物改性的橡胶组合物及轮胎胎面

说明书

技术领域

本发明涉及改性的橡胶技术领域，更具体地，涉及一种富勒烯或富勒烯衍生物改性的橡胶组合物以及由其制备的具有优良的机械性能和电学性能的轮胎胎面。

背景技术

汽车轮胎通常要求滚动阻力小，燃油经济性好，发热少，而且自身还应该具有较高的耐热性。为了提高轮胎的这些性质，需要调整构成轮胎胎面的橡胶组合物的组成成分及其含量。例如，本技术领域常见通过减少炭黑的量或使用较高比表面积的炭黑，同时提高二氧化硅的含量，可降低轮胎构件的物理回弹性质。且炭黑表面有一层鳞片，橡胶吸附在鳞片上，轮胎滚动时，它们之间就会产生滑移，增加摩擦阻力。然而，橡胶轮胎构件的炭黑含量显著降低，无论是通过简单减少炭黑或用二氧化硅增强代替部分的炭黑，均引起相应轮胎构件增加电阻或体积电阻率，这可能显著增加轮胎胎圈区域和胎面运行表面之间静电通过的电阻。

此外，目前有研究人员通过使用碳纳米管来部分替代碳黑，可起到降低电导率的作用。但是，由于碳纳米管的长径比较大，混入橡胶组合物中的碳纳米管极易产生团聚，特别是当碳纳米管的含量较大时，对力学性能和导电率等性能的改进作用将不会有进一步提高。

因此，目前需要一种具有降低的炭黑含量，以使轮胎的滚动阻力小、燃油经济性好、发热少；而且具有足够低的体积电阻率的橡胶组合物，由此制备出具有优良力学和电学性能的轮胎胎面以及包含该轮胎胎面的轮胎。

发明内容

本发明的发明人惊奇地发现，通过在轮胎橡胶中添加富勒烯C₆₀或富勒烯衍生物，例如，悬挂有C₆₀的聚苯乙烯或聚苯胺可以实现上述技术目的。

根据本发明的一种实施方式，本发明提供一种橡胶组合物，其包括橡胶、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，其中，基于橡胶组合物的总重量，二氧化硅的含量为10~60重量%，炭黑的量小于30重量%，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量为0.1~30重量%。

根据本发明的另一个实施方式，本发明提供一种轮胎胎面，其是由根据本发明的橡胶组合物制成的。

根据本发明的再一个实施方式，本发明提供一种汽车轮胎，其包括根据本发明的轮胎胎面。

根据本发明的再一个实施方式，本发明提供制备汽车轮胎的方法，包括：

混合包括橡胶、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物的原料以制备根据本发明的橡胶组合物；

由所述橡胶组合物形成轮胎胎面；以及

将所述轮胎胎面包含于轮胎中，

其中，所述轮胎胎面的体积电阻率通过国标GB2439测试为小于1×10³Ω·cm；抗拉强度按照国标GB/T2611-2007测试为22MPa以上。

与未经富勒烯或富勒烯衍生物改性的轮胎胎面相比，根据本发明的橡胶组合物所制成的轮胎胎面具有更为优异的机械性能和电学性能，特别是在抗拉强度和体积电阻率方面。例如，与未经富勒烯或富勒烯衍生物改性的轮胎胎面相比，本发明所制备的轮胎胎面的抗拉强度提高了20%以上，达到22MPa以上。根据GB2439标准测定的体积电阻率明显保持在10³Ω·cm以下。因此，由根据本发明的橡胶组合物可以制备出机械性能和电学性能，特别是抗拉强度和体积电阻率都较为优异的轮胎胎面。

附图说明

图1是富勒烯以及富勒烯衍生物的结构图，其中（a）富勒烯；（b）悬挂有C₆₀的聚苯乙烯；以及（c）悬挂有C₆₀的聚苯胺；

图2是富勒烯C₆₀增强的橡胶长链的状态图，其中（a）是在无受力时的状态图；（b）是在受力时的状态图；

图3是悬挂有C₆₀的聚苯乙烯、悬挂有C₆₀的聚苯胺增强的橡胶长链的示意图，其中（a）是在无受力时的状态图；（b）是在受力时的状态图。

其中，图2-3中的符号：1表示橡胶长链；2表示富勒烯C60；3表示富勒烯衍生物。

具体实施方式

根据本发明的一个实施方式，本发明提供一种橡胶组合物，其中，该橡胶组合物包括橡胶、二氧化硅、炭黑以及富勒烯或富勒烯衍生物，并且基于橡胶组合物的总重量，二氧化硅的含量为10~60重量%，炭黑的量小于30重量%，以及富勒烯或富勒烯衍生物的含量为0.1~30重量%。根据本发明的橡胶组合物可以制备出机械性能和电学性能，特别是抗拉强度和体积电阻率都较为优异的轮胎胎面或汽车轮胎。