[发明专利]一种橡胶组合物与硫化橡胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物、一种硫化橡胶的制备方法、由该方法制备得到的硫化橡胶以及所述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。

背景技术

随着世界范围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，汽车工业也向着节能和环保方向发展，要求最大程度地提高轮胎安全性、减少油耗。由橡胶材料粘弹性造成的滞后损失以及与地面之间的摩擦生热使汽车轮胎在行驶过程中温度逐渐升高，导致橡胶及帘线的强度下降。随着高速公路的发展，汽车行驶速度提高，轮胎温度也大幅度升高，使轮胎“肩空”、“肩裂”、“胎圈脱层”及热疲劳老化等现象频繁发生，当轮胎温度超过临界温度时，会发生爆胎，严重时会导致发生交通事故。轮胎的生热和温升不仅会影响其使用性能，而且会对汽车油耗产生很大的影响。因此降低轮胎用橡胶材料在动态载荷作用下的生热(动态温升)有着重要的现实意义。

为了降低轮胎用橡胶材料的动态温升，提高汽车行驶安全性，国内外专家学者做了大量的工作。例如，JP2006225560A公开了一种采用满足①吸油值(DBP值)在60-100cm³/100g，②表面活性吸附法比表面积(CTAB)在90-130m²/g，③DBP(mL/100g)≤(0.782×CTAB(m²/g)-8.7)三个条件的炭黑进行改性的橡胶组合物，这样能够减少生热并提高耐疲劳性能。CN101928412A公开了一种环保低生热型载重轮胎胎体用橡胶组合物，该橡胶组合物采用大粒径炭黑N770进行改性，使得胶料生热降低，轮胎寿命延长。但是以上专利申请均采用较大粒径的炭黑作为填料，对橡胶的补强效果较差。研究表明，增强剂的表面改性也能够降低橡胶材料的生热，例如，使用硅烷偶联剂对白炭黑进行表面修饰(Composites Science and Technology 2013,88:69-75.)、采用含有长脂肪族链的取代苯酚改性炭黑N330(Journal of Applied Polymer Science,1997,66:683-693)均能够获得生热较低的橡胶材料。但是这些方法制备的橡胶材料的硬度较低，与未改性的白炭黑和炭黑相比需要填充更多的增强剂才能满足制品硬度的要求。此外，调整橡胶组合物中的组分以及特定组分之间的配合(例如，调整硫磺和促进剂之间的比例以及使用导热增强剂(CN102746536A)、使用低分子增塑剂(CA1216384A1)等)也是降低生热的一种有效方法。虽然采用该方法能够在一定程度上降低生热并在短时间内降低材料在动态应力作用下的滞后，但是同时也降低了材料的压缩永久变形和力学性能，并且由于添加的小分子配合剂在长期应力的作用下容易迁移到材料的表面而失去降低生热的效果，因此，材料的降低生热效果会随着使用时间的延长而逐渐失效。

综上所述，现有的橡胶组合物虽然能够在一定程度上降低生热，但是却存在对橡胶补强效果不理想，或者是小分子配合剂不能长期稳定生效的问题，很难获得综合性能良好的橡胶组合物。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的橡胶组合物不能长期降低动态温升的缺陷，而提供一种新的能够长期降低动态温升的橡胶组合物、一种硫化橡胶的制备方法、由该方法制备得到的硫化橡胶以及所述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。

具体地，本发明提供了一种橡胶组合物，所述橡胶组合物含有橡胶基胶、增强剂、硫化剂、硫化活化剂和硫化促进剂，其中，所述橡胶组合物还含有部分氢化的二烯烃聚合物，且所述部分氢化的二烯烃聚合物的数均分子量不超过30000g/mol，双键的氢化度为85％以下。

本发明提供了一种硫化橡胶的制备方法，该方法包括将上述橡胶组合物中的各组分进行混炼，然后将得到的混炼胶进行硫化反应。

本发明还提供了由上述方法制备得到的硫化橡胶。

此外，本发明还提供了所述硫化橡胶在制备轮胎中的应用。

本发明人的发明人经过深入研究后发现，在所述橡胶组合物和硫化橡胶中引入具有上述特定数均分子量以及双键氢化度的部分氢化的二烯烃聚合物之后，能够长期显著降低其动态温升，同时还具有较好的力学性能和耐磨性能。此外，由于所述部分氢化的二烯烃聚合物中含有一定量的双键，这样既能够与橡胶基胶以及硫化剂进行交联反应，从而化学固定在硫化橡胶内部而不易在使用过程中迁出，即能够长期降低动态温升，又不会对橡胶组合物的热氧化性能产生负面影响。