[发明专利]一种用于轮胎胎面高耐磨补强材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于轮胎胎面高耐磨补强材料及其制备方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

橡胶是一种具有良好弹性的高分子聚合物，这种特征赋予了橡胶独特宝贵的性能。由于大多数的商品天然橡胶和一部分合成橡胶的分子量很大，这种大分子结构使得其粘度太大，给橡胶的混炼，压延，挤出，模压等操作工艺带来极大的不便，难于加工成型成各种橡胶制品。所以，为了改善橡胶的加工性能，就必须适当降低橡胶的分子量，降低橡胶的弹性，增加其可塑度。把具有弹性的生胶变成具有可塑性的胶料，此工艺过程称之为“塑炼”；经过塑炼获得具有一定可塑性的胶料。

天然橡胶因其具有优异的加工性能和良好的物理机械性能被广泛的应用于橡胶工业特别是轮胎工业，其分子量分布在10-180万之间，平均分子量70万左右。分布较宽，基本成双峰分布，其中双峰的低分子量部分对加工有利，高分子量部分对性能有利。如果用传统的干法混炼，首先要对天然胶进行塑炼，通过机械剪切及高温讲解降低分子量，然后在机械的剪切过程中加入所需的炭黑，白炭黑及配合剂。在这一过程中，天然橡胶的大分子量严重破坏，甚至强力磨耗等性能下降。特别是目前节能轮胎中需要加入高填充量的白炭黑以降低生热，提高抗湿滑性能，降低滚动阻力，白炭黑的自身性能使得胶料变硬，难于加工。虽然配方工程师以及原材料供应商想方设法加入一些加工助剂对其进行改性，依然避免不了对天然橡胶高分子的破坏。

为了提高白炭黑在胶料中的分散性，改善胶料的加工性能，国外科研工作者从不同方面进行了大量研究并取得了一定的成果，从相关文献报道来看，主要措施归纳如下：a.对白炭黑进行改性处理；b.研究开发提高白炭黑分散性的加工助剂；c.对白炭黑进行超细纳米化处理；d.研究开发白炭黑相适应的橡胶品种。

查阅到的现有技术文献主要有以下专利：CN200310115231.9，CN200580043791.5，CN200710196328.5，CN201010622706.3，CN201080049171.3，CN201110052753.3，CN201210001294.0，CN201210281738.0，CN201210282517.5，CN201310337560.1。专利中所述的橡胶湿法母炼胶的制备介质均为水相，胶料中若含有残余的水分，会导致硫化橡胶制品起泡报废。

发明内容

为解决如何提高含有炭黑或高含量白炭黑等填充材料的配方胶料在制造时的加工性和填充材料的分散性问题，本发明提供了一种高耐磨补强材料及其制备方法，以控制并预防白炭黑粒子在橡胶基体中的聚集，实现白炭黑在橡胶配方中的高度分散。

本发明的技术方案如下：

一种用于轮胎胎面高耐磨补强材料，是由下述重量份配比的原料组成：

天然橡胶90～120份，白炭黑20～90份，硅烷偶联剂1～12份，白炭黑分散剂0.5～5份，溶剂300～600份；

所述的硅烷偶联剂为双[(三乙氧基硅烷基)—丙基]四硫化物(Si69)；

所述的白炭黑分散剂为饱和脂肪酸锌盐、脂肪酸衍生物、锌皂、多元醇脂中的一种或两种以上任意比例混合和/或填料，亲水部分为-OH,-COOH,-NO₂和-SH极性基团，疏水部分为苯环式或长链烃基；

所述的溶剂为工业用120#溶剂油。

本发明对高耐磨材料采用的分散技术为：溶剂相中加入硅烷偶联剂与白炭黑分散剂并用技术，硅烷偶联剂与白炭黑分散剂并用在白炭黑与天然胶在溶剂相中的混合有较好的作用。首先，分散剂与偶联剂并用可以弱化胶料与填料各自网络结构，促进白炭黑的分散，减小胶料在低应变下的储存模量，二者并用效果可佳。其次，分散剂与偶联剂并用可以提高填料与橡胶间的相互作用，改善材料的硫化特性、有效防止返原。再次，偶联剂白炭黑体系中加入少量的分散剂，可以提高硫化胶的拉伸强度和耐磨性。

本发明优选的，所述白炭黑为沉淀法白炭黑或气相法白炭黑，进一步优选的，所述的白炭黑为高分散沉淀法白炭黑。高分散沉淀法白炭黑为补强剂，具有耐撕裂，绝缘性好，生热低，滚动阻力低等特点。

本发明优选的，所述的天然橡胶选用SCR5#天然橡胶，其具有拉伸强度高、抗撕裂性好和生热低等特点。

本发明使用的溶剂为工业用120#溶剂油，又称橡胶溶剂油，是橡胶工业中较好的有机溶剂，为无色透明液体，稳定性较高，可加快橡胶在溶剂中的溶解。

本发明在高耐磨补强材料中加入白炭黑分散剂，提高了白炭黑在胶料中的分散性，改善胶料的加工性能。