高導(dǎo)熱橡膠組合物、其制備方法和輪胎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高導(dǎo)熱橡膠組合物，主要應(yīng)用于輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車的數(shù)量與日倶增，輪胎作為汽車中重要的組成，輪胎的 需求量也是逐年增加，那么由輪胎引起的一系列的能源問題和安全問題就會受到極大的關(guān) 注和重視。輪胎在生產(chǎn)過程中需要進行硫化才能達到所需的強度和使用價值，如果輪胎用 膠料具有較好的導(dǎo)熱性能，那么在硫化過程中可以明顯縮短硫化時間，同時在使用過程中 可以將輪胎變形而產(chǎn)生的的熱量釋放出去從而降低了輪胎的行駛溫度，保證了輪胎的使用 壽命。
[0003]碳納米管具有許多獨特的性質(zhì)，比如：很大的長徑比、很高的拉伸強度、優(yōu)良的導(dǎo) 電導(dǎo)熱性能等。它的優(yōu)良的熱學(xué)性能可以在提高材料力學(xué)性能的同時賦予材料在熱方面的 獨特性能，通過碳納米管的添加可以是材料達到較高的導(dǎo)熱水平。
[0004]石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達 5300W/mK，是一種較好的導(dǎo)熱材料。但是在實際生產(chǎn)過程中單層石墨烯很難得到，大都是幾 層石墨稀疊加在一起而得到的石墨稀片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高導(dǎo)熱橡膠組合物、其制備方法和輪胎，以克服現(xiàn)有 技術(shù)中的不足。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007]本申請實施例公開了一種高導(dǎo)熱橡膠組合物，按照重量份包括：
[0008] 100重量份的橡膠；
[0009] 20~75重量份的炭黑；
[0010] 〇~25重量份的白炭黑；
[0011] 0.1~10重量份的碳納米管；
[0012] 0.1~10重量份的石墨烯。
[0013] 優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，還包括〇~15phr的增塑劑；2~5phr的抗 氧化劑;〇. 5~5phr的促進劑；1~12phr的活性劑；以及0.5~6phr的硫磺。
[0014]優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述碳納米管的長度0.5~100μπι，直徑為 5 ~200nm。
[0015] 優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述的石墨烯層數(shù)為1-20層，比表面積為 40 ~300m2/g。
[0016] 優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述的碳納米管的含量為1~5重量份。 [0017]優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述的石墨烯的含量為1~7重量份。
[0018]優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述橡膠為二烯類橡膠。
[0019] 優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述白炭黑的含量為5~15重量份。
[0020] 優(yōu)選的，在上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物中，所述炭黑的含量為30~40重量份。
[0021] 相應(yīng)的，本申請還公開了一種高導(dǎo)熱橡膠組合物的制備方法，包括：
[0022] ⑴母煉：
[0023]母煉是在密煉機中進行的，起始溫度為20-80°C，轉(zhuǎn)速為30-80轉(zhuǎn)/分鐘，壓力為3-8bar，加料順序為:橡膠在初始加入，10-60秒后加入白炭黑、炭黑、碳納米管、石墨稀、偶聯(lián) 劑、防老劑、氧化鋅、微晶蠟、硬脂酸和增塑劑，最后在140_175°C時排膠；
[0024] (2)終煉：
[0025] 終煉是在密煉機中進行，加料順序:在開始先母膠，10-60秒后加入促進劑和硫磺， 100-400秒后排膠。
[0026]本申請還公開了一種輪胎，包括所述的高導(dǎo)熱橡膠組合物。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明的輪胎制品在維持原有的加工性能 和常規(guī)物理性能的基礎(chǔ)上，提高了整體材料的導(dǎo)熱性能，縮短了硫化時間，同時提高了輪胎 長期高負荷使用時的耐久性能。
【具體實施方式】
[0028]本申請實施例公開了一種高導(dǎo)熱橡膠組合物，按照重量份包括：
[0029] 100重量份的橡膠；
[0030] 20~75重量份的炭黑；
[0031] 0~25重量份的白炭黑；
[0032] 0.1~10重量份的碳納米管；
[0033] 0.1~10重量份的石墨烯。
[0034]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，橡膠體系優(yōu)選用二烯類橡膠，其中二烯類橡膠以100 重量份數(shù)(phr)計算。
[0035]二烯類橡膠包括天然橡膠及其他各種合成橡膠，其中合成橡膠的可以包括順丁橡 膠(順-1，4-聚丁二烯）、異戊橡膠(順-1，4-聚戊二烯，包括天然橡膠和合成異戊橡膠）、丁基 橡膠(包括普通丁基橡膠、氯化丁基橡膠、溴化丁基橡膠和羧化丁基橡膠）、丁苯橡膠(丁二 烯/苯乙烯共聚物，包含乳聚丁苯橡膠和溶聚丁苯橡膠）。優(yōu)選天然橡膠。
[0036]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，炭黑的含量為20~75重量份，優(yōu)選為20~55重量份， 更優(yōu)選30~40重量份。
[0037]在本實施例中，炭黑包括，但不限于：N110、N121、N134、N220、N231、N234、N242、N293、N299、N315、N326、N330、N332、N339、N343、N347、N351、N358、N375、N539、N550、N582、 呢30、冊42、啪50、呢60、呢83川754、町62、階65、町70、階74、町87、冊07、船08川990、戀91。這 些炭黑具有比表面積是15_150m2/g，DBP的吸收值是30-150cm3/100g的特征。
[0038]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，白炭黑的含量為0~25重量份，優(yōu)選5~11重量份。較 佳地，白炭黑包括氣相白炭黑和沉淀白炭黑，優(yōu)選沉淀白炭黑。本實施例中業(yè)可以不使用白 炭黑。
[0039]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，碳納米管的含量為0.1~10份，優(yōu)選1~5份。優(yōu)選的， 碳納米管的純度2 95wt%。碳納米管具有5~200nm的直徑。碳納米管具有0.5~100μπι的長 度。碳納米管為未處理碳納米管或經(jīng)過表面處理的碳納米管，其中的處理基團可以包含不 飽和碳碳雙鍵基團、羧基和羥基等，若為不飽和雙鍵基團處理，不飽和雙鍵可以位于改性基 團的主鏈上或支鏈上。碳納米管包括單壁碳納米管和多壁碳納米管。
[0040]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，石墨稀含量為0.1~10份，優(yōu)選1~7份。較佳地，石墨 稀的比表面積為30~200m2/g，優(yōu)選40~120m2/g。石墨稀的層數(shù)為1~20層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選10~15 層。石墨烯包括未處理和經(jīng)過表面處理的石墨烯。
[0041 ]在上述高導(dǎo)熱橡膠組合物中，還可包含各種添加劑：
[0042 ]橡膠組合物還可包括0~15重量份的增塑劑?？梢栽谙鹉z混合過程中加入增塑劑， 也可以包含于橡膠中。所述增塑劑包括本領(lǐng)域已知的各種油，包括芳烴油、環(huán)烷油、石蠟油、 植物系的各種油等，以及本領(lǐng)域已知的各種樹脂，包括碳五、碳九、萜烯和植物系的各種樹 脂等。本實施例中也可以不添加增塑劑。
[0043] 橡膠組合物還可包括添加劑:抗氧化劑，其用量一般為2-5重量份，可用于本發(fā)明 的抗氧劑有各種物理和化學(xué)防老劑;活性劑1-12重量份。
[0044] 橡膠組合物還可包括硫化促進劑來控制硫化的時間以及溫度，改善橡膠的加工和 使用性能。較佳地，使用兩種促進劑，即主促進劑和助促進劑。其中主促進劑的用量一般是 〇. 5-3重量份，助促進劑的用量較少，一般為0.05-2重量份?？捎糜诒緦嵤├拇龠M劑的種 類有噻唑類、秋蘭姆類、次磺酰胺類、二硫代氨基甲酸鹽類、黃原酸類、胍類、硫脲類等。較佳 地，主促進劑是次磺酰胺類，助促進劑是胍類。
[0045] 本申請實施例還公開了一種輪胎，其包括上述的高導(dǎo)熱橡膠組合物。橡膠組合物 應(yīng)用于輪胎的胎面、基本膠、胎側(cè)、胎肩、三角膠、帶束層膠、胎體膠、過渡層膠、氣密層膠等， 優(yōu)選應(yīng)用于胎面。
[0046] 本發(fā)明通過下列實施例作進一步說明：根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。 然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用 于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0047]橡膠組合物的制備：
[0048] 通過混煉的方法來制備具有以下組成的橡膠組合物，所述混煉包括：
[0049] (1)母煉：
[0050]母煉是在X(S)M-1.6X(0~180)型密煉機中進行的，