橡膠組合物和硫化橡膠以及硫化橡膠的應(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以及硫化橡膠的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來我國乙烯工業(yè)發(fā)展迅速，我國快速發(fā)展的乙烯工業(yè)可提供大量含異戊二烯 的(：5餾分資源，使生產(chǎn)大量性能優(yōu)良的三元集成橡膠（SIBR)成為可能。隨著化石燃料及原 材料資源的日益減少，汽車行業(yè)對(duì)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(diǎn)，市場(chǎng)潛力巨 大。
[0003] EP863182B1公開了一種主要用于胎面膠的橡膠組合物，其主要組成為：以100重 量份橡膠為基準(zhǔn)：含有40-75phr含錫或硅的偶聯(lián)劑偶聯(lián)并且異戊二烯封端的三元集成橡 膠（SIBR)，SIBR含有1-20重量％的苯乙烯鏈段，12-40重量％的異戊二烯鏈段，40-87重量％ 的無規(guī)分布1，3- 丁二烯鏈段，Tg范圍在-60°C到_85°C ;45-150phr的填料，包括30-90phr 的白炭黑以及2-60phr的炭黑；所述組合物中還含有硅烷偶聯(lián)劑及其他活化劑、硫化劑、硫 化促進(jìn)劑等。
[0004] US5489627A公開了一種主要用于胎面膠的橡膠組合物，其主要組成為：以100 重量份橡膠為基準(zhǔn)：含有1. 〇_15phr的環(huán)氧化天然橡膠，1. 0-15phr的羧基丁腈橡膠， 98-70phr的其他橡膠，包括選自中乙烯基聚丁二烯、丁苯橡膠、異戊橡膠、反式異戊橡膠、順 丁橡膠、苯乙烯-異戊二烯橡膠、三元集成橡膠、丁腈橡膠中的一種或幾種的混合物；含有 10-50phr的白炭黑；含有0. 5-8. 5phr的硅烷偶聯(lián)劑及其他助劑，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑為 Si69雙-[Y -(二乙氧基娃）丙基]-四硫化物、雙-[Y -(二甲氧基娃）丙基]-四硫化物 以及Si69接枝的白炭黑。
[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(qiáng)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(jī)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(qiáng)度和加工性能，使得硫化橡膠的具有較佳的機(jī)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、空心微珠 填料和偶聯(lián)劑；其中，所述空心微珠填料為中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本體密度為 2. 0-3. Og/cm3且堆積密度為1. 0-1. 8g/cm3,所述空心微珠填料的含有55-65重量％的Si02 和15-25重量％的A1203，且平均粒徑為2-10 y m，所述空心微珠填料的礦物相為非晶質(zhì)玻璃 體。
[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阅芎湍湍バ阅艹蔀槲磥硇滦途G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(bǔ)強(qiáng)作用的發(fā)揮，同時(shí)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空心微珠填料，能夠顯著改善白炭黑在橡膠基 體中的分散，從而提高得到的混煉膠的強(qiáng)度和加工性能，以及硫化橡膠的機(jī)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(jī)械力學(xué)性能，制 成的胎面膠材料的滾動(dòng)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，填料為白炭黑和空心微珠填料，偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，能夠進(jìn)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(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)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(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0015] 圖1為混煉膠H4和DH1經(jīng)Haake流變儀處理時(shí)的轉(zhuǎn)速-時(shí)間曲線；
[0016] 圖2為混煉膠H4和DH1經(jīng)橡膠加工分析儀RPA測(cè)定的儲(chǔ)能剪切模量-應(yīng)變掃描 曲線；
[0017] 圖3為混煉膠H4和DH1經(jīng)橡膠加工分析儀RPA測(cè)定的損耗剪切模量-應(yīng)變掃描 曲線；
[0018] 圖4為硫化膠S4和DS1經(jīng)橡膠加工分析儀RPA測(cè)定的儲(chǔ)能剪切模量-應(yīng)變掃描 曲線；
[0019] 圖5為硫化膠S4和DS1經(jīng)橡膠加工分析儀RP測(cè)定應(yīng)變2. 51%時(shí)的頻率掃描曲 線.
[0020] 圖6為硫化膠S45和DS1經(jīng)橡膠加工分析儀RPA測(cè)定應(yīng)變10. 04%時(shí)的頻率掃描 曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)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。
[0022] 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、空心微珠 填料和偶聯(lián)劑；其中，所述空心微珠填料為中空玻璃微珠，所述空心微珠填料的本體密度為 2. 0-3. Og/cm3且堆積密度為1. 0-1. 8g/cm3,所述空心微珠填料的含有55-65重量％的Si02 和15-25重量％的A1203，且平均粒徑為2-10 y m，所述空心微珠填料的礦物相為非晶質(zhì)玻璃 體。優(yōu)選，所述空心微珠填料的平均粒徑為2-4i!m。更優(yōu)選所述空心微球填料為由火山灰 或粉煤灰提取出的鋁硅酸類無機(jī)粉體材料。
[0023] 本發(fā)明中所述空心微珠填料可以以規(guī)格為325-5000目的中空玻璃微珠商購獲 得。
[0024] 本發(fā)明中，所述橡膠組合物含有空心微珠填料能降低膠料粘度，改善加工性能，顯 著減少膠料的混煉能量，提高硫化膠的物理機(jī)械性能。這可能是因?yàn)樗隹招奈⒅樘盍弦?微球形狀的基本粒子的形式分散在彈性體基體中，并且所述空心微珠填料的表面基團(tuán)為惰 性基團(tuán)，不易與橡膠基體或其它填料產(chǎn)生物理與化學(xué)作用，降低了橡膠的內(nèi)摩擦以及填料 與填料之間的相互作用。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，加入所述空心微珠填料有助于本發(fā)明提供的所述橡膠組合物所得到 的混煉膠的強(qiáng)度和加工性能的提高，以及得到的硫化橡膠的動(dòng)態(tài)機(jī)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)，所述空心微珠填料的 含量為25-70重量份，所述白炭黑的含量為20-45重量份，所述偶聯(lián)劑的含量為1. 6-5. 6重 量份；優(yōu)選地，所述空心微珠填料的含量為25-35重量份。
[0026] 本發(fā)明中，所述橡膠組合物中含有所述空心微珠填料，所述空心微珠填料表面不 存在活性基團(tuán)較為穩(wěn)定(不活潑)，但存在羥基或游離質(zhì)子，這種成份可與偶聯(lián)劑的極性基 團(tuán)鍵合，而鍵合后的空心微珠填料-偶聯(lián)劑復(fù)合體中的偶聯(lián)劑可以作為非極性基團(tuán)，較好 地與橡膠分子交聯(lián)或纏繞，從而對(duì)橡膠有更好的增強(qiáng)作用。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述白炭黑可以為現(xiàn)有的各種能夠提高所述橡膠組合物強(qiáng)度的白炭 黑，并且其可