[发明专利]用于轮胎胎面的橡胶组合物及其制备方法

说明书

本发明在于提供一种用于轮胎胎面的橡胶组合物。该发明采用不饱和丙烯酸酯极性单体和丙烯酰胺极性单体复配，在对芳基乙烯类单体进行预乳化处理，利用原位聚合法制备改性纳米白炭黑，然后直接与丁苯橡胶胶乳混合、凝聚来制备高性能轮胎胎面胶的橡胶组合物。该发明不仅有效地解决了纳米白炭黑的易团聚且分散不均的问题，而且克服了纳米白炭黑表面的高分散结构在高温、高剪切的加工条件下发生脱离而再次团聚的问题，赋予了该橡胶组合物抗湿滑、高耐磨、低摩擦的性能。本发明进一步提出该组合物的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物及其制备方法，具体的说涉及一种改性白炭黑填充丁苯橡胶用于轮胎胎面的橡胶组合物及其制备方法。

背景技术

众所周知，随着欧盟REACH法规和轮胎标签法案的相继实施，合成橡胶环保化迫在眉睫，再加上浅色制品的需求，白炭黑的应用研究引起了人们的重视。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。但是纳米白炭黑粒径小、比表面大、表面能高、表面又具有大量的羟基，导致纳米白炭黑极易团聚，在与橡胶材料的混合过程中不易分散均匀，这样不但会影响填充改性效果，而且还会损害橡胶材料的性能。

现有技术中，有关改性纳米白炭黑填充橡胶材料的研究主要是通过偶联剂或表面活性剂、接枝聚合物包覆改性纳米白炭黑粒子表面填充橡胶材料的方法来制备。如：邱权芳(“胶乳共混法”天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料微观结构与性能控制，2010，海南大学硕士论文)研究例了高性能NR复合材料：采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料，先用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(MPS)改性纳米二氧化硅(SiO₂)，再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到核壳结构的纳米二氧化硅粒子(SiO₂-MPS-PMMA)最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)直接共混，制得天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料。李文姬等人通过喷雾干燥工艺制备了黏土/白炭黑复合填料，用于替代部分白炭黑，以共同增强溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶复合材料。专利CN 101798473A采用多硫硅烷偶联剂改性白炭黑，继而制备白炭黑/炭黑复合填料。专利CN201305854136A通过聚多巴胺改性白炭黑在和橡胶生胶和助剂进行混炼、硫化，制备橡胶组合物。上述方法 虽然提高了纳米白炭黑与橡胶基体的相容性，但这些方法仍存在一定的局限性，利用接枝聚合物改性和无机材料表面包覆改性纳米白炭黑时，存在反应耗时较长，能耗较高且对环境污染大，操作复杂等缺点；而利用偶联剂或表面活性剂改性纳米白炭黑时，会导致橡胶材料硫化延迟，引起硫化胶性能降低，需补加硫化剂和促进剂造成加工成本提高，其次是分散稳定性差又易重新发生团聚等缺点。

发明内容

本发明目的在于提供一种含改性纳米白炭黑的橡胶组合物，该橡胶组合物用于轮胎胎面时抗湿滑性好、耐磨性好、滚动阻力低。该发明采用不饱和丙烯酸酯极性单体和丙烯酰胺极性单体复配，在对芳基乙烯类单体进行预乳化处理，利用原位聚合法制备改性纳米白炭黑，然后直接与丁苯橡胶胶乳混合、凝聚来制备高性能轮胎胎面胶的橡胶组合物。该发明不仅有效地解决了纳米白炭黑的易团聚且分散不均的问题，而且克服了纳米白炭黑表面的高分散结构在高温、高剪切的加工条件下发生脱离而再次团聚的问题，赋予了该橡胶组合物抗湿滑、高耐磨、低摩擦的性能。本发明进一步提出该组合物的制备方法。

本发明一种用于轮胎胎面的橡胶组合物，以丁苯橡胶胶乳干基质的质量份计，主要包括以下组份：

(1)丁苯橡胶胶乳(干基质) 100％

(2)改性纳米白炭黑 20～50％