[发明专利]二烯类橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物及其制备方法，更具体的说涉及一种用于轮胎胎面的二烯类橡胶组合物及其制备方法。

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。

本发明提供一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，将纳米二氧化硅引入到聚共轭二烯烃分子链上制备功能复合乳液，并通过与胶乳接枝制备改性的橡胶产品，可提高轮胎的耐磨性、抗湿滑性，并具有较低的滚动阻力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于轮胎胎面的二烯类橡胶组合物，该橡胶组合物用于轮胎时有较好的耐磨性、抗湿滑性，并具有较低的滚动阻力。本发明的另一目的是提供环保的橡胶组合物的制备方法。

本发明所公开的橡胶组合物，以各个组分重量份计，含有100份主体橡胶、10～60份炭黑、0.5～3份硫化剂；以主体橡胶质量为100％计算，主体橡胶包括（1）纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃改性的二烯类橡胶10～100％，（2）二烯类橡胶0～90％，纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃改性的二烯类橡胶是由二烯类橡胶胶乳和纳米二氧化硅/聚共轭二烯烃复合乳液在引发剂存在的条件下接枝聚合而制得，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/聚共轭二烯烃复合乳液，以复合乳液干基为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100000～140000，分子量分布为2～3。

本发明所述的橡胶组合物中，二烯类橡胶选自于主要常用于轮胎胎面的橡胶，选自乳聚丁苯橡胶（ESBR）、溶聚丁苯橡胶（SSBR）、天然橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯－异戊二烯－丁二烯（SIBR）橡胶，二烯类橡胶胶乳相应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100000～140000，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%。

本发明所属述的纳米二氧化硅，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。

本发明所述的共轭二烯烃为C₄-C₁₂共轭二烯烃，优选为1，3-丁二烯，异戊二烯，2，3-二甲基-1，3丁二烯，2，3-二乙基-1，3丁二烯，2-甲基-3-乙基-1，3丁二烯，2-氯-1，3-戊二烯，1，3-戊二烯，3-丁基-1，3-辛二烯，2-苯基-1，3-丁二烯，1，3-己二烯中的一种或多种，更优选1，3-丁二烯和/或异戊二烯。