[发明专利]一种高耐磨轮胎胎面复合材料及其制备方法和应用

说明书

一种高耐磨轮胎胎面复合材料及其制备方法和应用。本发明属于橡胶材料及其制备领域。本发明的目的是为了解决现有橡胶复合材料耐磨性能无法大幅提高，耐磨性的提高导致抗湿滑性能大幅下降的技术问题。本发明的材料由烯烃类橡胶、补强填料、增塑剂、氧化锌、硬脂酸、硫磺、硅烷偶联剂、促进剂和防老剂制备而成，烯烃类橡胶由天然橡胶、溶聚丁苯橡胶、顺丁橡胶和铁系丁戊橡胶混合而成，铁系丁戊橡胶分子量为30～60w，乙烯基和丙烯基侧基含量之和为50～70％，制备过程中单体丁二烯与异戊二烯的摩尔比为(1～4)：1。本发明在保证抗湿滑性能的同时显著提高了耐磨性能。

技术领域

本发明属于橡胶材料及其制备领域，具体涉及一种高耐磨轮胎胎面复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

轮胎胎面的摩擦磨损行为是一个复杂过程，橡胶制品的耐磨性能是影响其使用寿命的一项极为重要的指标。作为典型，轮胎的磨损颗粒物是轮胎与地面接触时摩擦磨损所产生的，足够小的磨损物会从胎面与路面接触面脱出后释放到土壤、大气和河流中，造成二次危害。车辆行驶过程中，磨损产生的磨屑包含硫化胶颗粒、填料颗粒及氧化锌颗粒等，磨掉的硫化胶颗粒尺寸为微米尺度，与橡胶结合不好被磨下的填料颗粒尺寸则为纳米级，更易悬浮于大气中，对环境造成危害。

提高橡胶材料的耐磨性能能有效延长制品的使用寿命并降低其更换频率，有利于节约资源和保护环境。鉴于橡胶复合材料本身的固有特性，完全避免磨损是不可能的，我们需要解决的是尽量提高轮胎的耐磨性能以降低轮胎胎面胶的磨损量。据估算，若将轮胎耐磨性能提高10％，每年可节省原油量6.4万吨。因此提高轮胎的耐磨性能具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有橡胶复合材料耐磨性能无法大幅提高，耐磨性的提高导致抗湿滑性能大幅下降的技术问题，而提供了一种高耐磨轮胎胎面复合材料及其制备方法和应用。

本发明的一种高耐磨轮胎胎面复合材料以重量份数计由以下组分制备而成：

烯烃类橡胶100份；

补强填料10～100份；

增塑剂10～50份；

氧化锌1～5份；

硬脂酸0.5～5份；

硫磺1～3份；

硅烷偶联剂1～6份；

促进剂1～5份；

防老剂1～5份；

其中，烯烃类橡胶以重量份数计由天然橡胶0～20份、溶聚丁苯橡胶0～60份、顺丁橡胶0～30份和铁系丁戊橡胶10～70份混合而成，其中天然橡胶、溶聚丁苯橡胶和顺丁橡胶的份数不能同时为0，铁系丁戊橡胶的分子量为30～60w，乙烯基和丙烯基侧基含量之和为50～70％。

进一步限定，铁系丁戊橡胶是利用铁系催化剂配位聚合制备的，制备过程中单体丁二烯与异戊二烯的摩尔比为(1～4)：1，所述铁系丁戊橡胶为不含凝胶的丁戊橡胶。

进一步限定，所述铁系丁戊橡胶由丁二烯结构单元和异戊二烯结构单元组成，其中丁二烯结构单元中1,2-丁二烯的摩尔含量为50～70％，1,4-丁二烯的摩尔含量为30～50％，异戊二烯结构单元中3,4-异戊二烯的摩尔含量为30～50％，1,4-异戊二烯的摩尔含量为50～70％。

进一步限定，所述补强填料为炭黑、白炭黑、滑石粉、陶粉和碳酸钙中的一种或几种按任意比的混合物。

进一步限定，所述增塑剂为环石蜡基橡胶增塑剂、芳香基橡胶增塑剂和环烷基橡胶增塑剂中的一种或几种按任意比的混合物。

进一步限定，所述硅烷偶联剂为含硫硅烷偶联剂、氨基类硅烷偶联剂和环氧基类硅烷偶联剂中的一种或几种按任意比的混合物。