專利名稱：橡膠組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠組合物，可以提高硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)系數(shù)以及多種物理性質(zhì)。
背景技術(shù)：
目前，在降低輪胎的油耗(降低滾動阻力)與提高濕防滑性(剎車性能)之間達(dá)到兩者兼得是迫切需要的，因此，在胎面中加入二氧化硅來解決這個問題。然而，二氧化硅通常難以在橡膠組合物中分散，并且僅通過二氧化硅無法充分獲得對橡膠組合物的增強(qiáng)性能；因此，與二氧化硅一起同時使用硅烷偶聯(lián)劑。并且，含有一個烷氧基的硅烷偶聯(lián)劑通常被用于輪胎。然而，硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)在捏合橡膠的步驟中不能充分完成，并且不能為了獲得充分的增強(qiáng)性能而過多地加入硅烷偶聯(lián)劑。此外，還存在這樣一個問題，在捏和過程中未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑(在下文中以未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑表示)在擠出過程中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生醇(如乙醇)，從而在未硫化胎面中產(chǎn)生氣泡。
作為解決該問題的方法，JP-A-2001-247718公開了向橡膠組合物中加入多種鈉鹽的方法。盡管用這種方法可以提高硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)效率，但通過鈉鹽無法充分獲得抑制在擠出的胎面中產(chǎn)生氣泡的效果，并且無法完全抑制在擠出的胎面中產(chǎn)生氣泡。同時，鈉鹽在橡膠組合物中無法充分分散也是一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠組合物，能夠提高捏合時硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)效率，抑制氣泡的產(chǎn)生，提高加工性能和耐磨性，并且降低滾動阻力(提高滾動阻力性能)，以及涉及該橡膠組合物的制備方法。
本發(fā)明涉及一種含有二氧化硅的橡膠組合物，其中以100重量份所含有的二氧化硅為基準(zhǔn)，含有3～15重量份的硅烷偶聯(lián)劑，并且以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，含有0.3～1.45重量份的鉀鹽。
鉀鹽優(yōu)選為無機(jī)鉀鹽，并且進(jìn)一步優(yōu)選為四硼酸鉀。
該橡膠組合物進(jìn)一步含有水，并且該橡膠組合物的制備方法優(yōu)選包含通過預(yù)先混合鉀鹽、一部分二氧化硅和水制備母料的步驟，以及將母料與橡膠組分捏合的步驟。
鉀鹽為碳酸鉀、碳酸氫鉀以及硼酸鉀中的至少一種。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的橡膠組合物包含橡膠組分、二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑和鉀鹽。
橡膠組分特定的例子為通常用于橡膠工業(yè)的天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、氯丁橡膠(CR)、丁腈橡膠(NBR)和丁基橡膠(IIR)。
這些橡膠可以單獨(dú)使用，也可至少兩種組合使用。其中，由于可以提高濕防滑性并且進(jìn)一步提高耐磨性，橡膠組分優(yōu)選使用二烯基橡膠，進(jìn)一步優(yōu)選為NR、BR和SBR中的至少一種，更進(jìn)一步優(yōu)選為包含NR、BR和SBR的橡膠組分或SBR。
二氧化硅的例子為由濕法或干法制備的二氧化硅，但并無特別限制。
以100重量份的橡膠組分為基準(zhǔn)，橡膠組合物中二氧化硅的含量至少為10重量份，優(yōu)選至少為20重量份，進(jìn)一步優(yōu)選至少為30重量份，并且更進(jìn)一步優(yōu)選至少為40重量份。當(dāng)二氧化硅的含量小于10重量份時，難以獲得加入二氧化硅應(yīng)得的提高濕防滑性和低油耗性的效果。并且，以100重量份的橡膠組分為基準(zhǔn)，橡膠組合物中二氧化硅的含量至多為150重量份，優(yōu)選至多為130重量份，并且進(jìn)一步優(yōu)選120重量份。當(dāng)二氧化硅的含量超過150重量份時，得到的橡膠組合物太硬，無法獲得足夠的濕防滑性，制備過程中與輥的粘接變差，并且二氧化硅會造成橡膠內(nèi)的分散缺陷。此外，二氧化硅的含量包括母料中二氧化硅的含量。
硅烷偶聯(lián)劑為通常與二氧化硅同時使用的硅烷偶聯(lián)劑。特定的例子有硫化物例如二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、二(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、二(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、二(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基內(nèi)基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、2-三甲氧基甲硅烷基乙基-N，N-二甲基硫代氨基甲酰四硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯單硫化物和3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯單硫化物；巰基化合物例如3-巰基丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、2-巰基乙基三甲氧基硅烷和2-巰基乙基三乙氧基硅烷；乙烯基化合物例如乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷；氨基化合物例如3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基)氨基丙基三乙氧基硅烷和3-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷；環(huán)氧丙氧化合物如γ-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷和γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷；硝基化合物例如3-硝基丙基三甲氧基硅烷和3-硝基丙基三乙氧基硅烷；以及氯基化合物例如3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、2-氯乙基三甲氧基硅烷和2-氯乙基三乙氧基硅烷。從兼顧加入硅烷偶聯(lián)劑的效果與其成本考慮，優(yōu)選使用二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3-巰基丙基三甲氧基硅烷等。這些硅烷偶聯(lián)劑可以單獨(dú)使用或至少兩種組合使用。
以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的含量至少為3重量份，并且優(yōu)選至少為5重量份。當(dāng)含量低于3重量份時，不僅偶聯(lián)的效果不足，這樣，無法充分獲得濕防滑性，而且降低了耐磨性。并且，以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，硅烷偶聯(lián)劑的含量最多為15重量份，并且優(yōu)選為13重量份。當(dāng)含量超過15重量份時，得到的橡膠組合物變硬，并且濕防滑性降低。此外，作為硅烷偶聯(lián)劑含量的基準(zhǔn)的二氧化硅的含量是橡膠組合物中全部二氧化硅的含量。
本發(fā)明中使用的鉀鹽包括無機(jī)鉀鹽和有機(jī)鉀鹽。無機(jī)鉀鹽的例子包括四硼酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、硫酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀和草酸鉀。有機(jī)鉀鹽的例子包括乙酸鉀、葡萄糖酸鉀、檸檬酸鉀、富馬酸鉀、月桂酸鉀、棕櫚酸鉀、硬脂酸鉀、油酸鉀和亞油酸鉀。
本發(fā)明中使用的鉀鹽優(yōu)選為無機(jī)鉀鹽，這是因?yàn)闊o機(jī)鉀鹽可以進(jìn)一步提高硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)效率，其中，進(jìn)一步優(yōu)選為碳酸鉀、碳酸氫鉀、硼酸鉀和四硼酸鉀中的至少一種鉀鹽，并且更進(jìn)一步優(yōu)選為四硼酸鉀。此外，無機(jī)鉀鹽和有機(jī)鉀鹽也可以是鉀鹽的脫水產(chǎn)物或水合產(chǎn)物。
鉀鹽通常是顆粒直徑至少為500μm的顆粒，而且由于鉀鹽的熔點(diǎn)較高，至少為大于800℃，在硫化后很容易在橡膠組合物中保留較大的顆粒。這樣會導(dǎo)致使用該橡膠組合物制備的輪胎在變換安裝該輪胎的車輛及其尺寸時不能獲得足夠的耐磨性。
通過降低鉀鹽顆粒直徑以及盡量減少其加入的量，本發(fā)明中得到的橡膠組合物可以表現(xiàn)出出色的耐磨性，而不必考慮輪胎尺寸和車輛種類的影響。
鉀鹽的平均顆粒直徑優(yōu)選為0.5μm，并且進(jìn)一步優(yōu)選為1μm。當(dāng)平均顆粒直徑小于0.5μm時，鉀鹽易于團(tuán)聚，并且在橡膠組合物中會有形成大團(tuán)塊的趨勢。并且，鉀鹽的平均顆粒直徑優(yōu)選至多為350μm，并且進(jìn)一步優(yōu)選至多為300μm。當(dāng)平均顆粒直徑超過350μm時，鉀鹽在硫化后仍保持大尺寸顆粒，并且會造成耐磨性下降。
以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，鉀鹽的含量至少為0.3重量份，并且優(yōu)選至少為0.4重量份。當(dāng)含量低于0.3重量份時，提高硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)效率的效果變得非常小。同時，以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，鉀鹽的含量至多為1.45重量份，并且優(yōu)選至多為1重量份。當(dāng)鉀鹽的含量高于1.45重量份時，硫化后在橡膠組合物中會保留大量較大的顆粒，耐磨性有下降的趨勢，對車輛性能造成影響。
在本發(fā)明的橡膠組合物中，除了橡膠成分、二氧化硅、硅烷偶聯(lián)劑以及鉀鹽以外，如果有必要可以加入通常用于橡膠工業(yè)的添加劑例如增強(qiáng)劑如炭黑、軟化劑如芳香油、氧化鋅、硬脂酸、抗氧化劑、硫化劑以及硫化促進(jìn)劑。
本發(fā)明第一模式的橡膠組合物的制備方法優(yōu)選包含(1)采用封閉式捏合機(jī)例如班伯里混合器的捏合步驟(捏合步驟(1))，以及(2)采用開放式輥軋機(jī)等的輥軋步驟(輥軋步驟(2))。此外，由于捏合步驟(1)采用的是封閉式捏合機(jī)，捏合溫度的升高正比于捏合時間。
在捏合步驟(1)中，捏合時隨著捏合溫度升高達(dá)到140℃之后，優(yōu)選再進(jìn)行至少10秒的捏合，并且進(jìn)一步優(yōu)選進(jìn)行至少15秒的捏合。當(dāng)達(dá)到140℃后的捏合時間低于10秒時，未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑仍舊存留于橡膠組合物中，并且發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；從而使?jié)L動阻力性能有下降的趨勢。
此外，在捏合步驟(1)中，捏合時隨著捏合溫度升高達(dá)到150℃之后，優(yōu)選再進(jìn)行至少5秒的捏合，并且進(jìn)一步優(yōu)選進(jìn)行至少10秒的捏合。當(dāng)達(dá)到150℃后的捏合時間低于5秒時，未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑仍舊存留于橡膠組合物中，并且發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；從而使?jié)L動阻力性能有下降的趨勢。
以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，通過將鉀鹽的含量減少為0.3～1.45重量份，并且進(jìn)一步設(shè)定捏合溫度和捏合時間至少為一個固定值，本發(fā)明的橡膠組合物可以提高硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)速率，并且改善制得的橡膠組合物的物理性質(zhì)。
此外，本發(fā)明第二模式的橡膠組合物的制備工藝方法包含(3)通過預(yù)先混合鉀鹽、一部分二氧化硅以及水制備母料的步驟(步驟(3))，以及將母料和橡膠組分一起捏合的步驟(步驟(4))。
鉀鹽在母料中的含量比優(yōu)選至少為1wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選至少為5wt％。當(dāng)鉀鹽在母料中的含量比低于1wt％時，由于在形成橡膠組合物時抑制產(chǎn)生氣泡的效果較小，并且與輥的粘合程度較大，這是個不利因素。并且，鉀鹽在母料的含量比優(yōu)選至多為50wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選至多為40wt％。當(dāng)鉀鹽在母料中的含量比超過50wt％時，容易造成硼酸鉀的分散缺陷，并且無法獲得充分的耐磨性。
二氧化硅在母料中的含量比優(yōu)選至少為10wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選至少為20wt％。當(dāng)二氧化硅在母料中的含量比低于10wt％時，母料的粘結(jié)性變差，并且在橡膠中混合時有無法充分分散的趨勢。
母料中水的含量比優(yōu)選至少為5wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選至少為10wt％。當(dāng)母料中水的含量比低于5wt％時，鉀鹽有無法充分分散的趨勢。并且，母料中水的含量比優(yōu)選至多為90wt％，并且進(jìn)一步優(yōu)選至多為80wt％。當(dāng)母料中水的含量比超過90wt％時，母料的粘結(jié)性變差并且使得加工困難。
母料在步驟(4)中與橡膠組分捏合。
以100重量份的橡膠組分為基準(zhǔn)，步驟(4)中母料的加入量優(yōu)選至少為2重量份，進(jìn)一步優(yōu)選至少為10重量份，并且更進(jìn)一步優(yōu)選至少為20重量份。當(dāng)母料的量低于2重量份時，難以獲得加入鉀鹽的效果。并且，以100重量份的橡膠組分為基準(zhǔn)，步驟(4)中母料的加入量優(yōu)選至多為150重量份，并且進(jìn)一步優(yōu)選至多為120重量份。當(dāng)母料的含量超過150重量份時，母料中的水分在捏合時不能充分蒸發(fā)，并且結(jié)果是抑制產(chǎn)生氣泡的效果有變小的趨勢。
在步驟(4)中，進(jìn)一步優(yōu)選將增強(qiáng)填料例如二氧化硅和炭黑以及添加劑例如硅烷偶聯(lián)劑、氧化鋅、硬脂酸、軟化劑、抗氧化劑、蠟、硫化劑以及硫化促進(jìn)劑等進(jìn)行捏合。
通過本發(fā)明的制備方法制得的橡膠組合物可以被用于輪胎，并且特別優(yōu)選用于輪胎部件中的輪胎胎面。
當(dāng)由本發(fā)明的橡膠組合物制備輪胎時，將橡膠組合物擠出為輪胎部件的形狀(例如輪胎胎面)，并且通過傳統(tǒng)方法在輪胎塑模機(jī)上糊塑形成未硫化輪胎，并且進(jìn)一步將未硫化輪胎在硫化機(jī)中加熱加壓以制備輪胎。
本發(fā)明的橡膠組合物被用于輪胎用橡膠組合物，并且特別優(yōu)選用于輪胎胎面用橡膠組合物。
實(shí)施例本發(fā)明將基于實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋，但并不局限于此。
實(shí)施例和對照例中使用的各種化學(xué)品描述如下。
SBR(1)SBR NS210，購自ZEON公司SBR(2)Nipol 9520(SBR乳液，以100重量份的橡膠固體為基準(zhǔn)，含量為37.5重量份)，購自ZEON公司BRBR150B，購自Ube工業(yè)有限公司NRRSS#3炭黑DIABLCAK I(N220)，購自Mitsubishi化學(xué)公司二氧化硅Ultrasil VN3，購自Degussa日本公司硅烷偶聯(lián)劑(1)Si266(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，購自Degussa日本公司硅烷偶聯(lián)劑(2)Si266(二(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物)，購自Degussa公司芳香油(1)X140，購自JOMO有限公司芳香油(2)DIANA PROCESS AH24，購自Idemitsu Kosan有限公司蠟OZOACE 0355，購自NIPPON SEIRO有限公司抗氧化劑(1)NOCRAC 6C，購自O(shè)UCHI SHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司抗氧化劑(2)SANTOFLEX 6C，購自Flexsys K.K.
硫化促進(jìn)劑TBBSNOCCELER NS，購自O(shè)UCHI SHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司硫化促進(jìn)劑DPGNOCCELER D，購自O(shè)UCHI SHINKO化學(xué)工業(yè)有限公司硬脂酸(1)TUBAKI，購自NOF公司硬脂酸(2)KIRI，購自NOF公司氧化鋅(1)ZINC OXIDE，購自Mitsui Mining & Smelting有限公司氧化鋅(2)GINREI R，購自Toho Zinc有限公司四水合四硼酸鉀(K2B4O7·4H2O)48目產(chǎn)品(48目濾網(wǎng)過濾產(chǎn)品)(平均顆粒直徑為170μm，熔點(diǎn)為815℃(脫水))，購自YONEYAMAYAKUHIN KOGYO有限公司四硼酸鉀購自Yoneyama化學(xué)有限公司硼酸鉀母料(硼酸鉀MB)實(shí)施例1～7和對照例1～10實(shí)施例1～7和對照例1～10的橡膠組合物的制備如下所述。
首先，使用1.7L的班伯里混合器，將100重量份的SBR(1)、55重量份的二氧化硅、20重量份的炭黑、10重量份的芳香油(1)、4.4重量份的硅烷偶聯(lián)劑(1)以及如表1和表2中所示加入量的四水合四硼酸鉀進(jìn)行捏合，并且當(dāng)捏合產(chǎn)物分別達(dá)到表1和表2中所示的捏合溫度之后，按照表1和表2中所示的達(dá)到捏合溫度的捏合時間進(jìn)行捏合以獲得第一捏合產(chǎn)物(在下文中，以第一捏和產(chǎn)物表示)。
然后，繼續(xù)向第一次捏和產(chǎn)物中添加2重量份的硬脂酸(1)、3重量份的氧化鋅(1)和1重量份的抗氧化劑(1)，使用1.7L的班伯里混合器進(jìn)行捏合，并且當(dāng)捏合產(chǎn)物分別達(dá)到表1和表2中所示的捏合溫度之后，迅速取出第二捏合產(chǎn)物(在下文中，以第二捏和產(chǎn)物表示)。
繼續(xù)將1.5重量份的硫、1重量份的硫化促進(jìn)劑TBBS、0.5重量份的硫化促進(jìn)劑DPG加入第二捏和產(chǎn)物，并且在60℃下使用輥軋機(jī)捏合5分鐘以制得各個未硫化橡膠片。
將制得的橡膠組合物在170℃下硫化20分鐘得到硫化產(chǎn)物。對制得的硫化產(chǎn)物進(jìn)行如下所示的各個特性的測試。
測試方法描述(磨損系數(shù))使用Lambourn磨損測試儀，在(i)負(fù)載為2.5kgf并且滑移比為40％、(ii)負(fù)載為1.5kgf并且滑移比為60％、以及(iii)負(fù)載為3.5kgf并且滑移比為20％的各個條件下，對各個硫化產(chǎn)物進(jìn)行體積損失量的測定，測試時間為3分鐘。并且，將各個體積損失量以系數(shù)的方式表示(磨損系數(shù))。系數(shù)越大，耐磨損性越好。
實(shí)施例1～7和對照例1～10的磨損系數(shù)＝(對照例1的體積損失量/各個體積損失量)×100(滾動阻力系數(shù))在溫度為70℃、初始應(yīng)變?yōu)?0％并且動態(tài)應(yīng)變?yōu)?％的條件下，使用粘彈性分光光度計VES(Iwamoto Seisakusyo K.K生產(chǎn))測定各個硫化產(chǎn)物的tanδ，并且通過下列公式分別以系數(shù)的方式表示(滾動阻力系數(shù))。系數(shù)越大，滾動阻力性能越好。
實(shí)施例1～7和對照例1～10的滾動阻力系數(shù)＝(對照例1的tanδ/各個tanδ)×100(未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的含量)在制備硫化產(chǎn)物的步驟中，將各個未硫化橡膠片精細(xì)地切下，并且使用乙醇進(jìn)行24小時的萃取試驗(yàn)。并且，通過氣相色譜來測定被萃取在萃取溶液中的未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的量，并且基于硅烷偶聯(lián)劑全部的加入量可以計算得到未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的重量比(wt％)。試驗(yàn)表明重量比越小，未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的量越少，也是要優(yōu)選的。
測試結(jié)果見表1和表2。
表1

表2

在實(shí)施例中，特別是在實(shí)施例4～7中，以二氧化硅為基準(zhǔn)，四硼酸鉀的含量被設(shè)定至多為1.45重量份，并且將捏合時間和捏合溫度被設(shè)定為常數(shù)。因此，可以得到磨損系數(shù)至少為95，并且未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的含量最多為10wt％。
另一方面，對照例2、3、7和8中，當(dāng)四硼酸鉀量變大時，在負(fù)載為1.5kgf以及滑移比為60％的條件下，磨損系數(shù)減少，而未反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑的含量為零，并且滾動阻力系數(shù)增大。相應(yīng)的，當(dāng)使用對照例2、3、7和8中的橡膠組合物制成的輪胎由被用于輕型車輛的惰輪時，耐磨性下降。
實(shí)施例8～9和對照例11～13(硼酸鉀母料(硼酸鉀MB)的制備方法)通過在40℃下，將四硼酸鉀、純水和二氧化硅在攪拌器中混合30分鐘制得硼酸鉀MB(20wt％的四硼酸鉀，50wt％的純水，以及30wt％的二氧化硅)。
(實(shí)施例8～9和對照例11～13中的橡膠片的制備方法)首先，在1.7L班伯里混合器中，將表3中除了硫和硫化劑以外的化學(xué)品根據(jù)表3中的加入量在150℃下捏合5分鐘。
使用雙軸開放式輥軋機(jī)，將如表3所示加入量的硫和硫化劑加入制得的捏合產(chǎn)物，并且在約80℃下捏和5分鐘，并且在170℃下硫化12分鐘，從而制得橡膠片(厚度2mm)。使各個橡膠片進(jìn)行下列測試。
(氣泡測試)將從橡膠片上切下的橡膠測試片(5cm見方，并且厚度為16mm)放入130℃的烘箱中保持一小時。然后取出烘箱中的橡膠測試片，觀察橡膠測試片的內(nèi)部狀態(tài)，并且根據(jù)下列評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估5分確定完全無氣泡；4分細(xì)微氣泡，確定尺寸至多為1mm；3分細(xì)微氣泡，確定尺寸至少為1mm；2分產(chǎn)生大量尺寸至少為1mm的細(xì)微氣泡(由外觀可見膨脹)；1分氣泡連通形成空穴(同樣由外觀可見)。
(粘合測試)兩個開放式輥的一個溫度設(shè)定為70±3℃(輥1)，并且另一個溫度設(shè)定為25±3℃(輥2)。將橡膠片在輥1上加熱并且直到確認(rèn)橡膠的溫度達(dá)到至少70℃，將橡膠片放置于輥2，觀察粘合程度，并且根據(jù)下列評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估3分橡膠片能從輥上輕易剝離；2分橡膠片基本粘合在輥上，但是可以被剝離；1分由于粘合而無法進(jìn)行連續(xù)工作，必須停輥剝離橡膠。
(分散性的視覺測試)用切割刀切割橡膠片，并且觀察其斷面并根據(jù)下列評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估3分沒有發(fā)現(xiàn)白色顆粒；2分確定有少量白色顆粒；1分確定有大量白色顆粒。
(Lambourn摩損測試)使用Lambourn磨損測試儀，在滑移比為60％以及測試時間為2分鐘的條件下，對各個橡膠片的體積損失量進(jìn)行測試。通過下列公式將各個體積損失量以系數(shù)的方式表示。系數(shù)越大，耐磨性越好。
(磨損系數(shù))＝(對照例11的體積損失量)/(各個組合物的體積損失量)×100各個測試結(jié)果見表3。
表3

根據(jù)本發(fā)明，通過加入二氧化硅、特定量的硅烷偶聯(lián)劑以及使橡膠組合物具有高離子化傾向的鉀鹽，可以提高硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)效率，抑制氣泡的產(chǎn)生，并且同時可以提高耐磨損性并且降低滾動阻力。此外，通過將由鉀鹽、部分二氧化硅和水預(yù)先混合制得的母料與橡膠組分一起捏合，能夠制得其中鉀鹽的充分分散并且能夠進(jìn)一步提高加工性能以及耐磨性的橡膠組合物。
權(quán)利要求
1.一種含有二氧化硅的橡膠組合物，其中以100重量份所述二氧化硅為基準(zhǔn)，含有3～15重量份的硅烷偶聯(lián)劑，并且以100重量份所述二氧化硅為基準(zhǔn)，含有0.3～1.45重量份的鉀鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述鉀鹽為無機(jī)鉀鹽。
3.如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物，其特征在于，所述鉀鹽為四硼酸鉀。
4.一種制備如權(quán)利要求1所述的橡膠組合物的方法，包含預(yù)先混合鉀鹽、一部分二氧化硅和水的制備母料的步驟，以及將所述母料與橡膠組分捏合的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的制備橡膠組合物的方法，其特征在于，所述鉀鹽為選自碳酸鉀、碳酸氫鉀和硼酸鉀中的至少一種。
全文摘要
提供了一種橡膠組合物，能夠提高在捏合中硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)效率，抑制氣泡的產(chǎn)生，提高加工性能和耐磨性，并且降低滾動阻力，以及制備該橡膠組合物的方法。一種含有二氧化硅的橡膠組合物，其中以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，含有3～15重量份的硅烷偶聯(lián)劑，并且以100重量份的二氧化硅為基準(zhǔn)，含有0.3～1.45重量份的鉀鹽。
文檔編號C08L21/00GK1896127SQ20061010570
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者皆川康久, 八木則子, 若林升 申請人:住友橡膠工業(yè)株式會社