[发明专利]一种橡胶复合填料及其应用

说明书

本发明公开了一种橡胶复合填料及其应用。本发明的橡胶复合填料采用改性高岭土/白炭黑/炭黑的三相复合体系，解决了轮胎三大魔鬼定律中抗湿性、耐磨性、降低滚动阻力三者的矛盾。采用本发明的橡胶复合填料能制得吃料均匀、无气泡的橡胶组合物。由本发明橡胶组合物制得轮胎胎面具有拉伸强度高、伸长率大、耐磨性高、压缩产热低、滚动阻力小、抗湿滑性变化不大等优点。

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，具体涉及一种橡胶复合填料及其应用。

背景技术

高性能轮胎的研究越来越引起重视，研究重点主要集中在轮胎滚动阻力、抗湿滑性和耐磨性等方面，也称为轮胎三大魔鬼定律。在轮胎工业中，常使用无机填料来增强橡胶，橡胶补强剂常使用炭黑、白炭黑、碳酸钙、高岭土等作为填料补强剂，起到降低成本与补强性能的作用。现有的研究方法主要为单一填料填充体系与两相填料并用复合体系。单一填料填充体系选取单种填料作为橡胶补强剂，其中，炭黑作为一种最常见的补强剂，粒子结构度高，与橡胶的相容性良好，在提升力学强度与耐磨性有明显的优势；白炭黑含有的硅羟基使其具有一定的亲水性，补强胶料除了低生热外,填充到橡胶中可以改善轮胎的抗湿滑能力；高岭土的片层结构可以限制橡胶分子链的运动，使橡胶力学性能提升，但高岭土在橡胶中的相容性较差；相对于单一填料填充体系，两相填料并用复合体系中，常引入另一种填料进行综合性能补充，两种填料配合填充的橡胶的力学性能、硫化性能等综合效果有明显的改善。

但是，无论是单一填料填充体系还是两相填料并用复合体系中，白炭黑使复合材料的硫化时间延长，硫化效率降低；复合材料中随着高岭土比重的增加，材料焦烧时间会缩短，一定程度上影响了胶料操作安全性；炭黑由于粒子结构度高，单独使用时存在混炼能耗大的缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种橡胶复合填料，采用三相复合填料体系，解决了轮胎三大魔鬼定律中抗湿性、耐磨性、降低滚动阻力三者的矛盾，其能提高橡胶组合物的综合性能。

本发明第二个方面提出一种橡胶组合物。

本发明第三个方面提出一种上述橡胶组合物在轮胎中的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种橡胶复合填料，由改性高岭土、白炭黑、炭黑混合制得。

在本发明的一些实施方式中，所述橡胶复合填料由包括改性高岭土、白炭黑、炭黑按照质量比为(1～20)：(1～20)：80混合制得。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述改性高岭土的制备方法为：将高岭土干燥处理后，加入偶联剂混匀。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述高岭土与所述偶联剂的质量比为10：(0.1～1)。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂的至少一种；进一步优选的，所述偶联剂包括硅烷偶联剂与硼酸酯偶联剂；更进一步优选的，所述硅烷偶联剂与所述硼酸酯偶联剂的质量比为1：(0.5～2)。硅烷偶联剂同时具备亲有机基团与亲无机基团，充当橡胶与填料之间的“分子桥”，使得其与橡胶基体之间的相容性增强；而硼酸酯偶联剂具有独特的螯合基团，其中心硼原子可以与阴离子络合交联，从而起到吸附表面水分消除弱边界层作用，且无毒环保。两者联用时，力学性能和硫化性能同时提升。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂为选自KH-570(3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，CAS号为：2530-85-0)、KH-560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，CAS号为：2530-83-8)、KH-550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷，CAS号为：919-30-2)、KH-592(3-脲丙基三甲氧基硅烷，CAS号为：23843-64-3)中的至少一种。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述硼酸酯偶联剂为选自例如SBW-I、SBW-III、SB-181、SBW-618T、Zr-201中的至少一种。