[发明专利]改性丁苯橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了改性丁苯橡胶及其制备方法和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法和应用，该改性丁苯橡胶由丁苯橡胶接枝极性改性剂而形成，以形成该改性丁苯橡胶的所述丁苯橡胶中的乙烯基结构单元的总摩尔量计，所述极性改性剂的接枝率为0.5～1.2mol％，且所述改性丁苯橡胶的凝胶含量为3.5～8重量％，以及所述极性改性剂为由通式(R₁O)₃Si‑X表示的有机硅烷偶联剂中的至少一种。本发明提供的改性丁苯橡胶能够有利于白炭黑在橡胶基体中的相互作用，能够更好地提高通过进一步硫化制得的硫化橡胶的强度，降低硫化橡胶的生热，提高硫化橡胶胶料的抗湿滑性。

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体地，涉及一种改性丁苯橡胶、一种制备改性丁苯橡胶的方法、一种橡胶组合物、一种制备硫化橡胶的方法及由该方法制备得到的硫化橡胶以及该硫化橡胶的应用。

背景技术

20世纪90年代，米其林公司介绍了沉淀法白炭黑填充技术用于高性能轮胎的制备，并且公开白炭黑作为一种新型的补强填料，能提供良好的机械性能、高弹性、低滚动阻力和低曲挠生热性。自此，白炭黑在高性能轮胎中的应用引起了工业界和学术界的极大兴趣。

丁苯橡胶/白炭黑复合材料能很好地平衡机械强度、回弹性、滚动阻力以及高抗湿滑性等综合性能，成为了绿色轮胎中至关重要的材料之一。

填料的分散程度以及填料与橡胶的相互作用是决定复合材料性能的关键因素。然而，白炭黑表面富含硅羟基，其表面极性与丁苯橡胶相差较大，这导致白炭黑很难在橡胶基体中获得良好的分散。为了解决这一问题，国内外学者做了大量的工作。

目前，最成功的方法是将硅烷偶联剂应用于白炭黑的表面进行改性，以提升白炭黑在基体中的分散效果。虽然硅烷偶联剂在一定程度上改善了橡胶基体与白炭黑的相容性，但由于白炭黑独特的表面结构，其自聚的倾向仍然明显。

另外，橡胶基体的极性化改性也是一种有效的可改善填料分散并促进填料与基体相互作用的行之有效的方法。CN103509159A中公开了一种溶液法制备的改性溶聚丁苯，并且公开了当获得的改性溶聚丁苯的凝胶含量在1～3重量％时，改性溶聚丁苯具有较好的应用性能。但是，溶液法制备改性溶聚丁苯的方法存在能耗高、污染大、效率低的弊端。

针对上述缺陷，有必要提供一种制备工艺简单、能耗低、污染小的改性橡胶，且其用于轮胎胎面能提高白炭黑分散性，并具有优异的动态性能。

发明内容

本发明的目的之一是解决如何提高用于轮胎胎面中白炭黑的分散性、降低生热、提高抗湿滑性的问题。

本发明的目的之二是提供一种改性丁苯橡胶及其制备方法以及含有该丁苯橡胶的橡胶组合物。

本发明的目的之三是提供一种由前述改性丁苯橡胶形成的硫化橡胶。

本发明的发明人在研究中发现，凝胶含量在3.5～8重量％范围内，且极性改性剂的接枝率为0.5～1.2mol％时的由丁苯橡胶接枝极性改性剂而形成的改性丁苯橡胶在用于形成硫化橡胶时，能够使得应用该硫化橡胶的轮胎胎面中白炭黑的分散性提高以及能够降低生热、提高抗湿滑性。据此，完成了本发明的技术方案。

本发明的第一方面提供一种改性丁苯橡胶，该改性丁苯橡胶由丁苯橡胶接枝极性改性剂而形成，其特征在于，以形成该改性丁苯橡胶的所述丁苯橡胶中的乙烯基结构单元的总摩尔量计，所述极性改性剂的接枝率为0.5～1.2mol％，且所述改性丁苯橡胶的凝胶含量为3.5～8重量％，以及所述极性改性剂为由通式(R₁O)₃Si-X表示的有机硅烷偶联剂中的至少一种，其中，R₁O为可水解基团；X为-CH＝CH-R₂，其中R₂为H原子或C₁-C₄的烷基。

本发明的第二方面提供一种制备改性丁苯橡胶的方法，该方法包括：