[发明专利]橡胶助剂和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法及应用

说明书

本发明涉及橡胶领域，公开了一种橡胶助剂和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法及应用。所述橡胶助剂为复合硅烷偶联剂，所述复合硅烷偶联剂包括多硫三乙氧基硅烷和烷基二乙氧基硅烷，其中，所述多硫三乙氧基硅烷具有式(1)所示的结构，所述烷基二乙氧基硅烷具有式(2)所示的结构；x为2‑4的整数；R1和R2均为直链烷基链或支链烷基链，y＝1‑18，z＝1‑8；该硫化橡胶具有优异的加工性能、较高的强度和优异动态力学；(EtO)₃‑Si‑(CH₂)₃‑S_x‑(CH₂)₃‑Si‑(EtO)₃，式(1)；

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体地，涉及一种橡胶助剂和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法及应用。

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方法，达到了降低轮胎的滚动阻力及提高湿地抓地力的效用。白炭黑因其表面存在大量不同形式的羟基而具有极性，需要对其表面进行改性处理。轮胎工业中主要使用的是双官能团含硫硅烷，一端的乙氧基与白炭黑表面硅羟基在橡胶混炼阶段产生化学键合，硅烷分子在白炭黑表面富集成膜，使白炭黑的表面由极性向非极性转化。含硫硅烷另一端的四硫键或二硫键在硫化阶段先与硫黄发生反应形成多硫键，多硫键断裂后参与橡胶的硫化交联。通过化学键将白炭黑和橡胶连接在一起，起到分散剂、硫化剂、润湿剂等多重作用。

近年来，为了适应汽车轮胎安全、环保、绿色的发展趋势，尤其随着轮胎标签法的提出，对白炭黑和硅烷的应用提出了更高的要求。多硫硅烷偶联剂分子中硫过多，导致胶料存在高温下易焦烧(产生次品)、析出硫、橡胶硫化不均匀的现象，排胶温度要严格执行160℃，通常采用3～6段混炼。即使通过严格控制工艺，现有白炭黑橡胶体系加工性仍不理想，也不能很好满足轮胎胎面提高抗湿滑、降低滚阻和生热的性能要求。同时，多硫硅烷分子中大量的乙氧基反应时会释放乙醇，橡胶压出时产生气泡，使胶料的气孔率偏高且影响环境。

因此，研究和开发橡胶助剂和橡胶组合物以及硫化橡胶具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的橡胶组合物在用于轮胎胎面时存在的加工性能不理想、滚阻和生热较大、抗湿滑性能不佳，且胶料气孔率偏大的缺陷，提供一种橡胶助剂和橡胶组合物以及硫化橡胶及其制备方法及应用，该硫化橡胶具有优异的加工性能、较高的强度和优异动态力学。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种橡胶助剂，其特征在于，所述橡胶助剂为复合硅烷偶联剂，所述复合硅烷偶联剂包括多硫三乙氧基硅烷和烷基二乙氧基硅烷，其中，所述多硫三乙氧基硅烷具有式(1)所示的结构，所述烷基二乙氧基硅烷具有式(2)所示的结构；

(EtO)₃-Si-(CH₂)₃-S_x-(CH₂)₃-Si-(EtO)₃，式(1)；

在式(1)中，x为2-4的整数；

在式(2)中，R1和R2均为直链烷基链或支链烷基链，y＝1-18，z＝1-8。

本发明第二方面提供了一种橡胶组合物，所述橡胶组合物包括橡胶基体、白炭黑、橡胶助剂、活化剂、防老剂、软化剂、分散剂、硫化剂、促进剂和任选的炭黑，其中，所述橡胶助剂为前述所述的橡胶助剂。

本发明第三方面提供了一种采用前述所述的橡胶组合物制备硫化橡胶的方法，其中，所述的方法包括：

(1)橡胶基体塑炼后，将一部分白炭黑、橡胶助剂、硬脂酸、分散剂加入密炼机进行第一混炼，得到一段母胶；