本發(fā)明涉及橡膠領(lǐng)域，具體涉及一種采用SBS作為相容劑的綠色輪胎胎面用橡膠組合物，用熱塑性彈性體SBS改善1,2-聚丁二烯橡膠和丁苯橡膠并用體系相容性的橡膠組合物，該橡膠組合物應(yīng)用于高性能半鋼子午線綠色輪胎胎面。
背景技術(shù)：
：為了改進(jìn)順丁橡膠在抗?jié)窕阅苌系娜毕?，考慮到丁苯橡膠之所以具有良好的抗?jié)窕?，原因之一是由于其分子結(jié)構(gòu)中含有一定數(shù)量的側(cè)乙烯基與苯基，因此促使人們從高分子設(shè)計角度出發(fā)，對含有乙烯基側(cè)基的1,2-聚丁二烯橡膠進(jìn)行廣泛的研究，并在70年代初生產(chǎn)出工業(yè)化產(chǎn)品。在1,2-聚丁二烯橡膠應(yīng)用方面，Railsback等研究了中乙烯含量1,2-聚丁二烯橡膠硫化膠，當(dāng)乙烯含量為50%時，其抗?jié)窕院湍湍バ耘c丁苯橡膠相當(dāng)；乙烯基含量較高時，硫化膠的抗?jié)窕赃h(yuǎn)好于順丁橡膠和天然橡膠，達(dá)到2倍以上，優(yōu)于丁苯橡膠。渡邊浩志的研究表明，乙烯含量越多越能改善1,2-聚丁二烯橡膠硫化膠的生熱性。有實驗結(jié)果表明，高乙烯基含量的聚丁二烯橡膠硫化膠的生熱性能較低，低于順丁橡膠和天然橡膠，可降低滾動阻力以及避免熱氧破壞。Ueda等研究了1,2-聚丁二烯橡膠與天然橡膠共混后應(yīng)用于輪胎胎面膠的性能，加入1,2-聚丁二烯橡膠后，硫化膠的滾動阻力和抗?jié)窕跃休^大提高。1,2-聚丁二烯橡膠的優(yōu)異動態(tài)性能可以應(yīng)用于高性能輪胎胎面膠，但是其硫化膠容易產(chǎn)生崩花掉塊現(xiàn)象，只要表面出現(xiàn)微小裂紋，則硫化膠很快產(chǎn)生破裂損壞，因此，1,2-聚丁二烯橡膠并不能單獨應(yīng)用于輪胎胎面膠，而需要并用一定量的天然橡膠或者丁苯橡膠，用以改善其耐切割性能等，從而滿足高性能輪胎胎面膠的性能要求。1,2-聚丁二烯橡膠與天然橡膠并用時，兩者具有較好的相容性，并用膠料具有較好的滾動阻力性能，但是在抗?jié)窕阅芊矫嫔圆?；在與丁苯橡膠并用時，1,2-聚丁二烯橡膠并用比例超過20%即出現(xiàn)兩相分離，并出現(xiàn)兩個Tg點。這使得并用膠料的各方面性能大幅下降，難以滿足輪胎胎面膠料的性能要求。選取合適的相容劑，能夠改善1,2-聚丁二烯橡膠與丁苯橡膠的相容性，并將并用體系中1,2-聚丁二烯橡膠的用量大幅度提高，明顯改善高性能輪胎胎面膠的抗?jié)窕?、滾動阻力性能和生熱性能，并使其硫化膠的耐切割性能明顯提升。技術(shù)實現(xiàn)要素：1、本發(fā)明的目的：本發(fā)明的目的是提供一種采用SBS作為相容劑的綠色輪胎胎面用橡膠組合物，用SBS改善1,2-聚丁二烯橡膠和丁苯橡膠并用體系相容性的橡膠組合物，該橡膠組合物以1,2-聚丁二烯橡膠和丁苯橡膠為主要原材料，配合相容劑、填充體系、硫化體系和防護(hù)體系，使得該組合物具有較好的抗?jié)窕裕^低的滾動阻力性能和生熱性能，滿足于高性能轎車輪胎胎面性能要求。2、技術(shù)方案：1,2-聚丁二烯橡膠在該橡膠組合物中的用量為30~80份（質(zhì)量份，以下組分均相同），丁苯橡膠在該橡膠組合物中的用量為20~70份，以下其它組分用量均相對100份生膠而言。1,2-聚丁二烯橡膠選擇基本要求，優(yōu)選高乙烯基1,2-聚丁二烯橡膠，丁苯橡膠優(yōu)選乳液聚合丁苯橡膠。相容劑選用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS），S/B的比例范圍為20/80~48/52，優(yōu)選比例為30/70~40/60，SBS在該橡膠組合物中的用量為2~12份，優(yōu)選4~10份。填充體系選用炭黑、白炭黑、環(huán)保油（TDAE）、硅烷偶聯(lián)劑（Si69）、聚乙二醇（PEG4000）和酚醛樹脂（204樹脂），用量為70~100份。硫化體系選用硫黃、氧化鋅、硬脂酸、N-環(huán)已基-2-苯駢噻唑次磺酰胺（CZ）和N,N'-二苯基胍（D），用量為7~12份。防護(hù)體系選用防護(hù)蠟、2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉（RD）和N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基對苯二胺（4020），用量為3~7份。本發(fā)明所述的1,2-聚丁二烯橡膠組合物，混煉及硫化均為橡膠加工中通常所采用的方法及設(shè)備。如：密煉機(jī)、開煉機(jī)、平板硫化機(jī)等。3、有益效果本發(fā)明橡膠組合物具有較低滾動阻力和生熱性能，具有較高抗?jié)窕院湍颓懈钚阅?，加入SBS后明顯改善了HVBR與ESBR的相容性，使兩者的性能優(yōu)勢得以明顯發(fā)揮，同時，規(guī)避了HVBR耐切割性能較差的缺點，滿足高性能輪胎胎面膠的性能要求。具體實施方式下面結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的目的，但并非限制本發(fā)明權(quán)的保護(hù)范圍，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求書中提出。實施例1~4以HVBR和ESBR1502為主要原料，SBS-791H為相容劑，橡膠組合物的配方組成列于表1。HVBR選用山東齊魯石化橡膠廠生產(chǎn)的鉬系高乙烯基1,2-聚丁二烯橡膠，乙烯基含量為80%；ESBR1502，山東齊魯石化公司產(chǎn)品；SBS-791H，中國石化巴陵分公司產(chǎn)品，S/B比例為30/70。表1配方表（單位：質(zhì)量份）原料實施例1實施例2實施例3實施例4對比例HVBR7070707070ESBR15023030303030SBS-791H468100炭黑55555白炭黑6060606060TDAE1515151515Si6955555PEG400022222204樹脂22222氧化鋅33333硬脂酸22222硫黃1.71.71.71.71.7CZ1.91.91.91.91.9D0.80.80.80.80.8防護(hù)蠟1.51.51.51.51.5RD1.21.21.21.21.2402022222混煉膠的制備方法步驟如下：采用兩段式煉膠工藝，一段工藝：1.57LFarrel密煉機(jī)，90℃/80轉(zhuǎn)。加入生膠，放下上頂栓，塑煉，持續(xù)時間0.5min。升起上頂栓，裝入白炭黑、Si69和氧化鋅等，放下上頂栓，混煉，持續(xù)時間2.5min。升起上頂栓，清掃密煉機(jī)入口和上頂栓的頂部，放下上頂栓，混煉，持續(xù)時間1.5min。升起上頂栓，裝入PEG4000，放下上頂栓，混煉，持續(xù)時間1min。升起上頂栓，裝入防護(hù)體系和TDAE等，放下上頂栓，混煉，持續(xù)時間1.5min。排膠（溫度在130~150℃）。二段工藝在開煉機(jī)上進(jìn)行：在XK-160型開煉機(jī)上進(jìn)行，輥溫控制在35~40℃，將一段母膠包慢輥，加入硫黃和促進(jìn)劑，薄通六次后下片停放。橡膠組合物的硫化條件：硫化溫度160℃，硫化時間為25min和35min。橡膠組合物的主要考察性能列于表2~4中。橡膠組合物混煉膠的門尼粘度列于表2中。橡膠組合物的門尼焦燒及硫化特性列于表3中。橡膠組合物的物理性能及老化性能見表4中。橡膠組合物的耐切割性能見表5中。橡膠組合物的滾動阻力性能見表6中。橡膠組合物的動態(tài)力學(xué)性能見表7中。表2橡膠組合物混煉膠的門尼粘度項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例ML（1+4）100℃9410797102108表3橡膠組合物的硫化性能項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例門尼焦燒120℃t5/m:s24'30"15'59"32'06"31'43"12.44t35/m:s45'13"38'23"--19.25硫化儀190℃ML/N·m1.0851.1901.0651.1851.315MH/N·m2.2302.2252.1502.6153.070ts1/m:s2'54"2'56"3'08"3'04"3.12t50/m:s3'55"4'01"4'17"4'51"7.13t90/m:s23'14"23'29"24'12"28'06"35.07表4橡膠組合物的物理性能及老化性能項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例彈性，%2426252630撕裂強(qiáng)度kN·m-14241404238壓縮生熱，1MPa壓縮率%12.812.512.112.1溫升℃25.023.824.524.835.2永久變形%2.11.71.81.8割口增長，1萬次，cm20.5219.5822.6421.38＞25達(dá)到裂口級別屈撓次數(shù)/萬次：無-5151--6級3--1.51.5磨耗：密度/Mg·m31.151.151.151.151.15體積0.1330.1340.1180.1130.172老化前硬度6261616270老化后硬度6363626372老化前伸長率/%310318310333285老化后伸長率/%329294317275262伸長率變化率/%6-82-17-8老化前拉伸強(qiáng)度/MPa13.917.514.917.616.1老化后17.117.916.515.316.6變化率/%23211-132表5橡膠組合物的耐切割性項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例試樣失重，g1.03951.31831.20941.15071.6776失重百分比%4.105.194.784.556.54表6橡膠組合物的滾動阻力性能項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例試驗負(fù)荷(MPa)1515151515變形值(mm)2.022.122.092.051.63功率損耗值(J/r)1.721.641.711.671.73表7橡膠組合物的動態(tài)力學(xué)性能項目實施例1實施例2實施例3實施例4對比例Tanδ@0℃0.50950.52640.48790.48920.4305Tanδ@60℃0.13550.12760.12670.12050.1543加入4~10份的SBS-791H后，Tg并未出現(xiàn)雙峰分離，說明HVBR與ESBR具有較好的相容性。從表2~7中各項物理性能數(shù)據(jù)來看，提高相容性后的橡膠組合物具有較好的物理機(jī)械性能和耐老化性能，耐割口增長和屈撓龜裂性能較好，滾動阻力和生熱性能較低，且具有較好的耐磨性能，滿足高性能輪胎胎面膠的性能要求。本文實施例中所涉及的實驗數(shù)據(jù)均按照相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。以下為主要儀器設(shè)備及試驗條件：(1)門尼粘度：采用M200E型門尼粘度儀，按照GB/T1232.1-2000測定膠料的門尼粘度，試驗溫度100℃。(2)門尼焦燒：采用M200E型門尼粘度儀，按照歐GB/T1233-2008測定膠料的門尼焦燒，試驗溫度125℃。(3)硫化特性：采用C2000E型無轉(zhuǎn)子硫化儀，按照GB/T16584-1996測定膠料的硫化特性，測試溫度160℃。(4)物理性能：采用T2000E型電子拉力機(jī)，按照GB/T528-2009測試橡膠的物理性能，主要考察扯斷伸長率和扯斷伸長率變化率。(5)彈性的測定：按照GB/T1681-2009，采用仿Z116型橡膠沖擊彈性實驗器測定硫化膠的回彈性能。(6)壓縮生熱的測定：按照GB/T1687-1993，采用Goodrich壓縮生熱試驗機(jī)測定硫化膠在實驗條件下的疲勞升溫、永久變形和終動壓縮率。實驗條件沖程為4.45mm，負(fù)荷為1.0MPa，恒溫溫度為55℃。(7)屈撓性能的測試：按照GB/T13934-2006，采用XP-16型橡膠疲勞試驗機(jī)測定硫化膠屈撓龜裂性能。(8)耐切割性：RSS-Ⅱ耐切割試驗機(jī)，試驗條件為：輪速725r?min-1；打擊頻率120n?min-1；時間15min。(9)滾動阻力特性：RSS-Ⅱ橡膠滾動阻力試驗機(jī)，試驗條件為試驗負(fù)荷15MPa，試驗速度400N?min-1，試驗時間為30min。(10)動態(tài)力學(xué)性能：采用DMTAMarkⅣ型動態(tài)粘彈譜儀，樣品用液氮冷卻至-70℃，穩(wěn)定5min，升溫至80℃（升溫速率2℃?min-1）,測定頻率為10Hz。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明可用于SBS改善1,2-聚丁二烯橡膠與丁苯橡膠相容性制備橡膠組合物，該橡膠組合物具有較低滾動阻力和生熱性能，具有較高抗?jié)窕院湍颓懈钚阅?，可用于高性能輪胎胎面膠。當(dāng)前第1頁1 2 3