[发明专利]一种轮胎胎面用绿色溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法

说明书

一种绿色轮胎胎面用溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法，组合物包括质量比为1:0.6～1的溶聚丁苯胶浆的干胶和超分散型纳米白炭黑，超分散型纳米白炭黑的表面包覆有一种轻稀土元素隔离剂，轻稀土元素隔离剂是由轻稀土金属氧化物与二元羧酸和不饱和羧酸配体生成不饱和羧酸皂，然后与以烷基锂为引发剂，以苯乙烯和丁二烯为反应单体合成出的线性链段[‑PS‑BR‑]n，在过氧化物引发作用下进行接枝聚合后制得；其中PS为苯乙烯的均聚物嵌段；BR为1，3‑丁二烯的均聚物嵌段；n为大于1的正整数；该发明解决了纳米白炭黑的易团聚和在掺混加工过程中又再次发生团聚的问题，还解决了纳米白炭黑与溶聚丁苯橡胶基体结合力差且分散不均的问题。

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物及其制备方法，具体的说涉及一种超分散纳米白炭黑填充溶聚丁苯橡胶用作轮胎胎面的橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

纳米白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO₂·nH₂O表示，其中nH₂O是以表面羟基的形式存在，是一种白色、无毒、无定形、多孔的微细粉末，具有内表面积大、可分散、质轻、耐高温、不燃烧、电绝缘性好等特性，化学性质稳定。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品等领域。纳米白炭黑粒径小、比表面大、表面能高、表面又具有大量的羟基，导致纳米白炭黑极易团聚，在与橡胶材料的混合过程中不易分散均匀，这样不但会影响填充改性效果，而且还会损害橡胶材料的性能。

目前，从无机粉体填充改性合成橡胶的预期效果来看，无机粉体粒子的粒径尺寸越小改性的效果也越好，但是在超细无机粉体的应用过程中不可避免地会遇到一个技术难题，即超细粉体随着粒径的减少，比表面积增大，表面能提高，自聚能力更强，越难被橡胶材料混入、浸润和分散。因此超细无机粉体在橡胶中的分散问题，已成为制备高性能橡胶材料的瓶颈。

现有技术中常采用偶联剂或表面活性剂如硅烷偶联剂、无机矿物、低聚物对纳米白炭黑改性，如，CN108059688A公开了一种纳米隔离剂及其制备方法。该纳米隔离剂是由氧化态为+2、+3或+4金属元素和碳原子数1-18的脂肪链、脂环烃或芳香化合物及带有双键、氨基、羟基、疏基、环氧基等官能团的原子数2至50的短链脂肪链、脂环烃或芳香化合物组合成的金属皂，其制备方法首先将带官能团短链羧酸和碱置于极性溶剂中，得到带官能团短链羧酸盐溶液A；而后取带羧酸聚合物和碱置于极性溶剂中，得到带羧酸聚合物的盐溶液B；最后将溶液A与溶液B混合作为反应溶液C，向溶液C中加入氧化态为+2、+3或+4金属盐溶液，得到带有官能团和短链聚合物的金属皂即纳米添加剂。该纳米添加剂能够显著提高橡胶的弹性模量和扯断伸长率。

CN 105118966 A公开了一种橡胶添加剂及其制备和应用。该橡胶添加剂是由氧化态为+3或+4金属元素M和含有5～50个碳原子的脂肪链、脂环烃或芳香化合物合成的金属皂，其制备方法是将带有芳香胺的芳香族羧酸和脂肪酸分别与碱置于极性溶剂中，加热反应，再将两者的产物混合，并往其中加入金属M盐溶液，反应得到白色固体产物，洗涤干燥后，即得目的产物，该添加剂用于橡胶中时能显著提高抗拉强度和抗湿滑性能。

CN101704967A发明公开了一种白炭黑悬浮液的方法，将白炭黑和水进行混合，得到白炭黑-水悬浮液，其中白炭黑与水的质量比为5％～20％，然后在水浴环境中对白炭黑进行表面处理，使其表面有机化，调节白炭黑-水悬浮液的pH值到9～12，1最后将调节pH值后的白炭黑-水悬浮液与丁苯胶乳均匀混合，得到添加白炭黑的丁苯橡胶液体浆料。

CN200910238122.3公开了一种白炭黑/粘土/橡胶纳米复合材料的制备方法，将一定量的粘土和去离子水混合，强烈搅拌5小时以上，静置24小时以上，得到稳定的粘土悬浮液，使得粘土质量含量在1.5wt％～3wt％。同样将一定量的白炭黑和去离子水混合，强力搅拌或超声震荡，制得白炭黑/水的稳定悬浊液，使得白炭黑质量含量1wt％～4wt％，根据含量可配制成粘土/白炭黑质量比为1/5～2/1的混合悬浊液，经喷雾干燥制得粘土/白炭黑复合填料。然后将粘土/白炭黑复合填料和硅烷偶联剂在开炼机上填充到胶料当中，制得一种白炭黑/粘土/橡胶纳米复合材料。