[发明专利]一种充炭黑母炼胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充炭黑的母炼胶及其制备方法，更具体的说涉及一种用于轮胎胎面并可提高轮胎性能的充炭黑母炼胶及其制备方法。

背景技术

随着汽车向高速、安全、节能、舒适化方向的发展，对轮胎高性能化的要求也逐年提高，这就要求轮胎胎面具有良好的抗湿滑性能，优异的耐磨性以及低的滚动阻力。

纳米二氧化硅俗称白炭黑，是橡胶工业中用量仅次于炭黑的第二大补强剂。自上世纪九十年代，白炭黑作为补强填料广泛应用于轮胎胎面配方中，使上述的轮胎胎面要求的“魔鬼三角”性能获得较明显的平衡。

本发明提供一种功能复合乳液，将纳米二氧化硅引入的聚共轭二烯烃分子链上，并通过功能乳液/胶乳/炭黑湿法混合工艺制备炭黑高度分散的母炼胶材料，能够提高轮胎综合性能。

发明内容

本发明目的是提供一种可提高轮胎综合性能的充炭黑母炼胶材料。

本发明所公开的充炭黑母炼胶是将以固体质量计10～50份炭黑分散于去离子水中成炭黑淤浆并与以干基质量计为100份纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃改性的橡胶胶乳混合均匀，凝聚制得；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃改性的橡胶胶乳由纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃功能复合乳液和二烯类橡胶胶乳共混制备，二烯类橡胶胶乳干基与纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液干基的质量比为100：0.1～100；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃功能复合乳液以乳液干基质量为100份计，含有表面功能化改性的纳米二氧化硅0.1～5份；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液粒径为50～80nm，数均分子量为100000～140000，分子量分布为2～3。

本发明所述的二烯类橡胶胶乳可以为聚丁二烯橡胶胶乳、天然橡胶胶乳、丁苯橡胶胶乳。

本发明所述的炭黑淤浆的制备方法是采用不加任何表面活性剂的超分散法，在不破坏炭黑表面活性的情况下将其分散为亚微米级，在《炭黑工业》2006年第6期《炭黑分散技术的新进展》中对不加任何表面活性剂的炭黑超分散进行了叙述。本发明所述的炭黑淤浆是通过不加任何表面活性剂的超分散获得，例如可以通过机械设备将炭黑精细分散到水中来制备的。炭黑淤浆的质量浓度以保持具有良好的流动性，并能与胶乳充分混合为准，一般质量浓度为15％～20％，为了提高炭黑的润湿速率，缩短炭黑的分散时间，去离子水温度宜为40～60℃。

本发明所述的炭黑可以是通用的炭黑，本发明优选使用氮吸附比表面积为60～120m²·g^-1，DBP吸收值为60～120cm³·g^-1的炭黑。

为了提高二氧化硅在乳液中的分散性从而进一步提高功能乳液的性能，本发明选用偶联剂处理二氧化硅，使二氧化硅具有反应性，再使用原位乳液聚合法制得稳定性良好的纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液。本发明所公开的纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液，以乳液干基为100份计，含有表面功能化改性的纳米二氧化硅0.1～5份；纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液粒径为50～80nm，数均分子量为10000～140000，分子量分布为2～3。

本发明所述的表面功能化改性的纳米二氧化硅是指二氧化硅采用偶联剂通过表面官能团化处理制成具有反应型的纳米二氧化硅，其中的偶联剂为硅氧烷偶联剂，其占表面功能化改性纳米二氧化硅质量的0.1～50%，优选10～30%。

本发明所属的纳米二氧化硅，只要是纳米级的即可，优选20～60nm。

本发明所述的硅氧烷偶联剂，可以是乙烯类硅氧烷、甲基丙烯酸酯类硅氧烷中的一种或多种，优选乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）、乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ－氨基丙基三甲氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷、乙二氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPS）、三（三甲基硅氧基）甲基丙烯酰氧基丙基硅烷（MPTS）中的一种或多种；更优选乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三（三甲基硅氧基）甲基丙烯酰氧基丙基硅烷中的一种或多种。