[发明专利]一种改性白炭黑增强橡胶轮胎材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性白炭黑增强橡胶轮胎材料及其制备方法，所述改性白炭黑增强橡胶轮胎材料由溶聚丁苯胶、稀土丁二橡胶、顺丁橡胶、改性白炭黑、淀粉纳米晶、醋酸纤维素、氧化钙、防滑剂、纳米氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂制备而成，所述改性白炭黑增强橡胶轮胎材料的制备步骤包括：改性白炭黑的制备、加工助剂的混合、橡胶的混合开炼、助剂与橡胶的混合加热成型、硫化成型。本发明通过加入改性的白炭黑，提高了白炭黑在橡胶中的分散性，之后通过与加工助剂分批添加混合的方式进一步增强了白炭黑的分散性，内摩擦减少，疲劳生热下降，抵抗外界机械力的能力增强，耐磨性、抗老化性增强，从而延长了橡胶材料的使用寿命。

技术领域

本发明涉及橡胶材料领域，尤其是一种改性白炭黑增强橡胶轮胎材料及其制备方法。

背景技术

汽车轮胎是汽车的重要部件之一，轮胎直接与路面直接接触，其与汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘坐舒适性和行驶平顺性；保证汽车车轮与路面之间有较好的摩擦附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性能，因此，汽车轮胎材料发挥着无可替代的作用，轮胎制制造的主要材料是橡胶，占据轮胎近一半的质量，近年来随着汽车产业的繁荣及扩大，汽车轮胎的需求量越来越大，然而因橡胶轮胎的耐磨性和抗老化性差，造成轮胎的使用寿命及其有限，致使废旧轮胎的数量大幅增长，由于废旧轮胎生物降解速度非常缓慢，废旧轮胎形成的“黑色污染”对中国的生态环境造成的不可忽视的压力和破坏。

白炭黑是白色粉末状的无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等，同时，白炭黑是多孔性物质，其化学组成可以用SiO₂•nH₂O表示，其中nH₂O以表面羟基的形式存在，能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和除氢氟酸以外的酸，耐高温、不燃、无味、无嗅，具有很好的电绝缘性。白炭黑作为一种环保的、性能优异的助剂，在橡胶制品尤其是高温硫化硅橡胶领域应用广泛，白炭黑往往在彩色橡胶制品中以代替炭黑进行补强，满足白色或者半透明产品的需求，白炭黑同时具有超强的粘附力、抗撕裂以及耐老化性能，因此，在黑色橡胶制品中添加部分白炭黑代替炭黑，可获得高质量的橡胶制品，如越野轮胎、工程轮胎和子午胎等。但是现有炭黑聚集体比面积比较大，表面自由能高，极易在加工的过程中絮凝成团，从而影响橡胶材料的各项性能，本发明提出了一种新的提高白炭黑分散性的方法，通过化学方法对白炭黑表面接枝聚合物链进行化学改性，以及干法分步加料的方法在橡胶材料中逐步加入改性后的白炭黑，极大地提高白炭黑在橡胶材料中的分散性能，经检测证明，此种方法制备出的橡胶轮胎材料耐磨性能提高，抗老化性也提升；同时在橡胶材料中添加了淀粉纳米晶做填充物，提高了产品的生物降解性以及环保性能。

发明内容

为了克服现有技术中白炭黑在橡胶材料中分散性能不足导致的轮胎材料的耐磨性能相对差、抗老化性相对较低的缺陷，以及缓解橡胶轮胎形成的黑色污染对自然环境造成的生态压力，本发明提供一种改性白炭黑增强橡胶轮胎材料及其制备方法以进一步提高防滑橡胶材料的耐磨性能，提升防滑橡胶轮胎的抗老化性能，延长轮胎的使用寿命，提高橡胶轮胎材料的生物降解性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改性白炭黑增强橡胶轮胎材料及其制备方法，所述改性白炭黑增强橡胶轮胎材料由以下质量分数的原料制备而成：

溶聚丁苯胶 70~80份

稀土丁二橡胶 15~25份

顺丁橡胶 20~25份

改性白炭黑 20~35份

淀粉纳米晶 5~10份

醋酸纤维素 2~6份