一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在轎車胎三角膠中的應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在轎車胎三角膠中的應用，其包含如下步驟：a)在橡膠溶液中，加入油和填料，混合分散均勻后注入凝聚器內凝聚，然后脫溶劑并干燥得到橡膠母煉膠；b)將橡膠母煉膠加入到密煉機中，加入硫化劑和促進劑，混合均勻后得到轎車胎三角膠混煉膠；c)將轎車胎三角膠混煉膠在硫化條件下進行硫化，得到轎車胎三角膠硫化膠；上述步驟還包括添加劑的加入，添加劑在步驟a)和/或步驟b)中添加；添加劑包括偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑和增粘劑的一種或多種。
【專利說明】一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在轎車胎三角膠中的應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及輪胎橡膠膠料生產領域，特別涉及含一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在 轎車輪胎三角膠中的制備和該三角膠在轎車輪胎中的應用。

【背景技術】
[0002] 在輪胎三角膠制備過程中，將配方中的填料和添加劑混入橡膠中的傳統(tǒng)辦法是用 大型的混煉設備，例如密煉機、捏煉機及開放式煉膠機等，將粉末狀或液體狀的填料和添加 劑混入固體橡膠中。此種工藝混煉時間長、耗能高、粉塵多而且分散性差，填料的分散程度 直接決定著填料和聚合物的相互作用，從而影響著輪胎三角膠的各種性能，因此填料分散 差將使輪胎三角膠硫化膠的力學性能和輪胎產品質量受到很大的限制。
[0003] 近年來，相關液相混煉制備的母煉膠在輪胎制造過程的應用，在一些文獻和專利 中有介紹。在CN102153765A中提及了一種橡膠濕法母膠的制備方法及其在輪胎中的應用， 此專利涉及的濕法母膠制備工藝為：1、在將填料分散至分散溶劑中時，添加至少一部分橡 膠膠乳溶液，由此制造含有附著了橡膠膠乳粒子的填料的漿體溶液；2、將漿體溶液和余下 的膠乳溶液混合，制造含有附著了橡膠膠乳粒子的填料的橡膠膠乳溶液；3、將含有附著了 橡膠膠乳粒子的所述填料的橡膠膠乳溶液凝固、干燥。此專利涉及濕法母煉膠的填料分散 均勻、且抑制了填料隨時間延長的再聚集，所制得膠料硫化膠生熱低，力學性能優(yōu)異。但此 法制得濕法母膠及填料的品種均受限制，且母膠藥品等添加劑仍需在膠料混煉過程加入， 用于輪胎膠料的混煉工藝并沒有得到進一步簡化。在CN102414270A中提到了濕法母煉膠 橡膠組合物在輪胎中的應用，此專利中涉及的濕法母膠制備工藝是分別制備：A、白濁狀橡 膠用化學藥品分散液（防老劑、蠟、硬脂酸和樹脂中的至少一種），B、橡膠膠乳，C、填料漿 液，然后將其中制備的兩種液體混合后，再與另一種液體混合，此種制備工藝復雜，需單獨 制備白池狀橡膠用化學藥品分散液，且其中的化學藥品品種受到限制，只提及到了防老劑、 蠟、硬脂酸和樹脂中的至少一種。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明的第一個目的是提供一種含連續(xù)式制造方法制備的 橡膠母煉膠的轎車輪胎三角膠膠料，該膠料硫化后填料分散度高，生熱降低。本發(fā)明的第二 個目的是提供上述含連續(xù)式制造方法制備的橡膠母煉膠的三角膠膠料的制備方法，應用該 制備方法可簡化煉膠工藝、縮短混煉時間、降低能耗和人工，本發(fā)明的第三個目的是提供上 述的三角膠在轎車輪胎中的應用。
[0005] 本發(fā)明中采用了連續(xù)式制備橡膠母煉膠的制造工藝來制備轎車輪胎用三角膠及 輪胎，與傳統(tǒng)的干法混煉工藝和三角膠相比，此法提高了填料在橡膠膠料中的分散度，減少 了混煉步驟，解決了填料混煉不易分散的問題，使用此方法制備的三角膠在填料分散、力學 性能、低生熱等方面都十分優(yōu)越，使用此法制備的輪胎三角膠應用到輪胎中后，可增強胎圈 部位的支撐性，對減少胎圈裂口、提高輪胎使用的耐久性、降低輪胎滾動阻力有較好效果。
[0006] 本發(fā)明一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在轎車胎三角膠中的應用包含如下步驟：
[0007] a)在橡膠溶液中，加入油和填料，混合分散均勻后注入凝聚器內凝聚，然后脫溶劑 并干燥得到橡膠母煉膠；
[0008] b)將橡膠母煉膠加入到密煉機中，加入硫化劑和促進劑，混合均勻后得到轎車胎 三角膠混煉膠；
[0009] c)將轎車胎三角膠混煉膠在硫化條件下進行硫化，得到轎車胎三角膠硫化膠；
[0010] 上述步驟還包括添加劑的加入，添加劑在步驟a)和/或步驟b)中添加；添加劑包 括偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑和增粘劑的一種或多種。
[0011] 優(yōu)選的是，上述方法的步驟包括：
[0012] a)將油和炭黑的混合物或者油、白炭黑和偶聯(lián)劑的混合物添加到橡膠與溶劑形成 的橡膠溶液中，混合分散均勻后注入凝聚器內凝聚，然后脫溶劑并干燥得到炭黑母煉膠或 白炭黑母煉膠；
[0013] b)將炭黑母煉膠或白炭黑母煉膠加入到密煉機中，加入防老劑、活性劑和增粘劑， 然后加入硫化劑和促進劑，混合均勻后得到轎車胎三角膠混煉膠；
[0014] C)將轎車胎三角膠混煉膠在硫化條件下進行硫化，得到轎車胎三角膠硫化膠。
[0015] 優(yōu)選的是：步驟b)中的防老劑、活性劑和增粘劑在步驟a)中加入。
[0016] 本發(fā)明所述橡膠溶液為直接從制備溶聚橡膠生產線中獲得的，或將任何類型的干 膠在該橡膠的良溶劑中溶解制備。
[0017] 其中用干膠制備橡膠溶液時，所述干膠為天然聚合物或合成聚合物，所述天然聚 合物包括天然膠、杜仲膠、銀菊膠的至少一種，所述合成聚合物為單體在溶液中聚合所得， 單體在乳液中聚合所得或單體本體進行聚合所得。
[0018] 其中所述橡膠溶液中的橡膠包括天然橡膠、聚丁二烯橡膠、聚異戊二烯橡膠、聚苯 乙烯-丁二烯橡膠中的一種或多種并用，其中橡膠溶液中橡膠用量為100重量份，其中天然 橡膠的用量在50重量份以下。
[0019] 本發(fā)明的制備方法的步驟a)采用橡膠母膠的連續(xù)式制造方法，該方法具體包括 如下步驟：
[0020] 步驟1):將填料加入到橡膠溶液中，通過攪拌形成橡膠/填料/溶劑混合物；
[0021] 步驟2):將步驟1)中的橡膠/填料/溶劑混合物送入凝聚器中，并在凝聚器中與 氮氣、水、水蒸氣、填料水漿和油中的一種或多種流體相接觸并混合后凝聚，得到橡膠/填 料復合物與溶劑的混合物；
[0022] 步驟3):脫除溶劑并對所述的混合物進行干燥，得到橡膠/填料母煉膠。其中任 選回收步驟3)所脫除的溶劑，循環(huán)利用。在步驟1)和/或步驟2)中任選添加一種或多種 選自但不限于偶聯(lián)劑、防老劑、活性劑、增粘劑和/或油的添加劑。
[0023] 其中，步驟1)可以具體為將填料加入到橡膠溶液中，通過攪拌形成橡膠/填料/ 溶劑混合物，并對所述橡膠/填料/溶劑混合物進一步細分散和精分散以提高填料在橡膠 溶液中的分散程度。
[0024] 所述的細分散可以通過如下方式實施：將上述攪拌所得的混合物通過一個噴嘴在 高壓高剪切的情況下噴出，以改善填料和/或添加劑的分散；然后再使上述噴出物通過一 個多彎頭管使混合液在管中與管壁撞擊增加填料和/或添加劑的分散性；或使噴出物通過 一個管內徑多次收放變化的管路來變換剪切應力而增加填料和/或添加劑的分散。所用壓 力范圍從〇? 5MPa至60MPa，優(yōu)選lOMPa至40MPa。
[0025] 所述的細分散后所形成的混合物還可以通過下述精分散進一步改善填料和/或 添加劑在橡膠溶液中的分散：
[0026] i.將所述細分散之后的混合物連續(xù)加入球磨機和/或膠體磨中進行分散，使填料 和/或添加劑均勻的分散在橡膠溶液中；
[0027] ii.將所述細分散之后的混合物連續(xù)加入到研磨機中進行研磨以使填料和/或添 加劑充分分散在橡膠溶液中，該研磨機具有一組或多組高速轉動的平面磨盤和固定在研磨 機套筒上并與平面磨盤相間的固定銷釘或定盤。
[0028] iii.將所述細分散之后的混合物連續(xù)加入到研磨機中進行研磨，該研磨機具有轉 動方向相反的兩個葉片，所述葉片具有細孔流槽，在高壓下可以通過旋轉的葉片提高填料 和/或添加劑在橡膠溶液中的分散程度。所用壓力范圍從〇. 5MPa至60MPa，優(yōu)選lOMPa至 40MPa。
[0029] iv.將所述細分散之后的混合物連續(xù)地加入到多層高壓狹縫分散機中，使混合物 在高壓下從兩層之間狹縫中擠出，此時產生的強剪切力可提高填料和/或添加劑在橡膠溶 液中的分散程度。所用壓力范圍從〇. 5MPa至60MPa，優(yōu)選lOMPa至40MPa。
[0030] v.將所述細分散之后的混合物連續(xù)地加入到動力分散器中進行分散，所述動力分 散器的高速旋轉的轉子上有許多徑向分布的狹縫或孔，混合物以高速撞擊在定子表面上以 使填料和/或添加劑均勻地分散在橡膠溶液中。
[0031] 上述五種細分散方法的兩種或兩種以上可以相互串聯(lián)使用。
[0032] 本發(fā)明所述橡膠的溶劑均為各種橡膠的良溶劑，溶劑包括脂肪烴溶劑、芳香烴溶 齊IJ、氯化烴溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑和酯類溶劑的至少一種，所述脂肪烴溶劑包括汽油、環(huán) 烷烴、取代環(huán)烷烴、正烷烴的至少一種，所述芳香烴溶劑包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯的至 少一種，所述氯化烴溶劑包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、四氯乙烯、氯 甲苯的至少一種。橡膠在溶液中的濃度范圍為1重量％至60重量％，優(yōu)選5重量％至40 重量％，更優(yōu)選10重量％至30重量％。所述防老劑選自胺類防老劑諸如但不限于對苯二 胺類和喹啉類防老劑、酚類防老劑中的一種或多種并用，喹啉類防老劑優(yōu)選防老劑RD、酚類 防老劑優(yōu)選防老劑264,防老劑的用量為0. 2至11重量份，優(yōu)選1至9重量份。所述的活性 劑包括氧化鋅、硬脂酸的至少一種，活性劑的用量為〇. 5至10重量份，優(yōu)選1至8重量份。 [0033] 所述填料包括白炭黑、炭黑及其它細粒子填料的至少一種。所述填料的用量為 20至120重量份，其中白炭黑的用量為0至120重量份，優(yōu)選10至110重量份，炭黑的用 量為0至120重量份，優(yōu)選10至100重量份。所述炭黑的比表面積為0. 1至200m2/g，優(yōu) 選1至140m2/g，更優(yōu)選至20至130m2/g，所述炭黑的吸油值為20至250ml/100g，優(yōu)選25 至200ml/100g，更優(yōu)選30至150ml/100g。所述白炭黑的比表面積為10至500m 2/g，優(yōu)選 15至300m2/g，更優(yōu)選30至250m2/g，所述白炭黑的吸油值為20至350ml/100g，優(yōu)選25至 300ml/100g，更優(yōu)選 30 至 290ml/100g。
[0034] 所述硫化劑包括硫黃、硫給予體及過氧化物中的一種或多種并用，硫化劑的用量 為0. 5至10重量份，優(yōu)選1至8重量份。所述促進劑包括噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、 氨基甲酸鹽類及二苯胍類促進劑中的一種或多種并用，其中噻唑類促進劑如促進劑DM，次 磺酰胺促進劑如促進劑CZ、促進劑NS，秋蘭姆類促進劑如TMTD，氨基甲酸鹽類促進劑如促 進劑PX，二苯胍類促進劑如促進劑DPG，促進劑的用量為0. 2至5重量份，優(yōu)選0. 5至3重 量份。所述增粘劑包括酚醛類增粘樹脂、萜烯類增粘樹脂或石油系增粘樹脂，增粘劑用量為 1至8重量份，優(yōu)選至2到6重量份。所述油包括石油系的芳烴油或環(huán)烷油，油的用量為0 至60重量份，優(yōu)選1至30重量份，更優(yōu)選2至20重量份。所述偶聯(lián)劑包括雙（三乙氧基 丙基娃燒）四硫化物和二硫化物、3_硫氛基丙基-二乙氧基娃燒、疏丙基-二甲氧基娃 烷、鋯酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑及硝基偶聯(lián)劑中的一種或多種并用。
[0035] 應用此種輪胎三角膠的制備方法，簡化了膠料的混煉工藝，降低了膠料混煉的勞 動強度。同時改善了膠料中填料的分散，提高了填料和聚合物的相互作用，降低膠料的生 熱，同時力學性能略有提高。從輪胎成品性能方面來看，增強胎圈部位的支撐性，對減少胎 圈裂口、提高輪胎使用的耐久性、降低輪胎滾動阻力有較好效果。

【具體實施方式】
[0036] 下面用實施例進一步描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍不受這些實施例的限制。
[0037]( -）實施例使用以下儀器設備及測定方法測定：
[0038] 表1橡膠樣品制備的儀器設備
[0039]

【權利要求】
1. 一種連續(xù)式制備的橡膠母煉膠在轎車胎三角膠中的應用，其包含如下步驟： a) 在橡膠溶液中，加入油和填料，混合分散均勻后注入凝聚器內凝聚，然后脫溶劑并干 燥得到橡膠母煉膠； b) 將橡膠母煉膠加入到密煉機中，加入硫化劑和促進劑，混合均勻后得到轎車胎三角 膠混煉膠； c) 將轎車胎三角膠混煉膠在硫化條件下進行硫化，得到轎車胎三角膠硫化膠； 上述步驟還包括添加劑的加入，添加劑在步驟a)和/或步驟b)中添加；添加劑包括偶 聯(lián)劑、防老劑、活性劑和增粘劑的一種或多種。
2. 根據權利要求1所述的應用，其步驟包括： a) 將油和炭黑的混合物或者油、白炭黑和偶聯(lián)劑的混合物添加到橡膠與溶劑形成的橡 膠溶液中，混合分散均勻后注入凝聚器內凝聚，然后脫溶劑并干燥得到炭黑母煉膠或白炭 黑母煉膠； b) 將炭黑母煉膠或白炭黑母煉膠加入到密煉機中，加入防老劑、活性劑和增粘劑，然后 加入硫化劑和促進劑，混合均勻后得到轎車胎三角膠混煉膠； c) 將轎車胎三角膠混煉膠在硫化條件下進行硫化，得到轎車胎三角膠硫化膠。
3. 根據權利要求2所述的應用，其特征在于：步驟b)中的防老劑、活性劑和增粘劑在 步驟a)中加入。
4. 根據權利要求1所述的應用，其中所述橡膠溶液直接從制備溶聚橡膠生產線中獲 得，或將任何類型的干膠在該橡膠的良溶劑中溶解制備而得。
5. 根據權利要求4所述的應用，其中用干膠制備橡膠溶液時，所述干膠為天然聚合物 或合成聚合物，所述天然聚合物包括天然膠、杜仲膠、銀菊膠的至少一種，所述合成聚合物 為單體在溶液中聚合所得，單體在乳液中聚合所得或單體本體進行聚合所得。
6. 根據權利要求4所述的應用，其中所述橡膠溶液中的橡膠包括天然橡膠、聚丁二烯 橡膠、聚異戊二烯橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠中的一種或多種并用，其中橡膠溶液中橡膠 用量為100重量份，其中天然橡膠的用量在50重量份以下。
7. 根據權利要求4所述的應用，其中所述橡膠的溶劑包括脂肪烴溶劑、芳香烴溶劑、氯 化烴溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑和酯類溶劑的至少一種，所述脂肪烴溶劑包括汽油、環(huán)烷烴、 取代環(huán)烷烴、正烷烴的至少一種；所述芳香烴溶劑包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯的至少一 種，所述氯化烴溶劑包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、氯苯、四氯乙烯、氯甲苯 的至少一種；橡膠在溶液中的濃度范圍為1重量％至60重量％，優(yōu)選5重量％至40重量％， 更優(yōu)選10重量％至30重量％。
8. 根據權利要求1所述的應用，其中所述防老劑包括胺類防老劑、喹啉類防老劑、酚 類防老劑及防護蠟中的一種或多種并用，胺類防老劑包括對苯二胺類，防老劑的用量為〇. 2 至11重量份，優(yōu)選1至9重量份。
9. 根據權利要求1所述的應用，其中所述活性劑包括氧化鋅和硬脂酸的至少一種，活 性劑的用量為〇. 5至10重量份，優(yōu)選1至8重量份。
10. 根據權利要求1所述的應用，其中所述填料包括白炭黑、炭黑及其它細粒子填料的 至少一種。
11. 根據權利要求10所述的應用，其中所述炭黑的比表面積為〇. 1至200m2/g，優(yōu)選 1至140m2/g，更優(yōu)選至20至130m2/g，所述炭黑的吸油值為20至250ml/100g，優(yōu)選25至 200ml/100g，更優(yōu)選 30 至 150ml/100g。
12. 根據權利要求10所述的應用，其中所述白炭黑的比表面積為10至500m2/g，優(yōu)選 15至300m2/g，更優(yōu)選30至250m2/g，所述白炭黑的吸油值為20至350ml/100g，優(yōu)選25至 300ml/100g，更優(yōu)選 30 至 290ml/100g。
13. 根據權利要求10所述的應用，其中所述填料總用量為20至120重量份，其中白炭 黑的用量為〇至120重量份，優(yōu)選10至110重量份，炭黑的用量為0至120重量份，優(yōu)選10 至100重量份。
14. 根據權利要求1所述的應用，其中所述硫化劑包括硫黃、硫給予體及過氧化物中的 一種或多種并用，硫化劑的用量為〇. 5至10重量份，優(yōu)選1至8重量份。
15. 根據權利要求1所述的應用，其中所述促進劑包括噻唑類、次磺酰胺類、秋蘭姆類、 氨基甲酸鹽類及二苯胍類促進劑中的一種或多種并用，促進劑的用量為〇. 2至5重量份，優(yōu) 選0.5至3重量份。
16. 根據權利要求1所述的應用，其中所述增粘劑包括酚醛類增粘樹脂、萜烯類增粘樹 脂或石油系增粘樹脂，增粘劑用量為1至8重量份，優(yōu)選至2到6重量份。
17. 根據權利要求1所述的應用，其中所述油包括石油系的芳烴油或環(huán)烷油的至少一 種，油的用量為〇至60重量份，優(yōu)選1至30重量份，更優(yōu)選2至20重量份。
18. 根據權利要求1所述的應用，其中所述偶聯(lián)劑包括雙（三乙氧基丙基硅烷）四硫 化物和二硫化物、3-硫氰基丙基-三乙氧基硅烷、Y _巰丙基_三甲氧基硅烷、鋯酸酯偶聯(lián) 齊U、鈦酸酯偶聯(lián)劑及硝基偶聯(lián)劑中的一種或多種并用。
【文檔編號】C08L9/06GK104327318SQ201410609904
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】吉欣宇, 王茂英, 徐召來, 劉震 申請人:怡維怡橡膠研究院有限公司