[发明专利]改性主体橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了一种改性主体橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法和应用。制备改性主体橡胶的方法包括：将主体橡胶与硅烷偶联剂或者与硅烷偶联剂和补强剂进行预混炼，所述预混炼的温度为130‑200℃，预混炼的时间为1‑20min。由所述改性主体橡胶制备得到的硫化橡胶具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能，且所述硫化橡胶能够用于制备绿色轮胎胎面胶。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体地，涉及一种改性主体橡胶、一种制备改性主体橡胶的方法以及由该方法制备得到的改性主体橡胶、一种橡胶组合物、一种硫化橡胶、一种制备硫化橡胶的方法以及由该方法制备得到的硫化橡胶和硫化橡胶作为轮胎胎面材料的应用。

背景技术

随着汽车的普及，石油的用量以及二氧化碳的排放量越来越高，并由此导致了石油资源的紧缺和全球气候的变暖。因此，一场降低油耗的汽车工业革命直接引发了汽车制造商对降低轮胎滚动阻力的要求。

在阻碍汽车前进的阻力中，滚动阻力占18-30％，滚动阻力能耗约占耗油量的14.4％，这意味着滚动阻力降低30％，则可节油4.5-6％。在降低滚动阻力的同时，轮胎还应具有较好的抗湿滑性能才能满足工业应用的需求。

通常情况下，抗湿滑性与滚动阻力可分别由硫化橡胶在0℃及60℃时的损耗因子tanδ值来表征。0℃时的tanδ值越大，抗湿滑性越好；60℃时的tanδ值越小，滚动阻力越低。要使胶料获得良好的综合性能，应尽量增大0℃时的tanδ值，并尽量减小60℃时的tanδ值。

CN101962423A通过对由溶液聚合制备得到的共轭二烯烃/单乙烯基芳烃共聚物橡胶进行研究发现，使用不对称醚与阴离子表面活性剂的复配结构调节体系，可以制备出具有较低聚苯乙烯微嵌段含量、中等乙烯基含量的高抗湿滑和低滚动阻力的三元共聚橡胶。该三元共聚物0℃时的tanδ值为0.25-0.96，60℃时的tanδ值低于0.12。CN101319064A通过在溶聚丁苯橡胶聚合末期加入硅烷偶联剂封端，制得末端带硅氧烷基团的溶聚丁苯橡胶胶液，在胶液中加入白炭黑粉体后充分搅拌，经共凝聚、热处理后获得分子末端与填料牢固键接的复合材料。该纳米复合材料具有优异的填料-橡胶相互作用和界面结合，表现出高抗湿滑性、低滚动阻力和优异的物机性能。CN101113217A提供的橡胶组合物包含不低于10重量份的具有不低于22nm平均粒径的二氧化硅和不低于5重量份的具有小于22nm的平均一次粒径的二氧化硅，其中两种二氧化硅总量为15-150重量份。所获得的胎面橡胶复合材料可以有效提高轮胎的抗湿滑性能、磨耗性能和操控稳定性，同时降低了轮胎的滚动阻力。CN103159998A通过添加纳米级碳化硅粉末的方法，可以降低轮胎的滚动阻力，同时不影响胎面的耐磨性能，尤其是通过使用纳米碳化硅材料大大提高了轮胎的抗湿滑性能。目前，世界上一些大公司也逐渐推出滚动阻力较低、抗湿滑性能较好的橡胶轮胎，并冠以“绿色轮胎”的美名。

然而，“绿色轮胎”的填充体系以白炭黑为主，由于白炭黑具有较高的极性，很难在橡胶基体中均匀分散，白炭黑的分散均匀性的好坏直接影响制品的动态性能、强度、耐磨性的性能。因此，通过研究以提供一种能够获得具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的硫化橡胶的橡胶组合物具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是获得一种具有较高强度，较高耐磨性，同时具有较低的滚动阻力和高的抗湿滑性能的能够用于制备绿色轮胎胎面胶的硫化橡胶。

本发明的发明人经研究后发现，采用预混炼技术，在主体橡胶混炼之前，在一定的温度和时间条件下，将硅烷偶联剂以化学键的方式键接到主体橡胶的橡胶分子链上，增加主体橡胶的极性，能够提升白炭黑或者以及其他添加剂在主体橡胶中的分散均匀性，得到综合性能优异的硫化橡胶，从而完成了本发明。