[发明专利]一种环保型轮胎胎面用溶聚丁苯橡胶组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种环保型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1:0.8～1.2的溶聚丁苯胶浆的干胶和超高分散型纳米白炭黑，超分散型纳米白炭黑的表面包覆有一种羟基化轻稀土元素隔离剂，羟基化轻稀土元素隔离剂是由轻稀土金属氧化物与多羟基芳香族化合物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。该发明赋予纳米白炭黑在溶聚丁苯橡胶基体中的超分散性，使组合物有抗湿滑、低滚阻、高强度等优点。

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，CN201310356589.4提供了一种金属皂引入橡胶组合物的的方法。这种组合物包括二烯橡胶和金属皂，金属皂中的金属离子为具有氧化态为+3或+4的金属，其组合物的制备方法包括将极性溶剂、碱和羧酸盐以混合形成溶液A，然后将离子形式存在的金属离子源加入到溶液A中，形成+3或+4的羧酸金属皂，最后与二烯橡胶混合制备出含金属皂的橡胶组合物。该组合物使得橡胶的物理机械性能有着明显增强。该技术的缺陷或相对本发明的不足之处：该方法仅是把助剂进行简单的组合和混合，改性过程中会生成出一些小分子挥发物，继而引发环境污染和人的安全健康问题。

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。该技术的缺陷或相对本发明的不足之处：改性后的纳米粒子在存放和掺混加工过程中稳定性差、易发生团聚等缺点。

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。该现有技术显著提高了白炭黑粒子在丁苯橡胶乳液中的分散性。该技术的缺陷是未提及白炭黑粒子在掺混加工过程中稳定性差、易发生团聚等缺点。