[发明专利]一种橡胶组合物及其制备方法和其硫化胶

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶领域，进一步地讲，涉及一种由橡胶粒子改性的橡胶组合物及其制备方法和其硫化胶。

背景技术

汽车越来越成为现代生活不可或缺的工具，而汽车所用的动力基本来自于石油，石油资源是有限的，同时汽车工业的快速发展也面临二氧化碳排放减量压力，如何降低汽车燃油消耗变得越来越迫切。降低燃油消耗，不仅可以降低汽车运行成本，而且可以减少二氧化碳排放量和缓解石油资源的紧张状况。汽车燃油消耗除了受汽车自身设计因素影响外，轮胎滚动阻力也是重要因素之一，轮胎滚动阻力燃油消耗占汽车燃油消耗的14～17%，轮胎滚动阻力每降低10%，通常可以降低燃油消耗1～2%。因此，降低轮胎滚动阻力被作为降低燃油消耗的重要措施之一。

但是在降低轮胎胶料（主要是胎面胶）滚动阻力研究中遇到了很棘手的问题。即滚动阻力、湿滑性能、耐磨性能相互矛盾的所谓的“魔三角”问题。简单的增加软化剂用量，可以提高轮胎的抗湿滑性，但其耐磨性降低和滚动阻力增加。提高补强填料（炭黑或白炭黑）的用量，可以在一定程度上降低滚动阻力，却使补强填料在胶料中很难分散均匀，并使抗湿滑性降低。加大硫化剂的用量，即提高交联密度，和增加补强填料用量的效果一样，降低滚动阻力同时使抗湿滑性变差。为了实现三方面性能的平衡，除了对轮胎结构设计进行优化外，国内外还对胶料（以胎面胶为主）配方进行了广泛深入的研究。一方面合成适用的橡胶原料（如溶聚丁苯橡胶SSBR、反式聚异戊二烯TPI、丁二烯-异戊二烯-苯乙烯集成橡胶SIBR、高乙烯基顺丁橡胶HVBR等），另一方面着手寻求具有较好综合性能的改性剂和实用配方。在配方研究中已获得了一些进展，比较有代表性的是：溶聚丁苯橡胶（SSBR）等与炭黑和白炭黑并用或倒易（反转）炭黑体系，体系特点是主配方基本不变，只是在补强填料上有所不同，容易在工业上实现；其缺点是需要使用较多的硅烷偶联剂且炼胶时设备负荷大，硫化胶的耐磨性也不理想。

采用直接聚合方法或过氧化物等化学交联方法制备的橡胶凝胶在配方适当时，可以改善硫化胶的性能。例如，欧洲专利EP405216和德国专利DE4220563中分别报道了在橡胶组合物中分别加入氯丁橡胶凝胶和顺丁橡胶凝胶来提高硫化胶的耐磨性和疲劳温升，但是损失了耐湿滑性。

所以很多专利开始采用改性的橡胶凝胶来改善橡胶硫化胶的性能，例如美国专利US6184296使用经过表面改性的顺丁和丁苯橡胶凝胶（凝胶中胶乳粒子溶胀指数4～5，粒径60～450nm），使天然橡胶（NR）配方体系硫化胶的滚动阻力降低，且强力性能未受影响。

美国专利US6133364中，把氯甲基苯乙烯接枝到丁苯橡胶凝胶表面上，然后将其用于NR配方体系中，使硫化胶的滚动阻力降低，而抗湿滑性提高。

美国专利US6207757用氯甲基苯乙烯改性的丁苯橡胶凝胶达到了降低NR配方体系硫化胶滚动阻力的作用，同时提高了轮胎的牵引性能和耐用性。

美国专利US6242534把含羧基和氨基的丁苯橡胶凝胶一并用于NR配方体系，不仅降低了体系硫化胶的滚动阻力，提高了抗湿滑性，而且明显提高了定伸应力。

欧洲专利EP1431075用丁苯橡胶凝胶和增塑淀粉来改善丁苯橡胶（SBR）与顺丁橡胶（BR）并用的白炭黑体系的性能，结果耐磨性得到了改进，滚动阻力降低，硫化胶的比重也较小。

美国专利US6699935用共聚改性丁苯橡胶凝胶使改性丁苯橡胶配方体系具有低滚动阻力兼有出色的抗湿滑性与耐磨性。

上述专利文献提到的橡胶凝胶全部采用化学交联方法交联，这种方法需要使用价格较高的交联单体且能耗较大，并且主要涉及天然橡胶配方体系或丁苯橡胶的白炭黑体系及改性丁苯橡胶配方体系。在这些专利中有报道橡胶凝胶的粒径，但是当这些橡胶凝胶分散到硫化胶中时，能否还能达到最初级粒径的分散，能否真正发挥纳米级橡胶凝胶的改性作用，没有在任何专利中报道。而且重要的是必须将交联后得到的橡胶凝胶再进行改性后才可以达到滚动阻力、抗湿滑性与耐磨性的同时提高。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的目的之一是提供一种橡胶组合物。该橡胶组合物的硫化胶抗湿滑性、滚动阻力和耐磨性同时得到提高，而且同时提高了定伸应力，可以作为优良的汽车胎面胶使用。

本发明的另一个目的是提供所述橡胶组合物的制备方法。

本发明的再一个目的是提供所述橡胶组合物的硫化胶。