[发明专利]双相炭黑母胶/炭黑干法母胶制备胎面胶的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎橡胶材料生产领域，尤其涉及一种胎面胶胶料的制备方法和应用。

背景技术

炭黑是轮胎工业中应用最为广泛的填料，具有加工性能良好、耐磨性能高，电阻率低，聚合物-填料相互作用力强等诸多优点，但是在对轮胎的滚动阻力要求日益严苛的今天，纯炭黑胶料很难在低滞后损失和高耐磨性能之间找到理想的平衡点。

卡博特公司发明的双相炭黑是一种独特的橡胶补强填料(US5830930、US5877238、US6364944)，横滨橡胶株式会社的二氧化硅表面改性的炭黑填料也有降低轮胎滚动阻力的效果(US5679728)，填料-填料相互作用低、聚合物-填料相互作用高的特点，对轮胎滚动阻力和耐磨性能的平衡改进很大，耐磨性能接近炭黑，而滚动阻力接近白炭黑，但双相炭黑的抗湿滑性能差。

南京理工大学贾红兵在天然胶中并用预改性双相炭黑和N330(PolymerComposites(2014)，35(8)，1466-1472)，结果表明在双相炭黑/炭黑比例为15/50情况下，硫化胶的撕裂性能、滚动阻力、抗湿滑性能和耐磨性能达到理想的平衡点。但是预改性的方法增加生产工艺的复杂性和费用。在本专利中，双相炭黑和炭黑先制备成母胶后并用，母胶法可提高硅烷化效率，增强填料聚合物相互作用力，从而进一步提高胶料的耐磨性能。

发明内容

本发明的技术方案为：

一种橡胶组合物，采用双相炭黑母胶并用炭黑干法母胶制备。

双相炭黑在混炼过程中通常并用硅烷偶联剂，对混炼温度和混炼时间均有一定要求，先制备双相炭黑母胶后再炭黑并用，可提高硅烷化效率，增强填料和聚合物的相互作用。炭黑母胶在放置过程中，结合胶增加，可抑制填料网络化的形成，降低滞后损失。所以，相对于填料直接并用，母胶并用法得到的混炼胶有更好的性能。

作为优选的是：双相炭黑为由碳(C)和二氧化硅(SiO₂)组成的填料粒子，包括美国卡博特公司的炭黑/白炭黑双相填料、横滨橡胶株式会社的二氧化硅表面改性的炭黑填料、或者前述两者偶联剂改性的至少一种。

作为优选的是：制备母胶所使用的橡胶包括天然橡胶、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、聚苯乙烯-丁二烯橡胶、乙丙胶、丁基胶、丁腈胶、氯丁胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶中的一种或多种。

作为优选的是：橡胶总用量为100重量份，双相炭黑与炭黑的总用量为20～120重量份，优选30～70重量份，其中双相炭黑与炭黑重量比为1∶20～20∶1，优选1∶10～10∶1。

作为优选的是：炭黑的比表面积为4至350m²/g，优选30至260m²/g，-炭黑的吸油值为20至250ml/100g，优选25至200ml/100g，更优选30至150ml/100g。

作为优选的是：双相炭黑母胶为干法母胶或湿法母胶；干法母胶采用开炼机、密炼机、捏炼机、连续混炼机或螺杆式炼胶机中的至少一种设备制得；湿法母胶的制备方法包括胶乳/填料共沉法、粉末橡胶的制备方法、胶乳/填料连续液相混炼法、橡胶溶液/填料连续液相混炼法的至少一种。

作为优选的是：橡胶组合物中还包括白炭黑粉末或白炭黑母胶，白炭黑比表面积为10至500m²/g，优选45至400m²/g，更优选70至300m²/g，吸油值为20至350ml/100g，优选25至300ml/100g，更优选30至290ml/100g，白炭黑直接加入或采用偶联剂预改性后加入。

作为优选的是：橡胶组合物中还包括偶联剂、防老剂、活性剂、油以及其他加工助剂的一种或多种。

作为优选的是：

用以下通式表示的有机硅烷偶联剂：

(R_n-(RO)_3-nSi-(Alk)_m-(Ar)_p)_q(A)(I)

R_n’(RO)_3-nSi-(Alk)(II)

R_n’(RO)_3-nSi-(Alk_enyl)(III)

或R_n’(RO)_3-nSi-(Alk)-S-(C＝O)R₁(IV)