利用雙相炭黑母膠并用白炭黑制備胎面膠的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輪胎橡膠材料生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種胎面膠膠料的制備方法和應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 1992年，米其林發(fā)表"綠色輪胎"的專利（EP501227A1)，其特點是利用白炭黑和硅 烷偶聯(lián)劑配合使用來取代炭黑，與傳統(tǒng)填料炭黑相比，白炭黑膠料具有滯后損失低，抗?jié)窕?性能好的優(yōu)點，但是耐磨性能有所下降。
[0003] 卡博特公司發(fā)明的雙相炭黑是一種獨特的橡膠補強填料（US5830930、US5877238、 US6364944)，其填料-填料相互作用低、聚合物-填料相互作用高的特點，對輪胎滾動阻力 和耐磨性能的平衡改進很大，耐磨性能接近炭黑，而滾動阻力接近白炭黑，但雙相炭黑的抗 濕滑性能差。橫濱橡膠株式會社的二氧化硅表面改性的炭黑填料也有降低輪胎滾動阻力的 效果（US5679728)。
[0004] 填料并用是平衡膠料性能的一種重要方式。Liauw在雙相炭黑/天然膠體系中 加入少量白炭黑（PolymerDegradationand3七&13；[1;^7(2001)，74(1)，159-166)，可以改 善硫化膠的抗老化性能，但是因為沒有使用硅烷偶聯(lián)劑，膠料的滯后損失升高，耐磨性能下 降。到目前為止，通過并用白炭黑來進一步降低雙相炭黑膠料的滯后損失、并提高其抗?jié)窕?性能的文章和專利沒有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種滯后損失和耐磨性能優(yōu)化的橡膠組合物，采用該橡 膠組合物制備的輪胎胎面膠滯后損失可達到純白炭黑胎面膠的水平，而耐磨性能優(yōu)于白炭 黑，與雙相炭黑胎面膠接近。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種橡膠組合物，采用雙相炭黑母膠并用白炭黑或白炭黑母膠制備。
[0008] 雙相炭黑耐磨性能好于白炭黑，白炭黑滾動阻力低于雙相炭黑，兩者并用后的膠 料一般是兩種膠料性能的線性加和，根據(jù)我們的實驗結(jié)果，兩者并用后的滾阻要低于兩種 純膠滯后損失的線性加和，而并用后的耐磨性能，與雙相炭黑相差不多，與白炭黑比較有提 尚。
[0009] 另一方面，本發(fā)明添加白炭黑和硅烷偶聯(lián)劑，既可以提高抗老化性能，又不會對硫 化膠的滯后損失和耐磨性能產(chǎn)生負面影響。
[0010] 作為優(yōu)選的是：雙相炭黑為由碳（C)和二氧化硅（Si02)組成的填料粒子，包括美 國卡博特公司的炭黑/白炭黑雙相填料、橫濱橡膠株式會社的二氧化娃表面改性的炭黑填 料、或者前述兩者偶聯(lián)劑改性的至少一種。
[0011] 作為優(yōu)選的是：制備母膠所使用的橡膠包括天然橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異戊二烯 橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠、乙丙膠、丁基膠、丁腈膠、氯丁膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡 膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丙烯酸酯橡膠中的一種或多種。
[0012] 作為優(yōu)選的是：橡膠總用量為100重量份，雙相炭黑與白炭黑的總用量為0~120 重量份，優(yōu)選10~70重量份，其中雙相炭黑與白炭黑重量比為1 : 20~20 : 1，優(yōu)選 1 : 10 ~10 : 1〇
[0013] 作為優(yōu)選的是：白炭黑比表面積為10至500m2/g，優(yōu)選45至400m2/g，更優(yōu)選70至 300m2/g，吸油值為 20 至 350ml/100g，優(yōu)選 25 至 300ml/100g，更優(yōu)選 30 至 290ml/100g，白 炭黑直接加入或采用偶聯(lián)劑預(yù)改性后加入。
[0014] 作為優(yōu)選的是：雙相炭黑母膠為干法母膠或濕法母膠；干法母膠采用開煉機、密 煉機、捏煉機、連續(xù)混煉機或螺桿式煉膠機中的至少一種設(shè)備制得；濕法母膠由濕法混煉制 備而成，所述濕法混煉包括膠乳/填料共沉法、粉末橡膠的制備方法、膠乳/填料連續(xù)液相 混煉法、橡膠溶液/填料連續(xù)液相混煉法的至少一種。
[0015] 作為優(yōu)選的是：白炭黑母膠形式為干法母膠或濕法母膠；干法母膠采用開煉機、 密煉機、捏煉機、連續(xù)混煉機或螺桿式煉膠機中的至少一種設(shè)備制得；濕法母膠由濕法混煉 制備而成，所述濕法混煉包括膠乳/填料共沉法、粉末橡膠的制備方法、膠乳/填料連續(xù)液 相混煉法、橡膠溶液/填料連續(xù)液相混煉法的至少一種。
[0016] 作為優(yōu)選的是：橡膠組合物中還包括炭黑粉末或炭黑母膠，炭黑用量為1-50重量 份。
[0017] 作為優(yōu)選的是：橡膠組合物中還包括用量為1-30份的雙相炭黑、炭黑和白炭黑的 至少一種填料。
[0018] 作為優(yōu)選的是：橡膠組合物中還包括偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑、油以及其他加工助 劑的一種或多種。
[0019] 作為優(yōu)選的是：
[0020] 用以下通式表不的有機硅烷偶聯(lián)劑：
[0021] (URO^Si-MlkKArWA)⑴
[0022] Rn'（R0)3nSi-(Alk) (II)
[0023] Rn'（R0)3nSi-(Alkenyl) (III)
[0024] 或Rn'（RO) 3nSi- (Aik) -S-(C= 0)R! (IV)
[0025] 式中，當q=l時，A為-SCN，-SH，-Cl，-NH2;
[0026] 當q= 2 時，A為-Sx_ ;
[0027] R和R'為碳原子從1至15的支化或直鏈的烷基或酚基，R和R'可以相同，也可以 不同；
[0028] η為 0，1 或 2;
[0029] Aik是含有1至6個碳原子的直鏈或支鏈烴基；
[0030] Aik胃1是含有1至6個碳原子的直鏈或支鏈烯基；
[0031] &是含有1至30個碳原子的直鏈或支鏈烴基；
[0032] m為 0 或 1 ;
[0033] Ar是含有6至12個碳原子的芳基；
[0034] p為0或1，p和m不能同時為0 ;
[0035] X為 2 至 8 ;
[0036]其中最常用的為雙（三乙氧基丙基硅烷）四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基三 乙氧基硅烷、y_疏丙基二甲氧基硅烷、3_辛醜基硫代-1-丙基二乙氧基硅烷、[2_(4_氣 甲基苯基）乙基]-三乙氧基硅烷、（3-巰基丙基）-二[十三烷基聚氧乙烯（5)基]-乙氧 基硅烷、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硝基偶聯(lián)劑、醇類化合物，所述醇類化合物包括單元 醇、二元醇、多元醇，所述醇類化合物包括丙醇、丁醇、乙二醇、聚乙二醇及其衍生物，偶聯(lián)劑 總用量為：白炭黑用量的1~20% +雙相炭黑用量的0~8%。
[0037]作為優(yōu)選的是：防老劑選自胺類防老劑、酚類防老劑及防護蠟中的一種或多種，防 老劑的總用量為〇. 2至11重量份，優(yōu)選1至9重量份。
[0038]作為優(yōu)選的是：活性劑包括氧化鋅或硬脂酸的至少一種，活性劑的總用量為0. 5至10重量份，優(yōu)選1至8重量份。
[0039]作為優(yōu)選的是：油包括石油系的芳烴油、環(huán)烷油以及其他類型的橡膠加工操作油， 油的總用量為0至30重量份，優(yōu)選0至20重量份，更優(yōu)選0至15重量份。
[0040]作為優(yōu)選的是：硫化劑包括硫黃、硫給予體及過氧化物中的一種或多種，硫化劑的 用量為〇. 2至5重量份，優(yōu)選0. 5至3重量份。
[0041]作為優(yōu)選的是：促進劑包括噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、硫化氨基甲酸鹽類、二 苯胍類促進劑、六亞甲基四胺中的一種或多種，促進劑的用量為0. 2至5重量份，優(yōu)選0. 5 至3重量份。
[0042]本發(fā)明還提供利用雙相炭黑母膠并用白炭黑填料或母膠制備硫化膠的方法，包含 如下步驟：
[0043]在密煉機中，加入雙相炭黑母膠及白炭黑填料或雙相炭黑母膠及白炭黑母膠，再 加入偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑、油以及其他加工助劑的一種或多種，然后加入硫化劑和促進 劑混合均勻后得到混煉膠；將混煉膠硫化，得到硫化膠；或者，偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑、油 及其他加工助劑中的一種或多種在雙相炭黑母膠或白炭黑母膠制備時加入。
[0044]本發(fā)明還提供采用上述橡膠組合物制備的胎面膠膠料。
[0045]本發(fā)明技術(shù)效果為：
[0046] i.通過并用白炭黑，雙相炭黑膠料的滯后損失可降至純白炭黑膠料的水平，同時 耐磨性能沒有下降；
[0047] ii.雙相炭黑膠料的高溫穩(wěn)定性和抗?jié)窕阅芴岣摺?br>【具體實施方式】
[0048]下面用實施例進一步描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍不受這些實施例的限制。
[0049](一）實施例使用以下儀器設(shè)備及測定方法測定：
[0050] 表1橡膠樣品制備的儀器設(shè)備
[0051]

[0052] 表2膠料性能的測試方法及儀器
[0053]
[0054](二）實施例及對比例
[0055] 原料：
[0056] 異戊膠，IR70,青島伊科思新材料股份有限公司；
[0057] 順丁膠，BR9000,北京燕山石油化工有限公司