橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法以及硫化橡膠的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法以及硫化橡膠的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著化石燃料及原材料資源的日益減少，汽車行業(yè)對輪胎節(jié)能的要求也越來越迫 切，而生產(chǎn)白炭黑不用化石原料，以上因素將使SIBR/白炭黑新型綠色輪胎胎面膠成為研 發(fā)應(yīng)用的熱點，市場潛力巨大，而采用天然礦物填充橡膠，用作輪胎材料，可以進一步減少 對于化石原料的依賴，且可以降低成本，在合理的用量范圍內(nèi)，可以使橡膠的加工性能和機 械力學(xué)性能不變甚至提高。
[0003] CN101935414A公開了一種轎車輪胎胎面膠用高嶺土 / 丁苯橡膠復(fù)合材料的制備 方法，其包括高嶺土表面改性、混煉工藝、硫化工藝等步驟，其力學(xué)性能達到轎車輪胎胎面 膠物理機械性能國標(biāo)要求。發(fā)明中制備的改性高嶺土，效果好，工序簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)， 能夠代替橡膠中常用的高能耗、高價格補強劑炭黑或白炭黑。
[0004] CN102532628A公開了一種工程機械輪胎胎面膠料及制造這種膠料所使用的橡膠 組合物配方，發(fā)明膠料中含有丁苯橡膠SBR1500、無機增強填料白炭黑、炭黑、防老劑、氧化 鋅、硬脂酸、硫黃、促進劑等。發(fā)明提供的膠料主要用于工程機械輪胎胎面中，使用該發(fā)明提 供的膠料可明顯提高工程機械輪胎胎面的耐老化、耐磨耗、耐切割、耐刺扎和抗崩花掉塊性 能，從而提高工程機械輪胎的使用壽命，并降低制造成本。
[0005] 在現(xiàn)有技術(shù)的橡膠組合物中，填料通常為白炭黑和炭黑并用，采用的偶聯(lián)劑通常 為硅烷偶聯(lián)劑。由于現(xiàn)有技術(shù)的橡膠組合物中的填料，如白炭黑和炭黑的分散不均勻，因而 導(dǎo)致由該橡膠組合物得到的混煉膠的強度和加工性能不甚理想，因而由所述混煉膠得到的 硫化橡膠的機械力學(xué)性能不甚理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的橡膠組合物的上述缺陷，而提供一種能夠提高填 料白炭黑的分散性的橡膠組合物和硫化橡膠及其制備方法以及硫化橡膠的應(yīng)用，使由橡膠 組合物得到的混煉膠具有較高的強度和加工性能，使得硫化橡膠的具有較佳的機械性能。
[0007] 本發(fā)明提供了一種橡膠組合物，該橡膠組合物含有二烯烴橡膠、白炭黑、礦物添加 劑和偶聯(lián)劑；其中，所述礦物添加劑為含有3. 5-10重量％的碳和50-80重量％的二氧化硅， 其中所述碳為無定形碳類次石墨結(jié)構(gòu)。
[0008] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，溶聚丁苯橡膠(或三元集成橡膠）/白炭黑復(fù)合材料以其優(yōu) 異的抗?jié)窕阅堋⒛湍バ院偷蜐L動阻力成為未來新型綠色輪胎胎面膠的首選材料之一，但 是，由于白炭黑在材料中易自聚集而影響了白炭黑填料在橡膠中補強作用的發(fā)揮，同時還 可能使膠料生熱加劇。而本發(fā)明提供的橡膠組合物含有礦物添加劑，能夠顯著改善白炭黑 在橡膠基體中的分散，從而改善混煉膠的加工性能，而硫化橡膠也具有較佳的機械力學(xué)性 能。
[0009] 本發(fā)明還提供了由本發(fā)明提供的橡膠組合物于硫化劑經(jīng)混煉和硫化得到的硫化 橡膠。
[0010] 采用本發(fā)明提供的橡膠組合物制備得到的硫化橡膠具有較好的機械力學(xué)性能，制 成的胎面膠材料的滾動阻力、耐磨性及抗?jié)窕阅芫哂休^好的平衡。
[0011] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的硫化橡膠在制備輪胎或輪胎部件中的應(yīng)用。
[0012] 在本發(fā)明提供的橡膠組合物中，優(yōu)選情況下，所述二烯烴橡膠為三元集成橡膠和/ 或溶聚丁苯橡膠，填料為白炭黑和礦物添加劑，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，能夠進一步提高橡膠 的加工性能；更優(yōu)選情況下，所述橡膠組合物中還含有活化劑，優(yōu)選為氧化鋅和硬脂酸，所 述活化劑能夠顯著提高所述橡膠的硫化度和耐熱性。
[0013] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0014] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0015]圖1為混煉膠H2、H3和DH3經(jīng)Haake流變儀處理的溫度-時間曲線；
[0016]圖2為混煉膠H2、H3和DH3經(jīng)Haake流變儀處理的轉(zhuǎn)矩-時間曲線；
[0017] 圖3為混煉膠H2和DH3的應(yīng)變掃描曲線；
[0018] 圖4為硫化膠S2和DS3的應(yīng)變掃描曲線；
[0019] 圖5為硫化膠S2和DS3測試應(yīng)變?yōu)?. 51%的頻率掃描曲線；
[0020] 圖6為硫化膠S2和DS3測試應(yīng)變?yōu)?0. 04%的頻率掃描曲線；
[0021] 圖7為硫化膠S2和DS3的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。
【具體實施方式】
[0022] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明提供了一種橡膠組合物，該橡膠組合物含有二烯烴橡膠、白炭黑、礦物添加 劑和偶聯(lián)劑；其中，所述礦物添加劑含有3. 5-10重量％的碳和50-80重量％的二氧化硅，其 中所述碳為無定形碳類次石墨結(jié)構(gòu)。優(yōu)選，所述礦物添加劑含有5-10重量％的碳。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述礦物添加劑的BET比表面積為24_38m2/g，所述礦物添加劑 的DBP吸油值為35-50ml/100g，所述礦物添加劑的顆粒d 5(l為7-10微米，所述礦物添加劑 的水抽提物的pH值為7-8. 5。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選所述礦物添加劑的堆密度為500_600kg/m3,所述礦物添加劑的 密度為2-3g/cm 3,所述礦物添加劑的穿孔損失為8-14重量％。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述礦物添加劑為純天然礦物，其中包括碳細(xì)分散相、二氧化硅、硅 酸鹽和其他化合物等微量元素、少量有機物質(zhì)和水。它的基本結(jié)構(gòu)是長達20納米的空心 球，空心球之間有縫隙。連接碳和礦物相的有機化合物主要是飽和烴及其衍生物酮、醛、酯。 優(yōu)選地，所述礦物添加劑可以以商品牌號塔兀立特購得。
[0027] 本發(fā)明中，所述橡膠組合物含有所述礦物添加劑可以提高主填料炭黑和白炭黑的 分散度、減少混煉膠的粘度、改善混煉膠料在擠出和壓延過程中的加工性能、提高膠料的硬 度、彈性、在高溫條件下機械性能和其他重要的使用性能以及提高絕緣性能和減少靜電，還 可以降低輪胎和橡膠制品成本6-18%。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，加入所述礦物添加劑有助于本發(fā)明提供的所述橡膠組合物所得到的 混煉膠的強度和加工性能的提高，以及得到的硫化橡膠的動態(tài)機械性能的提高，本發(fā)明中 所述橡膠組合物的各組分的含量范圍的可選擇范圍較寬，但是，為了得到綜合性能更為優(yōu) 異的橡膠組合物，優(yōu)選情況下，以1〇〇重量份的二烯烴橡膠為基準(zhǔn)，所述礦物添加劑的含量 為0. 1-15重量份；所述白炭黑的含量為50-60重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為5. 5-7. 5重量 份；優(yōu)選地，所述礦物添加劑的含量為5-10重量份。
[0029] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述礦物添加劑與本發(fā)明所述白炭黑以重量比為 0. 08-0. 25:1的比例配合使用時，能夠進一步提高得到的橡膠的加工性能及使用性能。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，所述白炭