[发明专利]一种含高反式－1,4－聚异戊二烯的高性能轮胎胶料

说明书

本发明涉及一种含高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的高性能轮胎胶料，系以合成TPI与天然橡胶(NR)、顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)等共混、共硫化而制得，属于轮胎材料和橡胶加工技术领域。

现代汽车的迅猛发展要求有高性能的轮胎与之相适应，高性能的轮胎要求轮胎材料有优良的动态力学性能。对于胎面材料动态性能的评价，根据各国学者的长期摸索和实践，确立了以低滚动阻力，高牵引性能和高耐磨性能为追求目标的理想模型。降低轮胎的滚动阻力最关键的措施之一就是使用新型聚合物材料，目前国际上对于轮胎胎面用聚合物材料的选择是橡胶合成、橡胶加工领域的热点问题。然而至今尚没有一种弹性体材料包括天然橡胶能够全部满足各种轮胎胎面的要求，只能通过选择各种具有不同特点的聚合物材料并用来满足使用要求。

合成TPI又称人工合成杜仲胶或古塔波胶，在室温下易于结晶，结晶熔点约60℃。是一种介于塑料与橡胶之间的特种材料。中国科学院化学研究所杜仲胶组曾将杜仲胶硫化成弹性体，并对杜仲胶与NR、BR共混作了初步研究，结果得到了动态力学性能优良的弹性体。但杜仲胶天然资源少，提取工艺复杂，价格昂贵，约是普通天然像胶的十倍，此价格是轮胎材料无论如何不能接受的。而人工合成的TPI，以往采用钒和钒-钛混合体系溶液聚合方法生产，其成本和价格与杜仲胶相当，用于轮胎材料也是不可能的。近年青岛化工学院首次采用负载钛高效催化剂本体沉淀聚合方法合成了TPI(中国专利95110352．0)，由于工艺简单，效率高，其成本可低于合成顺式-1，4-聚异戊二烯橡胶(IR)，价格接近NR，这就为合成TPI进入轮胎材料领域创造了条件。Goodyear公司曾申请将反式-1，4-聚丁二烯用于轮胎胎面和胎侧的专利(EP 0505904A1和EP 0538700A1)，但将TPI用于橡胶轮胎的还从未见报道。

本发明的目的在于针对目前轮胎用的胶料难于全面满足高性能轮胎对滚动阻力、牵引性能和磨耗性能间平衡的要求这一缺点，采用传统加工方法，配制出一种含有TPI的轮胎胶料，克服了现有轮胎胶料在动态性能上的不足，达到滚动阻力、牵引性能和磨耗性能三大行驶性能间的平衡，适合于制作高性能轮胎胎面和胎侧材料。

为了实现上述发明目的，本发明的基本技术构思和内容是，利用TPI与NR、BR、SBR等相容性好，易于共混加工，并且能用普通的硫磺-硫化促进剂体系共硫化成弹性体的性质，制备出具有定伸强度高、压缩生热低、滚动损失小、耐疲劳性能好可用于轮胎胎面、胎侧等部位的橡胶材料。其基本做法是在传统的轮胎配方中，用TPI取代部分NR、BR、SBR等，其他配合剂基本保持不变，采用传统的轮胎胶料制备工艺，获得了滚动损失、牵引能力、磨耗性能综合平衡的新型材料。

含有高反式-1，4-聚异戊二烯的轮胎胶料是将高反式-1，4-聚异戊二烯这种高分子材料与天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶及其它常规辅料进行二元、三元或四元共混、共硫化而制得，其中所用的高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)为负载钛催化异戊二烯本体沉淀聚合方法所合成，未经硫化的TPI应具有下列特征：

反式-1，4结构含量    ≥97％

ML3+4，100℃         30-100

拉伸强度             ≥34MPa

伸长率               ≥350％

熔点                 约60℃

结晶度               ≥30％这种高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的熔点约为60℃，在70-80℃通常的橡胶加工温度下，具有很好的加工性能和压出性能，其滚筒行为结近天然橡胶(NR)，而优于顺丁橡胶(BR)和丁苯橡胶(SBR)，所以加工环境良好。

含有高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的轮胎胶料作为胎面胶料时，其基本组成为：

(1)橡胶份中TPI的重量含量在5-50％；

(2)其余为至少一种以上的其它通用橡胶如NR、BR、SBR等。

(3)按现有常规轮胎胶料配方比例加入下列辅料，如防老剂、硬脂酸、氧化锌、炭黑补强剂、硫磺及硫化促进剂等。

含有高反式-1，4-聚异戊二烯(TPI)的轮胎胶料作为胎侧胶料时，其基本组成为：

(1)橡胶份中TPI的重量含量在10-60％；

(2)其余为一种或一种以上的其它通用橡胶，如NR、BR、SBR等。

(3)按现有常规胎侧胶料配方比例加入助剂和硫磺／硫化促进剂体系。