[发明专利]一种提高天然橡胶结合胶含量的加工方法

说明书

本申请是名称为“一种含有机硅烷偶联剂及炭黑的橡胶组合物及其制备方法”、申请号为“201410031736.5”、申请日为“2014年1月23日”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，特别轮胎制造领域。

背景技术

橡胶的基本特性之一是：在使用过程中，由于胶料的滞后损失而产生能量损耗，同时转换为热量，而生热会减少轮胎的使用寿命。在不损耗胶料基本性能如耐磨性、物理性能的前提下，降低胶料的生热，将会提高轮胎使用寿命。

专利《橡胶组合物》(公开号CN1199412A)公布了天然胶与白炭黑/有机硅烷偶联剂混合，使组合物生热低和耐磨性好；专利《橡胶组合物》(公开号为CN1322223A)公布了一种含有白炭黑的二烯烃类聚合物用以降低轮胎滚动阻力；专利《橡胶组合物和所述橡胶组合物制备的气胎》(公开号为CN1205016A)，公布了天然胶或二烯烃类橡胶加白炭黑及特定硅烷偶联剂，制备低生热、低滚阻的轮胎。以上所述的专利都使用聚合物与白炭黑/有机硅烷偶联剂混炼，该方法制备的橡胶组合物不完善方面是耐磨性差，特别是使用在卡车轮胎中。本发明的橡胶组合物通过引入有机硅烷偶联剂，使炭黑与二烯烃类聚合物相互作用更强，耐磨性提高，生热降低，轮胎滚动阻力降低。

专利《经表面处理的炭黑在弹性体中降低化合物滞后和轮胎滚动阻力以及改进抗湿滑性的用途》(公开号为CN102575082A)公布经表面处理的炭黑与聚合物之间相互作用，因炭黑需使用氧化剂处理，优选二胺化合物，这样的处理方式将有残留或者未反应完全的氧化剂存在橡胶组合物配方中，影响橡胶混合物的硫化时间，特别是容易缩短焦烧时间，影响加工安全性。本发明使用有机硅烷偶联剂，对配方的硫化特性无影响，且对炭黑的表面处理在加工的过程中直接完成，不需要单独对炭黑进行处理，更便于加工。

专利《一种提高白炭黑分散的混炼工艺》(申请号为CN101786298A)公布了使用聚合物与白炭黑、有机硅烷偶联剂制备母胶的工艺，未涉及怎样提高炭黑与聚合物相互作用的工艺方法。采用本发明混炼工艺，橡胶组合物中引入有机硅烷偶联剂，提高了聚合物与炭黑的相互作用，提高混炼胶的性能。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明意在提供一种使用炭黑补强的橡胶组合物及其制造方法，该组合物具有高耐磨性、低生热性、低滚动阻力的优点。

该橡胶组合物含有二烯烃类聚合物、炭黑、一定比例的有机硅烷偶联剂以及相应配合剂，聚合物与炭黑以及有机硅烷偶联剂预先混炼成母胶，能够提高聚合物与炭黑的相互作用，经硫化后，可提高混炼胶的耐磨性，降低混炼胶的生热性能，提高混炼胶的动态性能。该发明所涉及的橡胶组合物及加工方法应用于轮胎外胎时，可以提高轮胎的耐磨性、降低滚动阻力。

本发明工艺优点是：在有机硅烷偶联剂作用下，在混炼过程中减少炭黑粒子间作用，增加了炭黑与聚合物间的作用，降低了胶料的生热。

本发明涉及一种橡胶组合物，其包含：含二烯烃类聚合物、STSA比表面积为10-200m²/g的炭黑补强剂以及用量随炭黑用量而定的有机硅烷偶联剂。

所述有机硅烷偶联剂通式如下：

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

R_n’(RO)_3-nSi-(Alk) (II)

或R_n’(RO)_3-nSi-(Alk_enyl) (III)

式中，当q＝1时，A为-SCN，-SH，-Cl，-NH₂；

当q＝2时，A为-S_x-；

R和R’为碳原子从1至4的支化或直链的烷基或酚基，R和R’可以相同，也可以不同；

n为0，1或2；

Alk是含有1至6个碳原子的直链或支链烃基；

Alk_enyl是含有1至6个碳原子的直链或支链烯基；

m为0或1；

Ar是含有6至12个碳原子的芳基；

p为0或1，p和n不能同时为0；

x为2至8；

其中最常用的为双(三乙氧基丙基硅烷)四硫化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、γ-巯基-三甲氧基硅烷。