[发明专利]包含二氧化硅的橡胶配混物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含二氧化硅的橡胶配混物的制造方法。

下文中，术语“溶胀的聚合物”是指聚合物基料，其体积通过浸渍其的液体物质扩散其中而增加。

背景技术

二氧化硅长期以来已经用作在轮胎、特别是胎面的橡胶配混物中的补强填料。

二氧化硅用作炭黑的部分或全部的代替物，这是因为在滚动阻力和湿路面性能其提供的优势。

如已知的，二氧化硅引起各种缺点，这是因为难以将其分散在聚合物基料中。

这是因为表面硅烷醇基在二氧化硅上的存在，其促使氢键的形成，并且因此二氧化硅颗粒聚集，并且赋予二氧化硅与橡胶的疏水特性不相符的亲水特性。

明显地，在配混物中二氧化硅的不良分散导致配混物的物理和机械特性的宽变化和缺乏均一性，特别是差的耐磨性。为了解决所述分散问题，硅烷偶联剂长期以来已经用于通过与硅烷醇基键合而防止氢键的形成，同时将二氧化硅化学地键合至聚合物基料。

二氧化硅均匀地分散在聚合物基料中，并且因此在配混物中，需要有效的混炼。通常，聚合物基料与二氧化硅和硅烷偶联剂混炼的第一混炼阶段伴随着其中不添加任何的额外的混炼阶段，并且其主要地用于确保恰当的二氧化硅分散。该额外的混炼阶段伴随着其中添加硫化剂并且与前阶段的混炼胶混炼的最后混炼阶段。

虽然改善了二氧化硅的分散，但额外的混炼阶段具有也加压聚合物基料的缺点，其影响对本领域的任何技术人员来说将是清晰的。换言之，仅混炼对于改善二氧化硅在聚合物基料中的分散、而不损害聚合物基料本身的特性是不充分的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种橡胶配混物的制造方法，其技术特征是这样的从而确保有效的二氧化硅的分散而不使聚合物基料进行延长的混炼。

根据本发明，提供了一种包含二氧化硅的橡胶配混物的制造方法；所述方法包括：将所述二氧化硅分散在聚合物基料中的步骤，和将所述预先形成的混炼胶与硫化剂混炼的随后步骤；所述方法的特征在于，所述将二氧化硅分散在聚合物基料中的步骤包括以下顺序的操作：

-将所述聚合物基料浸渍在液体二氧化硅前体中从而形成溶胀的聚合物；

-将所述溶胀的聚合物添加至有机溶剂，并且连续地搅拌所述溶胀的聚合物溶液；

-将水和二氧化硅合成催化剂添加至所述溶胀的聚合物溶液；

-通过添加沉淀剂来沉淀聚合物凝胶基体；

-将所述沉淀的聚合物凝胶基体分离和清洗。

优选地，所述溶胀的聚合物溶液包含5至35重量％的聚合物基料，和0.5至30重量％的所述二氧化硅前体。

优选地，通过添加水和所述催化剂形成的二氧化硅颗粒的直径是5至100纳米。

优选地，所述二氧化硅前体在由四烷氧基硅烷、多硫化物硅烷、不封端巯基硅烷(free mercaptosilanes)和封端巯基硅烷(blocked mercaptosilanes)组成的组中。

优选地，所述二氧化硅前体是四乙氧基硅烷。

优选地，所述二氧化硅合成催化剂是碱性催化剂。

优选地，所述将二氧化硅分散在聚合物基料中的步骤包括在合成二氧化硅后添加硅烷偶联剂。

优选地，所述聚合物基料选自由SBR、BR和天然橡胶组成的组，单独地使用或与其它的混合使用。

根据本发明，也提供了一种使用根据本发明的方法生产的橡胶配混物。

根据本发明，也提供了一种轮胎，其包含由使用根据本发明的方法生产的配混物制成的至少一部分。

具体实施方式

以下是用于更清晰地理解本发明的非限制性实施例。

实施例

配混物(配混物A)根据本发明生产，并且两个对照配混物(配混物B和C)用与配混物A相同的配方，但使用传统混炼方法来生产。更具体地，将配混物B使用以下工艺来生产：

(第一混炼步骤)

在开始混炼操作前，将230-270升的正切转子混炼机用可交联聚合物基料、二氧化硅、硅烷偶联剂和油装载至66-72％的填充因子。

混炼机在40-60rpm的速度下操作，并且将所得混炼胶在达到140-160℃的温度时卸载。

(第二混炼步骤)

将硫化体系添加至前步骤的混炼胶，至63-67％的填充因子。

混炼机在20-40rpm的速度下操作，并且将所得混炼胶在达到100-110℃的温度时卸载。